實(shí)驗(yàn)室超純水設(shè)備原理
來(lái)源:凱源水凈化解決方案提供商
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作者:凱源工程師
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發(fā)布時(shí)間: 2020-12-28
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像一些高端實(shí)驗(yàn)如動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)、高效液相色譜、質(zhì)譜分析、等離子耦合光譜、原子熒光、凝膠分析、細(xì)胞免疫、試管嬰兒、TOC分析、PCR實(shí)驗(yàn)、有機(jī)物分析、痕量元素檢測(cè)、雙向電泳、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)、原子吸收/發(fā)射光譜等等。這些實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)水質(zhì)的要求相當(dāng)苛刻，不僅僅對(duì)水質(zhì)的電阻率有要求外，對(duì)水質(zhì)中的有機(jī)物、顆粒物、細(xì)菌和熱原等都有要求，而實(shí)驗(yàn)純水機(jī)可以滿足這些要求。
未來(lái)還有很多對(duì)水質(zhì)要求高的實(shí)驗(yàn)需要超純水去進(jìn)一步發(fā)展，不僅僅對(duì)制水的成本要降低還要對(duì)產(chǎn)水水質(zhì)要求更加苛刻，只有不斷的繼續(xù)發(fā)展才能滿足日新月異的市場(chǎng)要求。實(shí)驗(yàn)純水機(jī)在未來(lái)的市場(chǎng)份額會(huì)不斷的加大，但是對(duì)行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)要求會(huì)更高。
實(shí)驗(yàn)室超純水設(shè)備解決了實(shí)驗(yàn)室制超純水復(fù)雜的問(wèn)題，不再需要通過(guò)大型設(shè)備才能制取超純水，簡(jiǎn)單通過(guò)小型設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)超純水的制備，使操作更加簡(jiǎn)單、方便。
純水機(jī)和超純水機(jī)的工作原理
實(shí)驗(yàn)室純水機(jī)一般采用先進(jìn)的反滲透技術(shù)制造純水。純水機(jī)的工作原理是對(duì)水施加一定的壓力，使水分子和離子態(tài)的礦物質(zhì)元素通過(guò)反滲透膜，而溶解在水中的絕大部分無(wú)機(jī)鹽(包括重金屬)，有機(jī)物以及細(xì)菌、病毒等無(wú)法透過(guò)反滲透膜，從而使?jié)B透過(guò)的純凈水和無(wú)法滲透過(guò)的濃縮水嚴(yán)格的分開(kāi)。反滲透膜上的孔徑只有0.0001微米，而病毒的直徑一般有0.02-0.4微米，普通細(xì)菌的直徑有0.4-1微米，純水機(jī)流出的水達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
超純水機(jī)是在反滲透技術(shù)的基礎(chǔ)上，添加了離子交換和終端處理技術(shù)。有些還有深度離子除鹽、超濾和UV光氧化作用設(shè)備，出來(lái)的水水質(zhì)優(yōu)于國(guó)標(biāo)GB/T6682-2008實(shí)驗(yàn)室一級(jí)用水的水質(zhì)要求。
超純水機(jī)的純化工藝過(guò)程
天然水中常見(jiàn)雜質(zhì)包括可溶性無(wú)機(jī)物、有機(jī)物、顆粒物、微生物、可溶性氣體等。超純水機(jī)就是要盡可能徹底地去處這些雜質(zhì)。目前常用凈化水質(zhì)的工藝方法有蒸餾法、反滲透法、離子交換法、過(guò)濾法、吸附法、紫外氧化法等。超純水機(jī)一般可以將水的純化過(guò)程大致分為4大步，預(yù)處理（初級(jí)凈化）、反滲透（生產(chǎn)出純水），離子交換（可生產(chǎn)出18.2MΩ.cm超純水）和終端處理（生產(chǎn)出符合特殊要求的超純水）。
