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纯水器、超纯水器、纯水机、超纯水机
概述

    纯水机是一种采用多级滤芯进行水质净化处理的净水设备,处理多使用不添加化学物质的过滤、吸附、反渗透等物理方法。根据纯水机净水精度可以分为生活饮用型纯水机,也叫家用纯水机和可达到实验室纯净水质要求的实验室用纯水机两类。

水中杂质来源与种类

    水在一定程度上具有溶解几乎所有化合物的独特能力。不同来源(不同区域,不同季节)的自来水之间具有显著差异。
·地表水硬度相对较低,但是无机污染物与颗粒物水平较高
·地下水通常硬度较高,有机污染物含量较低
·河水中含有大量来自工业、农业以及家庭活动排放的污染物
    自来水中的污染物种类

 杂质 例子
 悬浮颗粒物 沙子,淤泥,石块,管道工程碎屑,胶体,植物体等
 溶解性无机化合物 (污染物的主要来源) 钙盐与镁盐(硬度盐),铁化合物,钠盐,磷酸盐,硝酸盐等
 溶解性有机化合物 (主要为生物源性物质) 腐烂的植物性物质(单宁),农药残留物,生活垃圾,油脂,油,清洁剂等
 微生物 细菌,例如葡萄球菌(Staphylococcus),绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)(典型水平为10 CFU/ml)等
 溶解性气体 氮气,氧气,二氧化碳等

基本信息

    一、定义
    纯水机(Water Purifier)是指水中盐类(主要是溶于水的强电解质)除去或降低到一定程度的净水设备。
    二、功能 
    就是过滤水中的漂浮物,重金属、细菌、病毒等都去除掉,它具较高的过滤技术,家用纯水机一般为四级或五级过滤,笫一级为pp棉滤芯,笫二级和笫三级为活性炭(做的好的厂家可以把第二、三级合并成一级),笫四级为RO逆渗透膜,笫五级为精密活性炭,主要用于改善口感,因此纯水机比较适合自来水污染较为严重的地区。
    三、产品分类 
    1、、从用途上区划分为:
    1)、生活饮用型纯水机(家用纯水机);
    2)、实验室用纯水机(也叫超纯水机);
    3)、工业纯水机;
    4)、大型工业纯水机。
    2、根据使用情况分为:
    1)、手动型,也称经济型。经济型纯水机使用的是手动反冲洗阀门。
    2)、自动型,自动型就是全电脑自动冲洗纯水机,通过电脑控制板实现冲洗。
    3)、自洁型,又称自洁式,自洁型则是自行清洁,是自洁式净水器的反渗透系列,它的优点的是无需经济型的手动操作,也无需自动型的电器元件,不但结构简单,还能达到整机自洁。
    3、根据主机和储水桶的结合情况还可分为分体式和一体式的,分体式的占地面积比较大,储水桶和机身分离;一体式纯水机的主机和储水桶在一起,占地面积小,外形美观大方。
    四、离子交换
    超纯水机的离子交换是一种特殊的固体吸附过程,它是由离子交换剂的电解质溶液中进行的。一般的离子交换剂是一种不溶于水的固体颗粒状物质,即离子交换树脂。它能够从电解质溶液中吸取某种阳离子或者阴离子,而把自身所含的另外一种带相同电荷符号的离子等量地换出来,并释放到溶液中去,这就是所谓的离子交换。按照所交换离子的种类,离子交换剂可分为阳离子交换剂和阴离子交换剂两大类。
    五、组成部分
    工业纯水机由预处理系统、精处理系统、后处理系统三大部分组成。原水经PP滤芯(砂棒过滤器)、活性炭单元、软水器单元等预处理系统后,使水中的悬浮物(颗粒物质)、胶体、有机物、硬度、微生物等杂质含量大大降低,以减轻后续的反渗透、电除盐等精处理系统的处理负荷,延长其使用寿命。

RO技术

    在一定的压力下,水分子(H2O)可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜,从而使一部分水透过RO膜分离出来,未透过的水因溶质增加形成浓缩水。
    反渗透膜的主要分离对象是溶液中的离子,无需化学品及可有效脱除水中盐份,系统除盐率一般为98%以上。
    RO纯水机通常为4级或5级过滤。

