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实验室纯水应用指南 水水的简介的简介：： 水包括天然水（河流、湖泊、大气水、海水、地下水等） ，人工制水（通过化学反应使氢氧原子结合得到水） 水（化学式：H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体水是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分水在生命演化中起到了重要的作用 自然界中的水往往含有大量的杂质，需要将其进行沉淀、消毒、过滤等一系列的纯化工艺后达到一定标准后才能作为日常的生活、 生产用水 日常生活用水的消费者认为饮水已经相当地纯净了， 而实验室的科学家们和某些生产用水的用户却需要更加纯净的水 特别是从事分析实验的科学家们，他们对于水中的无机物，有机物，金属离子等含量要求达到了 ppb 或者 ppt 的级别而从事于生命科学实验的科学家们对于生物活性，如：脱氧核糖核酸酶、核糖核酸酶、内毒素和微生物就有特别的要求 总之， 科学研究者们都希望实验所用的水中不含有干扰实验的任何杂质，任何干扰实验的杂质都需要从水中分离出去。

水中的杂质水中的杂质： 源水在不同的地区，不同的季节，水的纯度有着极大差别地表水较地下水就含有更多的有机物和微生物，地下水较地表水的含盐量更高，所以有着更高的硬度季节的交替也会影响水的溶解量以及微生物的生长， 所以往往地表水比地下水更容易受到季节的影响而呈现一定规律的水质变换这里我们将水中的杂质初步分为以下五类： 胶体和颗粒物 水中的胶体和颗粒物包括泥沙，凝胶等，一般是不能溶解的物质常常悬浮于水中导致水质浑浊，在水纯化过程中往往会堵塞膜和干扰各类仪表 溶解性无机化合物 无机物是水中的主要杂质，包括各种阴阳离子，其中部分阳离子容易沉淀析出导致结垢，是水纯化中需要非常注意的，如钙盐和镁盐 溶解性有机化合物 水中的有机物杂质来自于自然界中的动植物的腐殖质（腐殖酸等）以及来自于人类生活和生产中的排放物，如工业废水，清洁剂，肥料，油污，杀虫剂，除草剂等等 微生物 微生物，主要指各种细菌，如大肠杆菌，李斯特菌等自来水靠溶解到水中的一定含量的氯抑制水中细菌的生长 溶解气体 水中会溶解一定量的空气，氧气，二氧化碳等，其中二氧化碳会在水中形成弱酸，从而降低树脂的交换量，提高水质的电导率 这些水中的杂质是可以通过一系列的纯化手段去除掉的，在设计纯化系统前，通常会对水质做监测， 通过对水质的检测报告来设计相应的纯化方法。

水阻塞过滤器的潜在可能性可以通过污染指数（FI）测试预估出来，或者通过可靠性较差的浊度值预估无机物的成分就有很多方法来检测，离子色谱法（IC） ，ICP-MS 或者分光光度计等普遍采用的测量方法电导率(Resistivity)通常用来作为水质纯度一个衡量指标总有机碳的含量（TOC）用来作为衡量水质中有机物含量实验室纯水应用指南 的一个指标，它可以用 TOC 测试而得知其中有机物的成分可以通过色谱分析而分辨出来总细菌数可以通过培养或者过滤等方法来检测测定，通常会用每毫升的细菌数作为一个衡量指标溶解固体的总量（TDS）是采用传统的蒸发水至干并加热到 180℃的方法，测得水中 ppm 级的残留物由于绝大部分残留物是无机盐，TDS 也被视为无机物成分的总水平指数TDS 可以在 25℃通过水中的电导率（μs/cm）乘以 0.7 而估算出来 水纯化的方法水纯化的方法： 目前市场上大部分的纯化手段是大同而小异的，通常都是软化源水后进入反渗透（RO）得到 RO 水，如果需要进一步的纯化，则会加入离子交换树脂（DI）或者电渗析系统（EDI）得到纯化水需要超纯水则还需要引入进一步的纯化手段各式各样的纯化技术的组合，是基于对客户的不同需求以及不同的源水水质而设计的。