1、預(yù)處理:預(yù)處理后的水將通過(guò)反滲透進(jìn)行再一步的凈化，所以一定要盡量去除對(duì)反滲透膜有影響的雜質(zhì)；主要包括大顆粒物質(zhì)、余氯以及鈣離子鎂離子。在此要說(shuō)明的一點(diǎn)是必須要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的差異針對(duì)性地配備不同的處理單元。多數(shù)純水機(jī)生產(chǎn)廠家并不能很好幫助客戶解決這個(gè)問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的純化無(wú)法達(dá)到理想結(jié)果并縮短反滲透膜、超純化柱等主要部件的壽命。為很好的解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)精密過(guò)濾器、活性碳吸附過(guò)濾器以及軟化樹(shù)脂針對(duì)性地去除水中大顆粒物質(zhì)、余氯以及鈣離子鎂離子達(dá)到*佳的預(yù)處理效果。預(yù)處理耗材（價(jià)格相對(duì)低很多）的及時(shí)更換對(duì)超純機(jī)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，保護(hù)核心部件相當(dāng)重要。
2、反滲透:反滲透是使用一個(gè)高壓泵對(duì)高濃度溶液提供比滲透壓差大的壓力，水分子將被迫通過(guò)半透膜到低濃度的一邊，反滲透可以濾除99%的包括無(wú)機(jī)離子在內(nèi)的絕大多數(shù)污染物，因?yàn)樗霰姷募兓?，反滲透是水純化系統(tǒng)的一個(gè)非常有效的技術(shù)，因?yàn)榉礉B透能去除大部分的污物，所以它經(jīng)常被用作為前道處理手段，能顯著地延長(zhǎng)去離子交換柱的使用時(shí)間。鑒于反滲透在水質(zhì)純化過(guò)程中是非常關(guān)鍵并且反滲透膜的更換價(jià)格較高，我們建議用戶一定要選擇對(duì)反滲透膜有保護(hù)功能的超純水機(jī)。為了盡可能延長(zhǎng)反滲透膜的使用壽命以及提高反滲透膜的過(guò)濾效率，采用了獨(dú)特技術(shù)，結(jié)合領(lǐng)先的反滲透限流設(shè)計(jì)，在出水處有限流閥，使反滲透膜始終浸泡在水中，不致因變干而影響壽命。延長(zhǎng)了反滲透膜壽命就是保證了出水水質(zhì)，同時(shí)也提升了超純水系統(tǒng)的性價(jià)比。反滲透膜的質(zhì)量對(duì)其壽命以及對(duì)超純化柱的使用壽命影響很大，所以我們建議用戶一定要關(guān)注反滲透膜的品牌,如陶氏杜邦膜。
3、離子交換離子交換即是水中的正離子與離子交換樹(shù)脂中的H離子交換，水中的負(fù)離子與離子交換樹(shù)脂上的OH-離子交換，從而達(dá)到純化水的目的。通過(guò)離子交換去除離子，理論上幾乎能除去所有的離子物質(zhì)，在25℃時(shí)，出水電阻率達(dá)到18.2MΩ。cm。經(jīng)離子交換出水水質(zhì)的高低主要取決于離子交換樹(shù)脂的質(zhì)量和交換柱內(nèi)水與樹(shù)脂的交換效率。離子交換樹(shù)脂的質(zhì)量對(duì)超純水機(jī)的出水水質(zhì)及使用壽命有直接的影響，所以我們建議用戶一定要關(guān)注樹(shù)脂的品牌,如陶氏、羅門哈同時(shí)離子交換樹(shù)脂的裝填量的多少對(duì)其使用壽命成正比關(guān)系。
4、終端處理主要根據(jù)客戶的特殊要求生產(chǎn)出超低有機(jī)型、無(wú)菌型、無(wú)熱源型等的超純水。針對(duì)不同要求有多種處理方式，如超濾過(guò)濾法用于去除熱源，雙波長(zhǎng)紫外氧化法用于降低水中總有機(jī)碳（TOC），微濾去除細(xì)菌等。超濾（UF）薄膜則是一個(gè)分子篩，它以尺寸為基準(zhǔn)，讓溶液通過(guò)極細(xì)微的濾膜，以達(dá)到分離溶液中不同大小分子的目的，可將超純水中的熱源含量降至0.001EU/ml以下。雙波長(zhǎng)紫外氧化法可利用光氧化有機(jī)化合物，將超純水中的總有機(jī)碳濃度降低至5ppb以下。
