EDI模塊維修-EDI模塊實驗室純水系統(tǒng)
在當(dāng)今的實驗室中，水環(huán)境作為絕大多數(shù)實驗室的最基本環(huán)境，在實驗中占的地位非常重要，水質(zhì)往往決定了很多實驗結(jié)果的真實性、可重復(fù)性，對多數(shù)做實驗的專家來說，他們通常要求純水中的雜質(zhì)元素和化合物的濃度在ppb級甚至更低。在實驗室科學(xué)研究領(lǐng)域，所關(guān)心的純化起始點是自來水，如果實驗室中已經(jīng)有蒸餾水、去離子水或反滲透水，那就只注重超純化的過程。
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一、實驗室純水的分級
1. Ⅲ級純水
Ⅲ級純水的物理純度一般為小于 50uS/ 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(huán)境室用水及超純水儀進(jìn)水等。
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2。Ⅱ級純水
Ⅱ級純水是一個模糊的范圍， 常用5~ 15M-cm表示。 但級純水絕不嚴(yán)格限于此范圍內(nèi)，可以將1-17M-cm范圍均認(rèn)為是II級純水。Ⅱ級純水一般是將Ⅲ級純水再經(jīng)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(xué)實驗用水及給超純水儀供水。
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3. I級超純水
I級超純水是指物理純度大于18M-cm的水，習(xí)慣稱電阻率為18.2M-cm是I級超純水的指標(biāo)。|級超純水一定是由ll級或II級純水經(jīng)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(xué)實驗。
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二、 水質(zhì)的表征參數(shù)與國際標(biāo)準(zhǔn)
1.表征參數(shù)
(1)無機物含量——電阻值/電導(dǎo)率。
(2)有機物含量——TOC(總有機碳)。
(3)微生物含量——細(xì)菌數(shù)顆粒物含量——顆粒數(shù)(有粒徑要求，往往指小于0.2um的顆粒剩余數(shù))。
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2.國際標(biāo)準(zhǔn)
(1 ) British Standards Institute ( BSI )
(2) *American Society for Testing and Materials ( ASTM)
(3) *Internatinal Organisation for Standardisation (Iso )
(4) *National Comtte for Cinical Laboratory Standards(CLSI)
(5) *US Pharmacopoeia ( USP )
(6) *British and European Pharmacopoeia ( BP&EP)
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三、水的純化方法及聯(lián)合應(yīng)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(shù)手段才能完全符臺指標(biāo)。
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1.蒸餾法
蒸餾法是一種傳統(tǒng)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(jù)蒸餾的次數(shù)分為單蒸、雙蒸和三蒸，水的純度隨蒸餾的次數(shù)增加而提高。
蒸餾法的優(yōu)點是方法簡單，制備儀器一次性投資小，缺點是耗能比較大。產(chǎn)水純度有限，產(chǎn)量有限。
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2.過濾法
該方法采用反滲透技術(shù)，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90%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，這種方式可以100%濾除大于300道爾頓分子量的分子和包括膠體及微生物在內(nèi)的顆粒，溶解的氣體則無法去除。
反滲透過程中，進(jìn)水在一定壓力下(通常為415bar,60220psi )，從RO膜的進(jìn)水面以切向流的方式被泵入。RO膜一般是很薄的聚酰胺膜，
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它在較寬的pH值范圍內(nèi)很穩(wěn)定，但可能會被氧化劑，如市政供水中的氯所破壞。用于進(jìn)水預(yù)處理的微孔深層過濾器和活性炭過濾柱，通常用于保護(hù)RO膜不被大型顆粒、重金屬和游離氯破壞。進(jìn)水一般有15%~25%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(jìn)水量的體積比叫產(chǎn)水率。
水純化系統(tǒng)中RO膜的性能通常通過測定離子去除率進(jìn)行監(jiān)控，它是進(jìn)水和出水電導(dǎo)率的差值除以進(jìn)水電導(dǎo)率所得的百分比。離子去除率和產(chǎn)水率隨進(jìn)水水質(zhì)、進(jìn)水口壓力、水溫和. RO膜的狀態(tài)而定。
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實驗室純水系統(tǒng)——EDI模塊維修
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(zhì)非常有效益的技術(shù)。不過，其產(chǎn)水速度相對較低，所以使用時通常配以儲水箱暫存產(chǎn)成水已備使用或進(jìn)一步純化。反滲透裝置保護(hù)后續(xù)系統(tǒng)免受膠體和有機物的堵塞或污染，其后續(xù)系統(tǒng)通常配備離子交換或電滲析裝置。
