實驗室純水係統

在當今的實驗室中，水環境作為絕大多數實驗室的最基本環境，在實驗中占的地位非常重要，在實驗室科學研究領域，所關心的純化起始點是自來水，如果實驗室中已經有蒸餾水、去離子水或反滲透水，那就隻注重超純化的過程。水質往往決定了很多實驗結果的真實性、可重複性，對多數做實驗的專家來說，他們通常要求純水中的雜質元素和化合物的濃度在ppb級甚至更低。所以純水係統的前段設計環節尤為重要，需要考慮到整體布局、選材、安裝維護等等因素會造成的任何不良影響並給出整體解決方案。

　　實驗室純水供應正從傳統的“單台單機”模式向“多台單機”模式轉變

　　一般來講，實驗室整體純水係統，其應用範圍在每天200升～8000升之間。多數實驗室或實驗樓純水總消耗量在500～2000升之間，隻有少數實驗室或實驗樓每日用水量會大於2000升。在這些極少數實驗室或實驗樓中，由於有較多耗水量大的全自動檢測設備、或者衝洗設備，及可能的特殊應用(如電子及材料行業)，導致其使用大於2000升甚至更多的純水。針對這些情況，需要仔細的定義用水量和進行特殊的設計。一般來講，過多的冗餘會造成係統開機量不足，純化模塊不能充分發揮作用，也因為流動性不足，造成係統潛在汙染的風險。

（VOLAB實驗室純水係統）

　　因中央純水處理室與各實驗儀器問有一定距離，要想讓純水順利到達各用水點，通常用增壓泵保證一定的出水壓力，壓力的大小與各實驗儀器用水量大小及其與巾央純水處理室的距離有關，用水量越大，距離越遠，所需壓力越大，反之越小。在使用過程中，水壓要調節適當 ，水壓過低 ，不能保證儀器順利用水，引起儀器缺水報警;水壓過高，會導致純水內含有氣體，在加到用水儀器反應杯時因壓力降低，會釋放大量氣泡，影響檢驗質量，對一些使用濃縮試劑的項 目影響尤為明顯。

　　17三級純水三級純水的物理純度一般為小於50μS/cm，單蒸水、雙蒸水、普通去離子水和反滲透水都屬於此級別。它一般由自來水純化製備而成。三級純水的主要用途是清洗瓶皿，高壓消毒裝置用水，人工環境室用水及超純水儀進水等。

　　26二級純水二級純水是一個模糊的範圍，常用5~5M-cm表示。但二級純水絕不嚴格限於此範圍內，可以講1~17M-cm範圍均認為是二級純水。二級純水一般是將三級純水再經過離子交換或電滲析而製成。它主要用於一般試劑的配製，普通化學實驗用水及給超純水儀供水。

　　17一級超純水一級超純水是指物理純度大於18M-cm的水，習慣稱電阻率為18.2M-cm是一級超純水的指標。一級超純水一定是由三級或二級純水經核子級離子交換樹脂再純化而來。它主要用於高精密度的分析實驗和對誰純度要求很高的生命科學實驗。

　　實驗室純水的供應模式有哪些?

　　實驗室純水供應模式分為中央純水供應模式和分散純水供應模式兩種。

　　什麽是中央純水供應模式?中央純水供應模式是指設置純水生產裝置，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)產量大，用水采用管網化，同一實驗室多點取水。

　　缺點：係統必須保證長期安全運行，否則存在斷水風險。

　　什麽是分散純水供應模式?分散純水供應模式是指在實驗室各用水點位置設置純水機或成品水。

  優點：儀器有單獨的使用權，使用率高。

  缺點：(1)運行成本高，管理分散，消耗成本相對較高。(2)桌麵定點台式安裝，定點取水，機型產量小，流量小，工作效率低。 (3)若每個實驗組單獨購買，業主在該類產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致空置率提高，不利於投資效率最大化。隨著實驗室裝備的發展，實驗室供水的管網化與集中化已成為大型實驗樓純水供應的發展方向。不隻是“中央純水係統”和“單機純水係統”

　　簡單的中央純水係統或者用水點的單機純水係統隻是整體純水係統設計和選擇中的兩種極端情況。針對不同的情況，整體純水係統可以有很多不同的設計和選擇。設計前期清晰定義項目的需求能夠幫助設計和選擇的結果是最合適實際使用需要的。

　　新建或改造實驗室如何設計整體純水係統?

