II 级纯水系统

实验室纯水系统

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采用了 EDI 技术和 iJust® 功能,具有 3 个纯化阶段

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Arium® 纯水系统

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常见问题解答

ASTM(美国材料与试验协会)标准是较常用的实验室用水标准。ASTM 实验室用水分为四级,较高的等级为 I 级水(超纯水)和 II 级水(纯水)。可以通过蒸馏或其他替代技术生产纯水,使水的电导率在 25℃ 下 < 1 µS/cm(或电阻率 > 1 MΩ × cm)。其他质量参数为 TOC(总有机碳,50 µg/L)、钠 (5 µg/L)、氯化物 (5 µg/L) 和二氧化硅 (3 µg/L)。去离子技术和反渗透技术是用于生产 ASTM II 级水的典型替代技术。

通常您可以从纯水系统的技术信息(如数据表)中查找到给水质量标准。一般可以直接将纯水系统与自来水管道相连接,因为适合饮用的水通常可以用作给水。但是,如果自来水不符合质量标准并且碳酸钙 (CaCO3)、铁或二氧化硅颗粒物、有机物或细菌等物质的含量较高,那么建议另外进行预处理,避免钙化和堵塞。反渗透、活性炭和 5 µm 深度过滤器是典型的预处理技术,通常单独使用或结合使用。另外,若使用 EDI 模块,还需要关注 CO2 值,因为它会影响 EDI 模块的再生能力,并且 CO2 可以通过 RO 模块的半透膜。因此,给水中的 CO2 含量需要小于 40 ppm,这一点很重要。

去离子系统能够持续去除带电分子,防止它们干扰试剂、蛋白-蛋白相互作用、对样品中聚合酶活性的抑制、缓冲液等。但是,如果纯去离子系统没有额外配备预处理技术(如膜过滤),就无法去除有机物、颗粒物或细菌。因此,采用进一步处理可对下游工艺或应用产生积极影响。

选择适用于应用的水质非常重要。虽然水质太差可能会影响实验或分析,但水质太好也会造成不必要的成本损失。培养基和缓冲液制备、AAS 和光度测定分析等严格程度或灵敏度较低的应用适合用纯水。另外,纯水也可用于一般实验室任务,例如,冲洗,或作为用水系统(如清洗机、高压灭菌器或 I 类纯水系统)的给水。

在水纯化领域,“去离子”和“脱盐”这两个术语通常互换使用,用来表示使用离子交换技术。水中的大多数矿物质都带有电荷,因此是离子。然而,“去离子”是指去除离子,而“脱盐”则是去除矿物质。去离子工艺通常以人工合成的离子交换树脂为基础,该树脂由带负电荷的颗粒物和带正电荷的颗粒物构成。当水中的离子与树脂接触时,就会在离子交换作用下与树脂结合并从给水中被去除。然而,去离子工艺无法去除中性分子或颗粒物。为此,需要使用活性炭、深层过滤器或 RO 模块(或结合使用这些技术)进行内部或外部预处理。

DI(去离子)和 EDI(电去离子)均为纯水系统中使用的离子交换技术。术语“去离子”一般也指对水进行去离子处理(去除水中的离子)。DI 和 EDI 的最大区别在于 EDI 在使用半透膜过滤的情况下再通过电去除离子,而 DI 滤芯则仅使用树脂去除离子。另外,EDI 中的电流也能自动再生树脂,而 DI 滤芯使用的树脂则需要更换,或者需要使用化学品进行手动再生。

ASTM II 级水(纯水)和 ASTM I 级水(超纯水)的主要区别在于电导率不同。超纯水的最大电导率是 0.055 µS/cm。纯水的最大电导率是 1 µS/cm。其他质量参数为钠和氯化物浓度,超纯水的钠和氯化物浓度最大值为 1 µg/L,纯水的钠和氯化物浓度最大值为 5 µg/L。要生产超纯水,则需要使用专用于生产超纯水的 DI 滤芯进行精细纯化。而要生产纯水,则可以使用适用于生产纯水的 DI 滤芯或 EDI 模块。可能需要进行预处理,具体视纯水系统和给水类型而定。

ASTM II 级水和 RO(反渗透)水的主要区别在于电导率不同。ASTM II 级水的最大电导率是 1 µS/cm,而 RO 水的最大电导率通常更高。必须达到质量参数(包括除电导率以外的TOC、钠、氯化物和二氧化硅)要求,才能归类为 ASTM II 级水,而 RO 水则没有任何设定值。RO 水的质量完全取决于给水,因为 RO 模块仅根据该模块的排除率去除一定百分比的杂质。因此,RO 水的质量并不稳定,可能会因地区和季节等因素的不同而有所差异。反渗透通常用作预处理操作,因为它具有出色且广泛的保留能力,这是因为它根据大小滤除杂质。ASTM II 级水生产中常用的去离子技术只通过离子交换法结合离子。因此,强烈建议执行预处理操作以去除其他杂质,例如,有机物和细菌。

为了生产纯水,通常使用具有去离子技术(DI 或 EDI)的系统。在使用去离子滤芯过滤前,使用反渗透模块进行预处理是很常见的,尤其在使用纯水作为生产超纯水的给水时,建议使用反渗透模块进行预处理。此外,可以使用活性炭和/或深层过滤器过滤,具体视给水质量而定。由于膜过滤会降低流速(RO 和 EDI 技术均使用膜过滤),因此通常需要使用内部或外部储罐来补偿流速。水从储罐流出后,会作为给水被引至仪器或分配单元。

膜过滤的纯化方法会限制流速,因此在实验室环境中通常需要使用储罐来补偿流速。由于经常使用膜过滤(EDI 和反渗透)生产纯水,因此需要使用储罐。使用储罐能够以更高流速和压力分配纯水,有时这很有必要,例如用作给水时。如果只使用 DI 滤芯生产纯水,则不一定需要储罐,因为 DI 滤芯不使用膜过滤。然而,如果只使用 DI 滤芯去除离子(例如未去除颗粒物、有机物或细菌),则滤芯可能会出现堵塞和钙化。因此,强烈建议使用 RO 模块进行预处理,同时使用储罐。

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