这里我们主要介绍的是基于实验室中小型纯水系统的纯化方法 预处理，一般包含有 pp filter,活性炭过滤,软化器，多介质过滤器，碟片式或栅栏式过滤器和各种加药系统等 PP 棉滤芯棉滤芯 pp 棉滤芯又名熔喷式 pp 滤芯，采用无毒无味的聚丙烯粒子，经过加热熔融、喷丝、牵引、接受成形而制成的管状滤芯.如果原料以聚丙烯为主.就可以称做 PP 溶喷滤芯不仅在水净化大批量使用.还具有杰出的化学兼容性,适用于强酸、强碱及有机溶剂的过滤纳污能力强，使用寿命长,成本低 目前实验室里使用的 pp 棉滤芯的型号主要有：PP-10 PP-20 PP-30 PP-40 常用尺寸：10 寸 20 寸 40 寸 常用大小：1μm,5μm,10μm,20μm 适用的 PH 值：1－13 更换时间：1-3 个月 活性炭活性炭 水处理活性炭一般为柱状颗粒，比表面积大，微孔发达，机械强度高，吸附速度快，净化度高，不易脱粉，使用寿命长 水处理活性炭以优质椰子壳、核桃壳、杏壳、桃壳、煤质为原料，经系列生产工艺精制而成（一般经过 800-1000℃煅烧后形成的具有活性的木炭，经过酸洗去掉残余氧化物和其他溶解物质） ，外观呈黑色颗粒状。

优点是孔隙结构发达，通常孔径在 500-1000 nm 之间，比表面积大，约为 1000m2，吸附性能强，库层阴力小，化学性能稳定，易再生适用于高纯度的生活饮用水、工业用水和废水处理的深度净化 活性炭过滤器的作用主要是去除大分子有机物、铁氧化物、余氯这是因为有机物、余氯、铁氧化物易使离子交换树脂中毒，而余氯、阳离子表面活性剂等不但会使树脂中毒，还会破坏膜结构，使反渗透膜失效 活性炭会与其重量 2～4 倍的氯发生化学反应，产生氯化物这个反应很迅速，极少量的活性炭就可以有效去除水中的氯炭对氯胺的讲解是个产生氨、氮、和氯化物的相对缓慢的催化过程，需要大量炭参与水中的有机物污染物会降低炭的效能，所以配置炭芯时需要注意根据实际情况选择大小 活性炭有着巨大的表面和海量的微孔以及吸附的物质，同时因为活性炭去除了水中的氯含量，所以微生物，藻类会在此繁殖通常可以加入非溶解性的生物灭杀剂（如，银）抑制微生物的生长在生物制药行业里，也有很多用户采用在 RO 前加入 NaHSO3来氧化还原来去除水中的实验室纯水应用指南 氯保证在 RO 前的预处理水中的氯含量来抑制微生物在其中生长 反渗透（反渗透（RO）） 反渗透膜是实现反渗透的核心元件， 是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。

一般用高分子材料制成如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜表面微孔的直径一般在 0.5～10nm 之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关有的高分子材料对盐的排斥性好，而水的透过速度并不好有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团，因而水的透过速度相对较快 因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率， 但是对于溶解气则无法靠 RO 脱除 反渗透膜应具有以下特征：(1)在高流速下应具有高效脱盐率；(2)具有较高机械强度和使用寿命；(3)能在较低操作压力下发挥功能；(4)能耐受化学或生化作用的影响； (5)制膜原料来源容易，加工简便，成本低廉 反渗透膜的结构， 有非对称膜和均相膜两类 当前使用的膜材料主要为醋酸酸纤维素和芳香聚酰胺类其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作，主要用于纯水制备和水处理行业中 RO 膜能截留大部分盐，有机物和几乎全部颗粒，反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定， 对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过 99%， 对单价离子如： 钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也可超过了 98%（膜使用时间越长，化学清洗次数越多，反渗透膜脱盐率越低。

