純水超純水的應用和制備

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對自然界中各類(lèi)事物的認識都朝著(zhù)微觀(guān)化，本質(zhì)化的方向發(fā)展，很多實(shí)驗、檢測對試劑或培養環(huán)境中的雜質(zhì)的要求都達到了ppb級，有的甚至達到ppt級；如在生命科學(xué)研究過(guò)程中，對水中的多種污染物十分敏感，尤其重金屬和可溶性有機物；HPLC中要求的超純水等等。鑒于此，多個(gè)專(zhuān)業(yè)研究組織建立了水的質(zhì)量標準。這些組織和標準有：中華人民共和國國家標準GB6682-92《分析實(shí)驗室用水規格和實(shí)驗方法》，中華人民共和國國家標準GB/T11446.1-1997《電子級水規格和實(shí)驗方法》，美國化學(xué)社團組織（ACS），美國測試和材料實(shí)驗社團組織（ASTM），美國臨床試驗標準國際委員會(huì )（NCCLS），美國藥學(xué)會(huì )（USP）。在此我們先對純水和超純水的主要應用做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹：

1、 反滲透純水：① 實(shí)驗室器皿的最后清洗 ② 緩沖液、化學(xué)試劑配制用水 ③ 微生物培養基制備用水 ④ 氫氣發(fā)生器、室內加濕器、高壓消毒鍋用純水 ⑤ 人或實(shí)驗動(dòng)物飲用水等；

2、 超純水：① 動(dòng)、植物細細胞培養用水 ② 各種醫療用生化儀、分析儀、血液透析儀用水 ③ 分析試劑及藥品配置稀釋用水 ④ 生理、病理、毒理學(xué)實(shí)驗用水 ⑤ 醫院、醫藥制劑室及中心實(shí)驗室用純化水和高純水 ⑥ 原子吸收光譜用水 ⑦ 試管嬰兒用水 ⑧ 各種高效液相色譜、離子色譜用水 ⑨ 其他各種實(shí)驗室用水和醫藥用水。
目前制備純水和超純水最穩定最方便的方法是通過(guò)純水/超純水系統。從世界上第一臺超純水系統問(wèn)世到現在，超純水系統的設計生產(chǎn)理念就一直圍繞著(zhù)“最佳水質(zhì)，最穩水質(zhì)”來(lái)不斷完善。

一、 最佳水質(zhì)
1． 天然水中常見(jiàn)雜質(zhì)
包括可溶性無(wú)機物、有機物、顆粒物、微生物、可溶性氣體等。純水/超純水系統就是要盡可能徹底地去處這些雜質(zhì)。

2． 凈化水質(zhì)的主要工藝
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。同時(shí)我們可以將水的純化過(guò)程大致分為3大步，前處理（生產(chǎn)出純水），離子交換（可生產(chǎn)出18.2MΩ-cm超純水）和后處理（生產(chǎn)出符合特殊要求的超純水）。根據進(jìn)水的水質(zhì)和對出水水質(zhì)的要求，確定每一步采用的方法工藝。

3． 前處理
主要包括預處理單元和反滲透（RO）單元，由于預處理后的水將通過(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)是必須要根據進(jìn)水水質(zhì)的差異針對性地配備不同的處理單元。多數純水儀生產(chǎn)廠(chǎng)家并不能很好幫助客戶(hù)解決這個(gè)問(wèn)題，這會(huì )導致后續的純化無(wú)法達到理想結果并縮短反滲透膜等儀器主要部件的壽命。

Heal Force（力康）超純水系統很好的解決了這一問(wèn)題，分別設計生產(chǎn)了線(xiàn)繞過(guò)濾器、活性碳吸附過(guò)濾器以及軟化樹(shù)脂針對性地去除水中大顆粒物質(zhì)、余氯以及鈣離子鎂離子，達到最佳的預處理效果。

