實驗室超純水機產(chǎn)水工作原理
標簽： 純水機
實驗室超純水機在許多領域都是實驗和研究不可或缺的重要資源，其產(chǎn)水的高純度和純凈性質保證了實驗結果的準確性和可靠性，超純水對于實驗準確性、儀器性能、藥品質量、科研成果等方面都有著直接影響，因此，實驗室超純水機是科研工作不可或缺的重要環(huán)節(jié)。
| 目錄 |
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1.超純水的定義和特點
2.超純水機的基本組成 3.實驗室超純水機工作原理及工作流程 4.實驗室超純水機的優(yōu)缺點
5.實驗室超純水未來發(fā)展趨勢，新技術探索 6.總結 |
一、超純水的定義和特點
1、什么是超純水
超純水是指在水中幾乎不含有任何離子、微生物、有機物等雜質的水。它是經(jīng)過實驗室超純水機一系列高度純化處理的產(chǎn)物，用于特殊實驗和應用。實驗室超純水的等級劃分通常根據(jù)水質的純凈程度和應用要求進行分類
| 參數(shù)指標 | Type I 超純水 | Type II 超純水 | Type III 超純水 |
| 電阻率（MΩ·cm） | >18 | >5 | >1 |
| TOC（ppb） | <5 | <10 | <50 |
| 顆粒（0.2 μm以上）（個/mL） | <1 | <1 | <10 |
| 細菌（CFU/mL） | <0.01 | <0.01 | <0.1 |
| 內毒素（EU/mL） | <0.001 | <0.001 | <0.01 |
| 去離子率（%） | >99.99 | >99.9 | >99 |
| 有機去除率（%） | >99.9 | >99 | >95 |
| 細菌和微粒 | 嚴格控制 | 微生物可能存在 | 微生物可能存在 |
| 溶解性固體（mg/L） | <1 | <10 | <50 |
| 微生物（CFU/mL） | 幾乎不存在 | 微量微生物可能存在 | 微量微生物可能存在 |
| 有機物（ppb） | <10 | <50 | <100 |
| 金屬離子（ppb） | 低至幾個ppb | 幾十至百 ppb | 百至千 ppb |
| pH | 5.0 - 7.0 | 5.0 - 8.0 | 5.0 - 8.5 |
2、超純水的主要應用
超純水在實驗室中發(fā)揮著關鍵的作用，在實驗室中是一個不可或缺的基礎設施。
| 適用應用范圍 | Type I 超純水 | Type II 超純水 | Type III 超純水 |
| 分子生物學和細胞生物學 | DNA/RNA樣本制備、PCR、測序、細胞培養(yǎng) | 基本細胞培養(yǎng)、PCR、分子生物學實驗 | 細胞培養(yǎng)、PCR、分子生物學實驗 |
| 蛋白質研究 | 電泳、Western印跡、質譜、結晶實驗 | 電泳、Western印跡、質譜、蛋白質結晶 | 電泳、Western印跡、蛋白質結晶 |
| 質譜分析 | 高靈敏質譜、LC-MS、GC-MS | LC-MS、GC-MS | LC-MS、GC-MS |
| 高效液相色譜（HPLC） | HPLC、UPLC、IC | HPLC、UPLC、IC | HPLC、UPLC、IC |
| 氣相色譜（GC） | GC-FID、GC-MS | GC-FID、GC-MS | GC-FID、GC-MS |
| 原子吸收光譜 | AAS、ICP-OES、ICP-MS | AAS、ICP-OES、ICP-MS | AAS、ICP-OES、ICP-MS |
| 分析化學實驗 | 酸堿滴定、溶解度測定、稀釋 | 普通分析化學實驗 | 基礎分析化學實驗 |
| 電子顯微鏡樣品制備 | 樣品固定、切片染色 | 樣品固定、切片染色 | 樣品固定、切片染色 |
| 實驗儀器冷卻和沖洗 | HPLC、GC、質譜等儀器的冷卻和沖洗 | 基本實驗儀器的冷卻和沖洗 | 基本實驗儀器的冷卻和沖洗 |
| 一般清洗和沖洗 | 精密實驗儀器、玻璃器皿、試劑瓶等 | 基本實驗器皿、試劑瓶等 | 基本實驗器皿、試劑瓶等 |
| 基礎實驗 | 實驗室基礎教學和培訓 | 實驗室基礎教學和培訓 | 實驗室基礎教學和培訓 |
注：由于具體的實驗和應用需求可能因實驗室、設備型號等因素影響。因此在選擇超純水等級時，應根據(jù)實際需要和實驗要求來確定適合的等級。
二、超純水機的基本組成