實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)應(yīng)用范圍涉及醫(yī)院、高校科研、質(zhì)檢單位、化工廠、制藥廠、水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心、自來(lái)水廠、疾控中心、電瓶廠、液晶屏廠、精密電路廠、無(wú)塵品生產(chǎn)等等。
未來(lái)還有很多對(duì)水質(zhì)要求高的實(shí)驗(yàn)需要超純水去進(jìn)一步發(fā)展，不僅僅對(duì)制水的成本要降低還要對(duì)產(chǎn)水水質(zhì)要求更加苛刻，只有不斷的繼續(xù)發(fā)展才能滿足日新月異的市場(chǎng)要求。實(shí)驗(yàn)純水機(jī)在未來(lái)的市場(chǎng)份額會(huì)不斷的加大，但是對(duì)行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)要求會(huì)更高。
實(shí)驗(yàn)室超純水設(shè)備解決了實(shí)驗(yàn)室制超純水復(fù)雜的問(wèn)題，不再需要通過(guò)大型設(shè)備才能制取超純水，簡(jiǎn)單通過(guò)小型設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)超純水的制備，使操作更加簡(jiǎn)單、方便。
純水機(jī)和超純水機(jī)的工作原理
實(shí)驗(yàn)室純水機(jī)一般采用先進(jìn)的反滲透技術(shù)制造純水。純水機(jī)的工作原理是對(duì)水施加一定的壓力，使水分子和離子態(tài)的礦物質(zhì)元素通過(guò)反滲透膜，而溶解在水中的絕大部分無(wú)機(jī)鹽(包括重金屬)，有機(jī)物以及細(xì)菌、病毒等無(wú)法透過(guò)反滲透膜，從而使?jié)B透過(guò)的純凈水和無(wú)法滲透過(guò)的濃縮水嚴(yán)格的分開(kāi)。反滲透膜上的孔徑只有0.0001微米，而病毒的直徑一般有0.02-0.4微米，普通細(xì)菌的直徑有0.4-1微米，純水機(jī)流出的水達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
超純水機(jī)是在反滲透技術(shù)的基礎(chǔ)上，添加了離子交換和終端處理技術(shù)。有些還有深度離子除鹽、超濾和UV光氧化作用設(shè)備，出來(lái)的水水質(zhì)優(yōu)于國(guó)標(biāo)GB/T6682-2008實(shí)驗(yàn)室一級(jí)用水的水質(zhì)要求。
超純水機(jī)的純化工藝過(guò)程
天然水中常見(jiàn)雜質(zhì)包括可溶性無(wú)機(jī)物、有機(jī)物、顆粒物、微生物、可溶性氣體等。超純水機(jī)就是要盡可能徹底地去處這些雜質(zhì)。目前常用凈化水質(zhì)的工藝方法有蒸餾法、反滲透法、離子交換法、過(guò)濾法、吸附法、紫外氧化法等。超純水機(jī)一般可以將水的純化過(guò)程大致分為4大步，預(yù)處理（初級(jí)凈化）、反滲透（生產(chǎn)出純水），離子交換（可生產(chǎn)出18.2MΩ.cm超純水）和終端處理（生產(chǎn)出符合特殊要求的超純水）。