） ； 对分子量大于 100 的有机物脱除率也可过到 98%， 但对分子量小于 100 的有机物脱除率较低 水纯化系统中 RO 膜的性能通常可以通过测定离子去除率进行监控，进水和出水电导率的差值除以进水电导率的百分比离子去除率和进水的的水质，压力，温度和 RO 膜本身有关 RO 是一种可长期使用，有着优良纯化能力的技术，由于它产水速度相对其他来说较慢，但是又因为它相对性价比高，所以在水纯化系统中，一般将其置于水纯化的最前端（软化水后） ，同时在 RO 后会配置一个纯水箱暂时储存产水以备进一步纯化RO 后通常配有离子交换或 EDI装置 离子交换（离子交换（IX）） 水纯化中，离子交换树脂床能够通过与 H+、OH-的离子交换，从水中去除离子离子交换树脂是直径小于 1 mm 的多空小球， 由交链的含有大量功能强大的离子交换点的不溶性聚合物制成树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别 首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类， 它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换 阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类， 强阳离子树脂由聚磺酸衍生的聚苯乙烯和二乙烯基苯交联而成 阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类 (或再分出中强酸和中强碱性类)， 强阴离子树脂是由氢氧化三甲基苯胺 （Ⅰ型）或氢氧化二甲基苯胺（Ⅱ型）衍生的聚苯乙烯和二乙烯基苯交联而成。

离子交换树脂床填充于小型或大型滤桶中使用， 一般使用一段时间后就需要更换， 此时阴阳离子交换基团已经替换了树脂中大部分的 H+和 OH-的活性点通常树脂是可以再生的， 但是中小型实验室的离子交换柱是一次性丢弃，因为它由交换量的限制，所以我们通常将其置于 RO 膜后做进一步的水纯化，一提高它的使用寿命 离子交换柱的表面容易滋生微生物，并导致其释放更细小的可溶的污染物因此，应采用高质量的树脂而且球体的体积越小越好， 同时也增加了交换接触面积 一般会在此后增加滤器去除细小的杂志和其他颗粒物，或者通过水循环以及增加紫外灯（UV 灯）以及定期消毒来来控制微生物的量 当离子交换柱即将消耗光， 会释放出从水中吸附的污染物 首先释放出的是弱离子化的物质，实验室纯水应用指南 他们对水的电阻率影响很小在电阻率检测到下降前，有机污染物和硅也被释放出来，作为有机污染物指标的 TOC 将会升高所以作为 TOC 检测的主要硬件紫外灯的可靠性对于客户是非常重要的目前在工业生产中，紫外灯性能监测都是采用强度监测，中小型实验室的水机只有 TKA采用了紫外灯强度监测 电渗析（电渗析（EDI）） 电渗析是结合了离子交换树脂和离子选择性通透膜， 并结合直流电去除水中离子的纯化技术。

它和离子交换树脂相比，具有可重复使用，免再生的和免重填的优点，免除了用户的诸多的繁复工作 来水经过一个和多个由阴阳离子选择膜隔成的，充满阳离子，阴离子或阴阳离子的小室后，在电场的作用下，离子通过离子交换树脂向两侧运动，透过选择膜后进入另外的浓缩室这个过程中有电解产生的 H+和 OH-离子，让其连续不断地再生，所以 EDI 中的离子交换树脂可以服务很长时间而不像一般的离子交换树脂会消耗完 EDI 通常能去除 RO 水中的 95%以上的残留离子以及二氧化碳和硅从 EDI 处理后的纯化水的电导率一般在 5-17MΩ-cm@25℃,因为 EDI 内的化学环境和电环境不适宜细菌繁殖,所以对细菌含量也有一定的控制能力 如果需要生产超纯水，还需要在 EDI 系统后放置离子交换树脂，使得纯水电导率达到 18.2 MΩ-cm，由于 EDI 的存在，此后的离子交换树脂所需要处理的离子量就非常少了，所以 EDI 系统也延长了离子交换树脂的寿命 微滤（微滤（MF）） 微滤是一种膜技术， 通常为 0.05-0.22μm 放置于近取水端， 用来去除水中的颗粒和微生物 超滤（超滤（UF）） 超滤也是一种膜技术，通常膜孔径为 1-50nm 之间，中空的纤维结构的超滤膜通常有着较高的过滤速率。

在水纯化中一般放置于预处理端或者近取水端 实验室用的纯水仪一般都置于近取水端，通常用的超滤的截留分子量为 5000-6000 道尔顿用来去除水中的内毒素以及各种酶，如。