- 實驗室超純水機通常由多個組件和技術模塊組成，以確保產(chǎn)生高純度的超純水。其基本組成通常包括以下部分：
- 預處理單元： 這部分用于處理原始自來水，去除其中的大部分離子、顆粒和有機物。預處理通常包括顆粒過濾、活性炭吸附等步驟。
- 反滲透（RO）單元： RO技術通過半透膜過濾來去除水中的離子、微生物和大部分有機物。這個階段產(chǎn)生的水稱為去離子水。
- 混床離子交換單元： 混床交換樹脂進一步去除去離子水中剩余的離子，以及有機和無機雜質。這是產(chǎn)生更高純度水的關鍵步驟。
- 紫外線滅菌裝置： 為了減少細菌和微生物的存在，紫外線滅菌裝置用紫外線輻射來殺滅水中的微生物。
- TOC（總有機碳）去除單元： TOC去除單元用于去除水中的有機碳化合物，以確保超純水的有機物含量極低。
- 超濾單元： 超濾技術可以過濾大分子雜質和微生物，提供額外的水質保證。
- 短波紫外線（185/254 nm UV）： 這些波長的紫外線有助于去除水中的有機和無機雜質，凈化水質。
- 電極和傳感器： 用于監(jiān)測水質參數(shù)，如電導率、溶解氧、pH等，以確保超純水質量。
- 控制系統(tǒng)： 控制系統(tǒng)管理整個超純水機的運行，包括流程控制、故障檢測和警報。
- 儲水箱和分配系統(tǒng)： 用于儲存和分配產(chǎn)生的超純水，以滿足實驗室各種需求。
- 管道和連接件： 用于連接不同模塊和傳輸水流。
這些組件和技術模塊一起協(xié)同工作，從原始水源中產(chǎn)生高純度的超純水，以滿足各種實驗和應用的要求。不同型號的超純水機可能在組成和技術上有所不同，但這些基本部件通常都包含在其中。
三、實驗室超純水機工作原理及工作流程
- 預處理： 原始自來水首先經(jīng)過預處理，包括顆粒過濾和活性炭吸附等，以去除大部分懸浮顆粒和有機物。
- 反滲透（RO）： 預處理后的水進入RO單元。在RO中，水通過半透膜，離子、有機物、微生物等被阻擋，產(chǎn)生去離子水。
- 混床離子交換： 去離子水進一步進入混床離子交換單元。這里，混床樹脂吸附和去除水中剩余的離子、有機和無機雜質。
- TOC（總有機碳）去除： 某些超純水機還可能具備去除水中總有機碳的單元，通常使用化學吸附或氧化技術。
- 紫外線滅菌： 為了減少細菌和微生物的存在，一些超純水機內配備了紫外線滅菌裝置，使用紫外線殺滅水中的微生物。
- 超濾（可選）： 有些設備可能會使用超濾技術，進一步過濾掉分子雜質和微生物。
- 短波紫外線（185/254 nm UV）（可選）： 這些波長的紫外線有助于去除水中的有機和無機雜質，進一步凈化水質。
- 貯存和分配： 經(jīng)過上述處理，產(chǎn)生的超純水被存儲在貯水箱中，并可以通過分配系統(tǒng)分配到實驗室的各個點位，以供實驗使用。
- 水質監(jiān)測： 在整個產(chǎn)水過程中，設備可能配備各種傳感器和探頭，用于實時監(jiān)測水質參數(shù)，如電導率、pH、溶解氧等。
- 控制系統(tǒng)： 控制系統(tǒng)管理整個產(chǎn)水流程，包括流程控制、警報和故障檢測。
以上為常見的實驗室產(chǎn)水流程，但不同型號和制造商的超純水機可能會在工作流程的細節(jié)和技術上有所不同，如
- 邁博瑞的MSLD-UPW-VF綜合實驗室超純水機：可直接從自來水中生產(chǎn)超純水(I型)和純水(III型)，采用先進的監(jiān)測技術
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- Pinnacle Series-V實驗室超純水機：自來水為水源，可方便快捷地生產(chǎn)R0反滲透水和UP超純水。中國實驗室純水系統(tǒng)知名產(chǎn)品，集成觸摸屏控制系統(tǒng)，一體式進水手柄，無需外接水箱，連續(xù)產(chǎn)水量可達780毫升/分鐘(45升/小時)。 超純水的電阻率達到18.2MΩ。cm，完全符合GB/T 6682-2008、GB/T33087-2016、ASTM、CAP、CLSI、EP、USP等國家一級水質標準。
- Pinnacle Series-S 超純水機：集液晶顯示微電腦控制系統(tǒng)，3路水質傳感器，定時配質，單級反滲透系統(tǒng)，泵(UPW-S-T13 2泵，UPW-S-T23和UPW-S-P12 1泵)于一體，輸出15 - 30升/小時，帶自來水入口。并帶蒸餾水入口，產(chǎn)量可達2升/分鐘。 采用自來水進口，可生產(chǎn)單級反滲透水、去離子水和超純水。并帶蒸餾水入口，可生產(chǎn)去離子水和超純水。單級RO水的離子去除率達97%以上。去離子水的電阻率大于16 MΩ。超純水的電阻率絕對達到18.2 MΩ.cm。