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(1)超濾(UF )。分子截留5000道爾頓的連續(xù)過濾方式稱為超濾。其主要用于生物大分子的純化或雜質(zhì)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(nèi)毒素等生物大分子，以滿足生物學(xué)實驗對超純水的嚴(yán)格要求。
(2)微濾(MF)?？讖皆?.1 um、5um或8 um之間的材料實施的過濾稱
為微濾。應(yīng)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。
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(3)預(yù)濾?？讖皆?~8um以上的材料實施的過濾稱為預(yù)濾。此手段主要應(yīng)用在純水儀器的進(jìn)水端以去除自來水中的大顆粒雜質(zhì)。
3.吸附法
吸附法是指應(yīng)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(zhì)。
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4.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(jìn)行殺滅、氧化分解，從而控制超純水的總有機碳(TOC)水平。
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5.離子交換法
隨工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，離子交換樹脂也在更新?lián)Q代，它可以與其他幾項技術(shù)手段結(jié)合產(chǎn)生出電滲析這種可在線再生的離子交換方式。
( 1)經(jīng)典的離子交換( SDI )。
一般陰陽離子分別放置在不同的容器內(nèi)，經(jīng)過一段時間的使用后基本處于飽和狀態(tài)，這時可以進(jìn)行脫線再生。經(jīng)過此種手段產(chǎn)出的去離子水的純度大約為1M-cm。
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(2)核子級樹脂的離子交換。
這是目前為止離子交換樹脂產(chǎn)品中最高效的一種，純水經(jīng)過它的處理就可達(dá)到18.2M-cm的Ⅰ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(nèi)使用，它是一-次性的，不可以再生利用。
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(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(shù)而開發(fā)出來的，叫做在電場作用下可即時再生的離子交換方式。電滲析的方法是離子交換法的升級版。
該項技術(shù)的最大優(yōu)點是，理論上沒有消耗性材料;但它的缺點是一次性投資較大且EDI組件對進(jìn)水中的重金屬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(rèn)證有強烈要求的制藥廠等企業(yè)，可以保證連續(xù)生產(chǎn)。在實驗室領(lǐng)域，采用EDI模塊產(chǎn)水，會導(dǎo)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。
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6.純化技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用
實驗室純水或超純水供應(yīng)商，往往采用多個手段組合以實現(xiàn)自來水向?qū)嶒炇乙蟮母呒兌人霓D(zhuǎn)化。如左圖所示。
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四、實驗室純水的分級
實驗室純水分為三級，
(1) Ⅲ級純水的物理純度一般為小于50uS/cm，單蒸水、雙蒸水、普通去離子水和反滲透水都屬于此級別，一般由自來水純化制備而成。
Ⅲ級純水的主要用途是清洗器皿、高壓消毒裝置用水、人工環(huán)境室用水及超純水儀供水等。
(2) Ⅱ級純水常用5~15M-cm表示，也可以將1~17M-cm范圍均認(rèn)為是II級純水，II級純水一般是將級純水再經(jīng)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(xué)實驗用水及給超純水儀供水。
(3) I級超純水是指物理純度大于18M-cm的水，電阻率為18.2M-cm是I級超純水的指標(biāo)。I級超純水是由Ⅲ級或Ⅱ級純水經(jīng)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(xué)實驗。
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五、實驗室純水的供應(yīng)模式
實驗室純水供應(yīng)模式分為中央純水供應(yīng)模式和分散純水供應(yīng)模式兩種。
1.中央純水供應(yīng)模式
中央純水供應(yīng)模式是指設(shè)置純水生產(chǎn)裝置，實驗室用水通過供水管道輸送到各個實驗室用水點，無論是單個實驗室還是一棟實驗樓，實現(xiàn)從實驗室用水點的純水龍頭直接獲取實驗室純水或超純水。
優(yōu)點:
(1)運行成本低，管理集中。
(2)集體使用，不存在機器閑置可能。
(3)產(chǎn)量大，用水采用管網(wǎng)化，同一實驗室多點取水。
缺點:系統(tǒng)必須保證長期安全運行，否則存在斷水風(fēng)險。
2.分散純水供應(yīng)模式
分散純水供應(yīng)模式是指在實驗室各用水點位置設(shè)置純水機或成品水。
優(yōu)點:儀器有單獨的使用權(quán)，使用率高。
缺點:
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(1 )運行成本高，管理分散，消耗成本相對較高。
(2)桌面定點臺式安裝，定點取水，機型產(chǎn)量小，流量小，工作效率低。
(3)若每個實驗組單獨購買，業(yè)主在該類產(chǎn)品上的投資總額非常高，可能會因每個實驗組工作情況不同而導(dǎo)致空置率提高，不利于投資效率最大化。
隨著實驗室裝備的發(fā)展，實驗室供水的管網(wǎng)化與集中化已成為大型實驗樓純水供應(yīng)的發(fā)展方向。
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