纯化方法

    自来水纯化方法一般有以下几种:
    1、深层过滤器
    深层过滤器采用密集的纤维或矩阵状材质制造而成,可通过物理屏障截留颗粒物;通常用于去除大量固体,并且通常具有5 – 50微米的标称截留精度;可以经济地去除> 98%的悬浮固体,从而保护下游工艺免受结垢或阻塞。过滤器堵塞的潜在可能性可以通过污染指数测试或SDI(污染密度指数)进行测量。
    2、活性炭
    活性炭可去除有机化合物与像氯气之类的氧化剂,防止对下游膜过滤器与离子交换树脂造成损坏。活性炭是一种细颗粒状碳,具有高度多孔结构,每克活性炭的表面积通常> 300 m2。进水中的有机分子会扩散到每颗活性炭颗粒的孔隙中,对吸附过程造成影响。
    活性炭不能有效去除离子或颗粒物。
    活性炭预处理柱需要定期进行更换,因为有机污染物会降低碳的有效性,并促进细菌的迅速生长。
    3、反渗透(RO)
    RO可以在不同程度上有效去除所有类型的污染物,这些污染物包括:水溶性无机物、有机物、颗粒物、细菌以及内毒素等。通常,50%透过RO膜的进水被收集为“渗透水”或“产水”。
       

①进水

浓缩水

产水/渗透水

垫片

    “浓缩”水中含有由工艺分离出来的污染物,包括盐、有机物以及颗粒物等,通常被排放至下水道中。
    “渗透水”与进水的体积之比被称为“回收率”。
    对进水电导率与渗透水电导率之间的区别进行测量的方法被称为“离子去除率”。
    反渗透受到相对较低的生产速率的限制,因此在采用进一步纯化技术之前,通常储存在储水容器中。RO膜通常为聚酰胺薄膜材质,并围绕中心管螺旋缠绕。如果持续将RO膜暴露于氧化剂(如氯气等)中,RO膜将受到损坏。在较高的压力下,截留在RO膜上的颗粒物也会刺破RO膜。
    “离子去除率”与“回收率”会随着进水质量、入口压力、水温、RO膜的表面积与条件的不同而变化。由于RO膜可高效截留细菌,大量细菌被截留在膜表面,因此建议对RO膜进行定期清洗,同时碱性清洗剂也可以降低CaCO3结垢的影响。
    4、离子交换

    这是一个离子交换树脂从水中去除离子杂质的过程。
    “树脂”是合成的带电荷小球,通常由不溶性的聚合物组成。
    阳离子树脂交换正电荷离子——阳离子树脂呈氢离子状态(H+
    阴离子树脂交换负电荷离子——阴离子树脂呈氢氧根离子状态(OH-
    氢离子交换钠离子、钙离子及铝离子之类的阳离子
    氢氧根离子交换氯离子、硝酸跟离子及硫酸根离子之类的阴离子
    一旦阳离子树脂释放的的氢离子遇到阴离子树脂释放的氢氧根离子,即可形成水(H2O)。
    离子交换树脂床可选用纯化柱或较大的圆柱。它们通常可使用一定时间,当树脂交换离子的能力耗尽时,需要更换离子交换树脂床。
    一次性使用树脂需要高质量的预处理水(RO),以提高效率与经济性。通过去除大部分水溶性无机离子,可实现18.2 MΩ × cm的电阻率。
    5、电去离子(EDI)
    EDI是一种水处理技术,它结合了离子交换树脂、离子选择性透过膜和直流电,能够从水中去除水溶性无机离子。
    水透过一个或多个位于阳离子与阴离子选择性透过膜之间且填充有离子交换树脂的分离室。
    结合到离子交换树脂上的离子,在外加电场的作用下,迁移至分离室,同时产生H+和OH-,使树脂维持在其再生状态下。
    某些EDI模块具有单独的阳离子和阴离子床及混合树脂床,以在离开膜堆前,确保最终质量。
    EDI能够去除水溶性无机离子,使水质保持在较高的水平,电阻率范围为5 – 15MΩ × cm。由于带电有机物的数量有限,因此EDI不能生产超纯水。
    EDI无需化学处理或更换树脂(短期至中期),是一项“可持续使用”且环境友好的技术。
    与离子交换不同,由于EDI系统的化学与电气条件会抑制微生物的生长,因此最大限度地降低了细菌水平。
    此外,进水还必须具有良好的质量,以防止EDI负载过量的有机物、盐类或颗粒物。通常采用反渗透水作为进水。
    最重要的EDI(或DI)性能抑制物为二氧化碳(CO2)。
    6、紫外(UV)
    紫外线被广泛用作杀菌剂和/或用于分解有机化合物,使之能够通过后期离子交换有效去除。
    实验室中使用的紫外线光源为低压汞灯,低压汞灯可同时产生254nm和184nm波长的紫外辐射。
    长波长紫外线(254nm)具有最强的杀菌作用,因为它可以破坏DNA与RNA聚合酶,防止细菌复制。
    短波长紫外线(184nm)能够最有效地氧化有机物,裂解有机分子,使之能够通过离子交换床去除。
    UV是实现极低TOC水平的一个必要步骤,可用于关键应用。
    7、膜过滤器(MF)
    膜过滤器可用于颗粒物去除与无菌过滤,通常位于纯水系统的出口处。
    8、超滤器(UF)
    超滤器是一种膜过滤器,能够去除蛋白质等大分子物质。超滤膜通常采用中空纤维形式,以实现更高的流速;通常用于纯水系统的终端,以降低微生物、内毒素、核酸酶以及分子量> 5 kDa的有机分子的浓度。
    超滤可提供最低的细菌、颗粒物以及内毒素水平,是一项可确保稳定终端用水质量的卓越技术。
    超滤器必须定期进行卫生处理与更换,以确保其有效性。
    9、蒸馏