1、預(yù)處理:預(yù)處理后的水將通過(guò)反滲透進(jìn)行再一步的凈化，所以一定要盡量去除對(duì)反滲透膜有影響的雜質(zhì)；主要包括大顆粒物質(zhì)、余氯以及鈣離子鎂離子。在此要說(shuō)明的一點(diǎn)是必須要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的差異針對(duì)性地配備不同的處理單元。多數(shù)純水機(jī)生產(chǎn)廠家并不能很好幫助客戶解決這個(gè)問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的純化無(wú)法達(dá)到理想結(jié)果并縮短反滲透膜、超純化柱等主要部件的壽命。為很好的解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)精密過(guò)濾器、活性碳吸附過(guò)濾器以及軟化樹(shù)脂針對(duì)性地去除水中大顆粒物質(zhì)、余氯以及鈣離子鎂離子達(dá)到*佳的預(yù)處理效果。預(yù)處理耗材（價(jià)格相對(duì)低很多）的及時(shí)更換對(duì)超純機(jī)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，保護(hù)核心部件相當(dāng)重要。
2、反滲透:反滲透是使用一個(gè)高壓泵對(duì)高濃度溶液提供比滲透壓差大的壓力，水分子將被迫通過(guò)半透膜到低濃度的一邊，反滲透可以濾除99%的包括無(wú)機(jī)離子在內(nèi)的絕大多數(shù)污染物，因?yàn)樗霰姷募兓?，反滲透是水純化系統(tǒng)的一個(gè)非常有效的技術(shù)，因?yàn)榉礉B透能去除大部分的污物，所以它經(jīng)常被用作為前道處理手段，能顯著地延長(zhǎng)去離子交換柱的使用時(shí)間。鑒于反滲透在水質(zhì)純化過(guò)程中是非常關(guān)鍵并且反滲透膜的更換價(jià)格較高，我們建議用戶一定要選擇對(duì)反滲透膜有保護(hù)功能的超純水機(jī)。為了盡可能延長(zhǎng)反滲透膜的使用壽命以及提高反滲透膜的過(guò)濾效率，采用了獨(dú)特技術(shù)，結(jié)合領(lǐng)先的反滲透限流設(shè)計(jì)，在出水處有限流閥，使反滲透膜始終浸泡在水中，不致因變干而影響壽命。延長(zhǎng)了反滲透膜壽命就是保證了出水水質(zhì)，同時(shí)也提升了超純水系統(tǒng)的性價(jià)比。反滲透膜的質(zhì)量對(duì)其壽命以及對(duì)超純化柱的使用壽命影響很大，所以我們建議用戶一定要關(guān)注反滲透膜的品牌,如陶氏杜邦膜。
3、離子交換離子交換即是水中的正離子與離子交換樹(shù)脂中的H離子交換，水中的負(fù)離子與離子交換樹(shù)脂上的OH-離子交換，從而達(dá)到純化水的目的。通過(guò)離子交換去除離子，理論上幾乎能除去所有的離子物質(zhì)，在25℃時(shí)，出水電阻率達(dá)到18.2MΩ。cm。經(jīng)離子交換出水水質(zhì)的高低主要取決于離子交換樹(shù)脂的質(zhì)量和交換柱內(nèi)水與樹(shù)脂的交換效率。離子交換樹(shù)脂的質(zhì)量對(duì)超純水機(jī)的出水水質(zhì)及使用壽命有直接的影響，所以我們建議用戶一定要關(guān)注樹(shù)脂的品牌,如陶氏、羅門哈同時(shí)離子交換樹(shù)脂的裝填量的多少對(duì)其使用壽命成正比關(guān)系。
4、終端處理主要根據(jù)客戶的特殊要求生產(chǎn)出超低有機(jī)型、無(wú)菌型、無(wú)熱源型等的超純水。針對(duì)不同要求有多種處理方式，如超濾過(guò)濾法用于去除熱源，雙波長(zhǎng)紫外氧化法用于降低水中總有機(jī)碳（TOC），微濾去除細(xì)菌等。超濾（UF）薄膜則是一個(gè)分子篩，它以尺寸為基準(zhǔn)，讓溶液通過(guò)極細(xì)微的濾膜，以達(dá)到分離溶液中不同大小分子的目的，可將超純水中的熱源含量降至0.001EU/ml以下。雙波長(zhǎng)紫外氧化法可利用光氧化有機(jī)化合物，將超純水中的總有機(jī)碳濃度降低至5ppb以下。
實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)應(yīng)用范圍涉及醫(yī)院、高校科研、質(zhì)檢單位、化工廠、制藥廠、水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心、自來(lái)水廠、疾控中心、電瓶廠、液晶屏廠、精密電路廠、無(wú)塵品生產(chǎn)等等。
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