　　新建實驗室或有改造需求的老實驗室，在對整體純水係統進行布局時，往往會麵臨係統設計、產品選型、管理維護等很多實際問題的全麵挑戰。整個整體純水係統中從產水模塊、儲水模塊、分配模塊、管道純化和監控設備、到最後的終端純化模塊的選配，涉及到對實驗應用的了解、實驗室管理的思考、係統投入成本的控製、運行維護的要求、安裝操作和工程實施等多方麵因素，用戶往往在牽涉大量精力後，效果卻並不很好。

　　純水係統管材的選擇很重要-看歐美高純水被汙染的原因，一是來自外界雜質的引入，二是係統內各種材料中所含汙染物的溶出。因管道材質造成純水水質下降主要有以下兩點：(1)管道材質中的不純物質溶解於高純水中致使水中陽、陰離子增加、電阻率下降以及TOC增大。(2)因管道內壁不光滑及接頭、閥門等原因造成細菌滯留繁殖以及其他顆粒的聚積，致使水中微粒增加。為了減少上述不利因素的影響，應選用可萃性低、內壁光滑的管道並盡可能減少接頭及管件的凹凸不平。當然也要根據純水水質的級別進行選材，並注意材料的價格等，要統籌兼顧。根據材質的不同，高純水配管主要可分為有機係配管和不鏽鋼配管兩大類。有機係配管的品種常見的包括聚氯乙烯(PVC)，聚丙烯(PP)，丙烯腈-丁乙烯-苯乙烯(ABS)，聚偏二氟乙烯(PVDF)等4種。有機配管材質對高純水水質的影響，目前尚無完整的比較資料及可靠的測試數據報道。各國有各自的選用習慣。

　　例如，美國多采用PVC管，英國多采用ABS管，而歐洲一些國家則常用PP管。PVDF管大多用於水質要求特別高的純水精處理係統。

　　整個純水係統的重要組成部分是什麽?純水輸送和分配管道係統是整個純水係統的重要組成部分，該係統將中央純水站製出的高質量純水以盡量小的水質降幅輸送給每一個使用地點。但由於水的純度很高，極易受到汙染，而用水點較分散又無規律且變化幅度大等，給純水的盡可能的保質輸送帶來相當大的難度。

  目前配管設計中出現的兩大難題是：

  (1)如何保持較高的管道設計流速，即在管道係統壓力損失允許的情況下管內流速盡量大，以防管內細菌繁殖和微粒沉積。

  (2)如何防止純水管道係統內產生滯水、短路和逆向流動現象。經過不斷地探索和實踐，現從設計角度提出幾種可供選擇的途徑：①設計采用純水循環係統，並必須24h連續運行，以杜絕管內產生死水。②為使運行中無論純水使用多少都能保證純水處於流動狀態，循環附加流量應為設計流量的50%～100%。③應保證純水管道流速。純水循環幹管最小流速宜大於1.5m/s，支管流速宜大於1.0m/s。④對接使用點支管應盡量縮短，以減少死水管段。有文獻報道支管長度不宜超過30倍管徑長度。⑤循環管道宜采用雙管布置方式，即有獨立的給水管和回水管的純水循環管道係統。以某研究所純水輸送係統(PVC管)為例該研究所輸送係統水質要求電阻率≥15MΩ。cm(25℃)，管材為SCH80PVC管，循環幹管直徑32mm，總長度為250m。通過試運轉，水質滿足了工藝要求。安裝前的清洗：由於該所采用的PVC管是引進的，管道在出廠前均已清洗後封裝，故一般在安裝前可不考慮清洗，對個別被汙染的管件、閥件可采取下列步驟進行清洗：用1%～2%堿(NaOH)溶液刷洗，以去除油脂類汙垢，並用自來水衝洗至中性;在1%～2%鹽酸(HCl)溶液中浸泡2h～4h，除去鏽、金屬離子及氧化物，再用水衝至中性;幹燥用淨化壓縮空氣吹幹，然後用幹淨塑料布封裝。

　　運轉調試前的清洗：在運轉調試前須先對已安裝的純水輸送係統作水壓試驗，合格後方可進行;用3%～5%雙氧水進行管路循環清洗40min，以達到消毒殺菌目的;使用純水站供應的純水或反滲透水衝洗管道內殘留藥液，直至使用點出水水質達到規定的水質要求。