四、實驗室超純水機的優(yōu)缺點
1、超純水機的主要優(yōu)點
- 高純度水質：超純水機能夠產(chǎn)生高純度的水，去除水中的離子、微生物、有機物和顆粒，適用于對水質要求極高的實驗和應用。
- 可定制性：超純水機通常具有不同的工作模式和配置選項，可以根據(jù)實驗需求進行定制，以滿足不同實驗室的特定要求。
- 可靠性：正規(guī)品牌的超純水機在設計和制造上有較高標準，能夠穩(wěn)定地提供一致的高質量水質。
- 自動化操作：超純水機通常具有智能控制系統(tǒng)，能夠自動監(jiān)測水質和設備狀態(tài)，提供報警和故障診斷，使操作更便捷。
- 減少實驗誤差：高純度的水質可以減少實驗中外源性污染的可能性，從而提高實驗的準確性和可重復性。
- 節(jié)省時間和成本：超純水機的自動化操作和高產(chǎn)水速率可以節(jié)省實驗人員的時間，避免手動準備水質，從而提高實驗效率。
2、超純水機的主要缺點：
- 成本較高：超純水機的購買和維護成本較高，包括設備本身的價格、濾芯更換和維護等。
- 能耗較高：反滲透等處理過程可能需要較高的能量，導致設備的能耗較高。
- 需要定期維護：超純水機需要定期更換濾芯、維護設備，以確保其正常運行和產(chǎn)水質量。
- 產(chǎn)水速率限制：超純水機的產(chǎn)水速率可能受到一些因素的限制，這在大規(guī)模實驗或連續(xù)使用情況下可能會受到限制。
五、實驗室超純水未來發(fā)展趨勢，新技術探索
實驗室超純水技術在未來可能會涌現(xiàn)一些新技術，以下是一些可能的新技術探索和發(fā)展趨勢：
- 電化學去除技術： 利用電化學原理，可以開發(fā)出新型的離子去除技術，通過電極反應來吸附和去除水中的離子污染物。
- 膜技術創(chuàng)新： 膜技術是超純水處理的核心，未來可能出現(xiàn)更先進的膜材料和設計，提高產(chǎn)水速率、降低能耗，并應對不同類型的污染物。
- 光催化技術： 利用光催化反應，可以降解水中的有機物和微生物，從而進一步提高水質。
- 納米技術應用： 納米技術可能用于設計更高效的過濾材料和吸附劑，以及更精確的微生物去除。
- 仿生材料： 借鑒自然界的自凈能力，可以研發(fā)出仿生材料，具備自我清潔和殺菌功能，減少對化學消毒劑的需求。
- 生物反應器： 利用微生物、藻類或其他生物進行水質凈化，將生態(tài)學原理融入超純水處理中。
- 人工智能（AI）優(yōu)化： 使用人工智能算法來優(yōu)化超純水系統(tǒng)的運行，預測維護需求，實現(xiàn)更智能、高效的水質處理。
- 電解技術： 利用電解反應，可以去除水中的離子污染物，并產(chǎn)生氧氣和氫氣等有用產(chǎn)物。
- 氧化還原技術： 使用氧化劑和還原劑，可以將水中的有機物氧化分解為無害的產(chǎn)物。
- 高效廢水處理： 將廢水處理與產(chǎn)水過程相結合，實現(xiàn)廢水零排放或低排放。
- 微型化設備： 利用微流控技術和微納加工，可能開發(fā)出更小型化、便攜式的超純水處理設備。
總結
超純水機在實驗室中扮演著不可或缺的角色，為科研提供了純凈的水資源，在科研中的重要性不容忽視，它為實驗提供了關鍵的水質保障，推動了科學研究的進展和創(chuàng)新。
邁博瑞(Membrane Solutions）專業(yè)實驗室超純水機廠家，采用嚴格生產(chǎn)流程標準及體系化的質量檢測要求后合格出庫，產(chǎn)品規(guī)格全質量好應用廣泛。公司提供7種超純水機：標準實驗室超純水機（MSLD-UPW-標準系統(tǒng)）、超低TOC實驗室超純水機（MSLD-UPW-UV系統(tǒng)）、終端無毒實驗室超純水機（MSLD-UPW-UF系統(tǒng)）、綜合實驗室超純水機（MSLD-UPW-VF系統(tǒng)），Pinnacle Series-V、Pinnacle Series-S，可兼容平替如millipore密理博超純水機、優(yōu)普超純水機。適應實驗室、分析實驗室、生物實驗室等多種需求。公司支持OEM定制，幫助您設計最適合需求的超純水系統(tǒng)。