    蒸馏是一项历史悠久的水纯化方式。
    通过改变水的物理状态——将水从液态转变为气态然后再恢复至液态,分离水与污染物。
    虽然采购成本较低,但是用水量与用电量非常高且不易清洗。
    蒸馏器体积较大,极其笨重,而且产水较慢。
    蒸馏器容易发生二次污染,因此需要精心保养。

 

选型指南

1、分析和常规应用

 技术 敏感度 电阻率
 (MΩ·cm)
 TOC
 (ppb)
 滤器
 (μm)
 细菌
 (CFU/ml)
 内毒素
 (IU/ml)
 核酸酶
 样本稀释和试剂制备 高 >18 <10 <0.2 <1 - -
 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 电化学 高 >18 <10 <0.2 <1 - -
 一般 >5 <50 <0.2 - - -
 分光光度计 高 >18 <10 <0.2 <1 - -
 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 TOC分析 高 >18 <3 <0.2 <1 - -
 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 固相萃取 高 >18 <3 <0.2 <1 - -
 一般 >1 <50 <0.2 <10 - -
 玻璃器皿清洗 高 >18 <10 <0.2 <1 - -
 一般 >1 <50 <0.2 <10 - -
 超纯水系统供水 高 >1 <10 <0.2 <1 - -
 一般 >0.05 <50 - - - -
 蒸汽发生器 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 普通化学 一般 >1 <50 <0.2 <10 - -
 蒸馏水供水 低 >0.05 <500 - - - -
 HPLC-MS液质联用 高 18.2 <3 <0.2 <1 - -

2、生命科学应用

  技术  敏感度  电阻率
  (MΩ·cm)
  TOC
  (ppb)
  滤器
  (μm)
  细菌
  (CFU/ml)
  内毒素
  (IU/ml)
  核酸酶
 分子生物学 高 >18 <10 UF <1 <0.002 ND
 植物组织培养 高 >18 <10 UF <1 <0.002 ND
 电泳 高 >18 <10 UF <1 <0.002 ND
 细胞免疫学 高 >18 <10 UF <1 <0.002 ND
 哺乳动物细胞培养 高 >18 <10 UF <1 <0.002 ND
 内毒素分析 高 >18 <10 UF <1 <0.002 ND
 标准 >1 <50 <0.2 <1 <0.05 ND
 单克隆抗体研究 高 >18 <10 UF <1 <0.002 ND
 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 电生理学 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 酶联免疫吸附分析 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 组织学 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 水栽培 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 介质制备 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 微生物分析 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 放射性免疫分析 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 细菌细胞培养 一般 >1 <50 <0.2 <1 - -
 临床生物化学 USP/EP >2 <500 <0.2 <1 - -
 CLSI >10 <500 <0.2 <1 - -

敏感杂质-NA不适用;ND检测不到。

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