反滲透是使用一個(gè)高壓泵對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90%-99%的包括無(wú)機離子在內的絕大多數污染物，因為它出眾的純化效率，反滲透是水純化系統的一個(gè)非常有效的技術(shù)，因為反滲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(zhù)地延長(cháng)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(hù)一定要選擇對反滲透膜有保護功能的超純水系統。

為了盡可能延長(cháng)反滲透膜的使用壽命以及提高反滲透膜的過(guò)濾效率， Heal Force（力康）超純水系統采用了先進(jìn)的獨特技術(shù)，結合領(lǐng)先的反滲透限流設計，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(cháng)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的性?xún)r(jià)比。

4．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，水中的負離子與離子交換樹(shù)脂上的OH-離子交換，從而達到純化水的目的。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)量和交換柱內水與樹(shù)脂的交換效率。
市面上離子交換樹(shù)脂魚(yú)龍混雜，質(zhì)量參差不齊，用戶(hù)很難分辨。所以我們建議用戶(hù)一定要關(guān)注樹(shù)脂的品牌。Heal Force（力康）超純水系統采用世界上最高質(zhì)量的離子交換樹(shù)脂，配合Heal Force 特有的交換柱內壓式結構設計，保證樹(shù)脂與水充分接觸，顯著(zhù)提高交換效率將離子交換柱的處理能力發(fā)揮到極限。

這里要注意的是離子交換法能有效的去除離子，卻無(wú)法有效的去除大部分的有機物或微生物，而微生物可附著(zhù)在樹(shù)脂上，并以樹(shù)脂作為培養基，使得微生物可快速生長(cháng)并產(chǎn)生熱源。因此，需配合其他的純化方法設計使用，也就是下面我們要討論的后處理部分。

5．后處理
主要根據客戶(hù)的特殊要求生產(chǎn)出低有機物型、低熱源型等的超純水。針對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(cháng)紫外氧化法用于降低水中總有機碳（TOC），微濾去除細菌等。
超濾（UF）薄膜則是一個(gè)分子篩，它以尺寸為基準，讓溶液通過(guò)極細微的濾膜，以達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(cháng)紫外氧化法可利用光氧化有機化合物，將超純水中的總有機碳濃度降低至5ppb以下。

二、 最穩水質(zhì)
超純水系統能夠制造出高質(zhì)量的超純水只是第一步，對于用戶(hù)使用來(lái)說(shuō)，能夠盡量長(cháng)時(shí)間的穩定保持高出水水質(zhì)才是用戶(hù)最為關(guān)心的問(wèn)題。目前廠(chǎng)商大多強調讓客戶(hù)注意使用細節，常換配件耗材，而從自身方面所做的改進(jìn)并不多。

而Heal Force（力康）超純水系統則完全不一樣，它除了具備一些常見(jiàn)的功能，如任意設置時(shí)間自動(dòng)清洗功能，待機2小時(shí)及多種時(shí)間斷的循環(huán)殺菌、消毒模式（采用雙氧水作為消毒劑的液體消毒方式，更好的保護操作者及過(guò)濾柱，同時(shí)保證超純水的質(zhì)量），斷水自動(dòng)停機，純水/超純水雙流路設計等，還有一項獨特的配置保證穩定水質(zhì)：兩級離子交換且每級都由兩根柱子組成，可降低紫外燈的有機負荷，更進(jìn)一步提高了水質(zhì)和延長(cháng)配件使用壽命，一舉兩得。同時(shí)Heal Force（力康）超純水系統多達4個(gè)超小型，高精度，1／0.01常數的電阻率傳感器，分別精確監測各路純水的電導率或電阻率，溫度自動(dòng)補償，并有TOC測量可供選擇，實(shí)現電阻率，TOC實(shí)時(shí)檢測。通過(guò)這些高精度傳感器，超純水系統就具備了具有自動(dòng)判別或提示預處理柱，反滲透膜，初級純化柱，多功能純化柱，微濾，超濾，紫外燈管等失效，以保證機器處在最佳運行狀態(tài)，保證產(chǎn)水質(zhì)量。