實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備是科研實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)設(shè)施，其制備的高純度實(shí)驗(yàn)用水直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。本文將詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，并探討其在水質(zhì)分析中的應(yīng)用。
一、實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)
實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備通常由預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、儲(chǔ)存與分配系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等部分組成，每個(gè)部分都承擔(dān)著不同的功能，共同確保最終出水水質(zhì)的穩(wěn)定性和可靠性。
1.預(yù)處理系統(tǒng)：守護(hù)第一道防線
預(yù)處理系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備的第一道防線，其主要作用是去除原水中的懸浮物、膠體、有機(jī)物、余氯等雜質(zhì)，保護(hù)后續(xù)處理單元，延長(zhǎng)其使用壽命。常見(jiàn)的預(yù)處理單元包括：
多介質(zhì)過(guò)濾器：利用不同粒徑的石英砂、無(wú)煙煤等濾料，通過(guò)機(jī)械過(guò)濾作用去除水中的懸浮物、膠體等雜質(zhì)。
活性炭過(guò)濾器： 利用活性炭巨大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，通過(guò)物理吸附作用去除水中的有機(jī)物、余氯、異味等。
軟化器： 利用離子交換樹(shù)脂，通過(guò)離子交換作用去除水中的鈣、鎂離子，降低水的硬度，防止后續(xù)反滲透膜結(jié)垢。
2. 反滲透系統(tǒng)：高效脫鹽的核心
反滲透系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備的核心部分，其主要作用是去除水中的溶解鹽類(lèi)、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)，制備純水。反滲透系統(tǒng)通常由以下部分組成：
反滲透膜： 反滲透膜是反滲透系統(tǒng)的核心部件，其性能直接影響產(chǎn)水水質(zhì)。目前主流的反滲透膜材料為芳香族聚酰胺，具有高脫鹽率、高通量、耐污染等優(yōu)點(diǎn)。
高壓泵： 為反滲透膜提供足夠的進(jìn)水壓力，保證反滲透過(guò)程的進(jìn)行。
膜殼： 用于裝載反滲透膜，并承受高壓。
控制系統(tǒng)： 控制反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行，包括壓力、流量、水質(zhì)等參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制。
3. 純化系統(tǒng)：精雕細(xì)琢，追求精制
純化系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備的最后一道防線，其主要作用是進(jìn)一步去除水中的微量離子、有機(jī)物、細(xì)菌等雜質(zhì)，制備超純水。常見(jiàn)的純化單元包括：
混床離子交換： 利用陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，去除水中的微量離子，制備電阻率高達(dá)18.2 MΩ.cm的超純水。
EDI電去離子： 利用電滲析和離子交換相結(jié)合的技術(shù)，連續(xù)制備超純水，無(wú)需酸堿再生，更加環(huán)保。
超濾： 利用超濾膜去除水中的細(xì)菌、病毒、熱源等雜質(zhì)。
紫外線殺菌： 利用紫外線殺滅水中的細(xì)菌、病毒等微生物。
4. 儲(chǔ)存與分配系統(tǒng)：安全輸送，保障水質(zhì)
儲(chǔ)存與分配系統(tǒng)用于儲(chǔ)存和分配制備好的純水和超純水，通常包括：
純水箱： 用于儲(chǔ)存純水，材質(zhì)一般為不銹鋼或PE，具有良好的耐腐蝕性和密封性。
超純水箱： 用于儲(chǔ)存超純水，材質(zhì)一般為PVDF或PFA，具有極低的溶出物，避免二次污染。
循環(huán)管路： 用于將純水和超純水輸送到各個(gè)用水點(diǎn)，材質(zhì)一般為不銹鋼或PVDF，確保水質(zhì)在輸送過(guò)程中不受污染。
終端過(guò)濾器： 安裝在用水點(diǎn)，用于去除管路中的微量污染物，保證出水水質(zhì)。
5. 控制系統(tǒng)：智能操控，穩(wěn)定運(yùn)行
控制系統(tǒng)用于控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備的運(yùn)行，包括：
PLC控制器： 用于控制設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行，包括預(yù)處理、反滲透、純化等單元的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。
人機(jī)界面： 用于顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、水質(zhì)參數(shù)等信息，方便用戶(hù)操作和維護(hù)。
傳感器： 用于監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)，如電導(dǎo)率、電阻率、流量、壓力等，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。
二、實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備在水質(zhì)分析中的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備制備的高純度實(shí)驗(yàn)用水廣泛應(yīng)用于水質(zhì)分析的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括：
標(biāo)準(zhǔn)溶液配制： 高純度水是配制各種標(biāo)準(zhǔn)溶液的試劑，其純度直接影響標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確性和可靠性。
儀器分析： 許多水質(zhì)分析儀器，如原子吸收光譜儀、離子色譜儀等，都需要使用高純度水作為載流或清洗液，以避免雜質(zhì)干擾。
玻璃器皿清洗： 使用高純度水清洗玻璃器皿，可以避免殘留雜質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。
三、總結(jié)
實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備是保障水質(zhì)分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的關(guān)鍵設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室凈水設(shè)備將朝著更加高效、智能、環(huán)保的方向發(fā)展，為水質(zhì)分析提供更加可靠的保障。
