純水系統
2021-04-09 16:06
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Ⅲ級純水：
Ⅲ級純水的物理純度一般為小于50 uS/cm，單蒸水、雙蒸水、普通去離子水和反滲透水都屬于此級別。它一般由自來水純化制備而成。Ⅲ級純水的主要用途是清洗瓶皿，高壓消毒裝置用水，人工環境室用水和超純水儀進水等。
II級純水：
II級純水是一個模糊的范圍，常用5-15M-cm表示。但II級純水絕不嚴格限于此范圍內，可以將1-17M-cm范圍均認為是II級純水。II級純水一般是將Ⅲ級純水再經過離子交換或電滲析而制成。它主要用于一般試劑的配制，普通化學實驗用水及給超純水儀供水。
I級超純水：
I級超純水是指物理純度大于18M-cm的水，習慣稱電阻率為18.2M-cm是I級超純水的指標。級超純水一定是由Ⅲ級或Il級純水經核子級離子交換樹脂再純化而來。它主要用于高精密度的分析實驗和對水純度要求很高的生命科學實驗。
水質的表征參數與國際標準：
表征參數：
1）無機物含量——電阻值/電導率。
2）有機物含量——TOC(總有機碳)。
3）微生物含量——細菌數顆粒物含量——顆粒數(有粒徑要求，往往指小于0.2um的顆粒剩余數)。
水的純化方法及聯合應用：
實驗室純水可通過以下方法制備，超純水要綜合使用多種技術手段才能完全符合指標。
蒸餾法：
蒸餾法是一種傳統的方法，也是常用的將飲用水制造成純水的方法。該方法依據蒸餾的次數分為單蒸、雙蒸和三蒸，水的純度隨蒸餾的次數增加而提高。蒸餾法的優點是方法簡單，制備儀器次性投資小，缺點是耗能比較大，產水純度有限，產量有限。
過濾法：
該方法采用反滲透技術，反滲透(RO)膜通常用于濾除直徑小于1nm的污染物，典型的反滲透方式可以濾掉水中90c的離子污染、大部分有機污染物和幾乎全部微粒污染物。反滲透對分子量小于100道爾頓的非離子污染物的去除能力較低，而隨污染物分子量的增加，RO膜的濾除能力也隨之增加。理論上說，這種裝置可以100Vo濾除大干300道爾頓分子量的分子和包括膠體及微生物在內的顆垃，溶解的氣體則無法去除。
反滲透過程中，進水在一定壓力下（通常為415bar，60220psi），從RO囊的進水面以切向流的方式被泵A。R0膜一般是很薄的聚酰胺膜，它在較室的pH值范圍內很穩定，但可能會被氫化劑，如市政供水中的氯所破壞。用于進水預處理的微孔深層過濾器和活性炭過濾柱，通常用于保護RO膜不被大型顆粒、重金屬和游離氯破壞。進水量有15V0-25Y0生成反滲透水，截留在膜上游的是濃水，含有大部分鹽、有機物和幾乎全部顆粒。反滲透水量和進水量的體積比叫產水率。
水純化系統中RO膜的性能通常通過測定離子去除率進行監控，它是進水和出水電導率的差值除以進水電導率所得的百分比。離子去除率和產水率隨進水水質、進水口壓力、水溫和RO膜的狀態而定。
由于其出色的純化功效，反滲透是一項對去除絕大部分雜質非常有效益的技術。不過，其產水速度相對較低，所以使用時通常配以儲水箱暫存產成水已備使用或進一步純化。反滲透裝置保護后續系統免受膠體和有機物的堵塞或污染，其后續系統通常配備離子交換或電滲析裝置。
1）超濾(UF)：分子截留5000道爾頓的連續過濾方式稱為超濾。其主要用于生物大分子的純化或雜質去除。在超純水儀中此手段主要是為去除超純水中的核酸酶、內毒素等生物大分子，以滿足生物學實驗對超純水的嚴格要求。
2）微濾(MF)：孔徑在Ol um.5 um或8 um之間的材料實施的過濾稱為微濾。應用此手段是為了去除純水中的顆粒和微生物體，可以有流路在線型微濾器或出水口微濾器。
3） 預濾：孔徑在5-8 um以上的材料實施的過濾稱為預濾。此手段主要應用在純水儀器的進水端以去除自來水中的大顆粒雜質。
吸附法：
吸附法是指應用活性炭具備的高孔隙率的特點吸附去除部分微生物、游離氯等雜質。
光氧化法：
光氧化法利用185nm或，和254nm的紫外線對水中的微生物進行殺滅、氧化分解，從而控制超純水的總有機碳( TOCl水平）。
離子交換法：
隨工業生產水平的不斷提高，離子變換樹脂也在更新換代，它可以與其他幾項技術手段結合產生出電滲析這種可在線再生的高于交換方式。
1）經典的離子交換(SDI)：
一般陰陽離子分別放置在不同的容器內，經過一段時間的使用后基本處于飽和狀態，這時可以進行脫線再生。經過此種手段產出的去離子水的純度大約為1M-cm。
2）核子級樹脂的離子交換：
這是目前為止離子交換樹脂產品中最高效的一種，純水經過它的處理就可達到18.2M-cm的l級超純水。在超純水儀中，將核子級的陰陽離子交換樹脂混合填裝在一個容器內使用，它是次性的，不可以再生利用。
3）電滲析(EDI)：
這是一種綜合了離子交換、離子選擇性通過膜和電場作用幾個技術而開發出來的叫做在電場作用下可即時再生的高子交換方式。電滲析的方法是離子交換法的升級版。
該項技術的最大優點是，理論上沒有消耗性材料但它的缺點是首次投資較大且EDI組件對進水中的重金屑等離子有較高的純度要求，否則極易中毒，在電場作用下，無法再生出活性離子交換樹脂，只好換EDI組件。EDI使用的真正意義在于對認證有強烈要求的制藥廠等企業，可以保證連續生產。在實驗室領域，采用EDI模塊產水，會導致購買成本的增加，并不是最有效率的選擇。作為離子交換，水在離子交換樹脂中的流程越長，交換效果越好。