在當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)室中，水環(huán)境作為絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室的最基本環(huán)境，在實(shí)驗(yàn)中占的地位非常重要，在實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究領(lǐng)域，所關(guān)心的純化起始點(diǎn)是自來水，如果實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)有蒸餾水、去離子水或反滲透水，那就只注重超純化的過程。水質(zhì)往往決定了很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性、可重復(fù)性，對(duì)多數(shù)做實(shí)驗(yàn)的專家來說，他們通常要求純水中的雜質(zhì)元素和化合物的濃度在ppb級(jí)甚至更低。所以純水系統(tǒng)的前段設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)尤為重要，需要考慮到整體布局、選材、安裝維護(hù)等等因素會(huì)造成的任何不良影響并給出整體解決方案。
實(shí)驗(yàn)室純水供應(yīng)正從傳統(tǒng)的“單臺(tái)單機(jī)”模式向“多臺(tái)單機(jī)”模式轉(zhuǎn)變
一般來講，實(shí)驗(yàn)室整體純水系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍在每天200升～8000升之間。多數(shù)實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)樓純水總消耗量在500～2000升之間，只有少數(shù)實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)樓每日用水量會(huì)大于2000升。在這些極少數(shù)實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)樓中，由于有較多耗水量大的全自動(dòng)檢測設(shè)備、或者沖洗設(shè)備，及可能的特殊應(yīng)用(如電子及材料行業(yè))，導(dǎo)致其使用大于2000升甚至更多的純水。針對(duì)這些情況，需要仔細(xì)的定義用水量和進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)。一般來講，過多的冗余會(huì)造成系統(tǒng)開機(jī)量不足，純化模塊不能充分發(fā)揮作用，也因?yàn)榱鲃?dòng)性不足，造成系統(tǒng)潛在污染的風(fēng)險(xiǎn)。
因純水處理室與各實(shí)驗(yàn)儀器問有一定距離，要想讓純水順利到達(dá)各用水點(diǎn)，通常用增壓泵保證一定的出水壓力，壓力的大小與各實(shí)驗(yàn)儀器用水量大小及其與巾央純水處理室的距離有關(guān)，用水量越大，距離越遠(yuǎn)，所需壓力越大，反之越小。在使用過程中，水壓要調(diào)節(jié)適當(dāng) ，水壓過低 ，不能保證儀器順利用水，引起儀器缺水報(bào)警;水壓過高，會(huì)導(dǎo)致純水內(nèi)含有氣體，在加到用水儀器反應(yīng)杯時(shí)因壓力降低，會(huì)釋放大量氣泡，影響檢驗(yàn)質(zhì)量，對(duì)一些使用濃縮試劑的項(xiàng) 目影響尤為明顯。
17三級(jí)純水三級(jí)純水的物理純度一般為小于50μS/cm，單蒸水、雙蒸水、普通去離子水和反滲透水都屬于此級(jí)別。它一般由自來水純化制備而成。三級(jí)純水的主要用途是清洗瓶皿，高壓消毒裝置用水，人工環(huán)境室用水及超純水儀進(jìn)水等。
26二級(jí)純水二級(jí)純水是一個(gè)模糊的范圍，常用5~5M-cm表示。但二級(jí)純水絕不嚴(yán)格限于此范圍內(nèi)，可以講1~17M-cm范圍均認(rèn)為是二級(jí)純水。二級(jí)純水一般是將三級(jí)純水再經(jīng)過離子交換或電滲析而制成。它主要用于一般試劑的配制，普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)用水及給超純水儀供水。
17一級(jí)超純水一級(jí)超純水是指物理純度大于18M-cm的水，習(xí)慣稱電阻率為18.2M-cm是一級(jí)超純水的指標(biāo)。一級(jí)超純水一定是由三級(jí)或二級(jí)純水經(jīng)核子級(jí)離子交換樹脂再純化而來。它主要用于高精密度的分析實(shí)驗(yàn)和對(duì)誰純度要求很高的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)室純水的供應(yīng)模式有哪些?
實(shí)驗(yàn)室純水供應(yīng)模式分為純水供應(yīng)模式和分散純水供應(yīng)模式兩種。
什么是純水供應(yīng)模式?純水供應(yīng)模式是指設(shè)置純水生產(chǎn)裝置，實(shí)驗(yàn)室用水通過供水管道輸送到各個(gè)實(shí)驗(yàn)室用水點(diǎn)，無論是單個(gè)實(shí)驗(yàn)室還是一棟實(shí)驗(yàn)樓，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室用水點(diǎn)的純水龍頭直接獲取實(shí)驗(yàn)室純水或超純水。
優(yōu)點(diǎn)：(1)運(yùn)行成本低，管理集中。(2)集體使用，不存在機(jī)器閑置可能。 (3)產(chǎn)量大，用水采用管網(wǎng)化，同一實(shí)驗(yàn)室多點(diǎn)取水。
缺點(diǎn)：系統(tǒng)必須保證長期安全運(yùn)行，否則存在斷水風(fēng)險(xiǎn)。
什么是分散純水供應(yīng)模式?
分散純水供應(yīng)模式是指在實(shí)驗(yàn)室各用水點(diǎn)位置設(shè)置純水機(jī)或成品水。
優(yōu)點(diǎn)：儀器有單獨(dú)的使用權(quán)，使用率高。
缺點(diǎn)：(1)運(yùn)行成本高，管理分散，消耗成本相對(duì)較高。(2)桌面定點(diǎn)臺(tái)式安裝，定點(diǎn)取水，機(jī)型產(chǎn)量小，流量小，工作效率低。 (3)若每個(gè)實(shí)驗(yàn)組單獨(dú)購買，業(yè)主在該類產(chǎn)品上的投資總額非常高，可能會(huì)因每個(gè)實(shí)驗(yàn)組工作情況不同而導(dǎo)致空置率提高，不利于投資大化。隨著實(shí)驗(yàn)室裝備的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室供水的管網(wǎng)化與集中化已成為大型實(shí)驗(yàn)樓純水供應(yīng)的發(fā)展方向。不只是“純水系統(tǒng)”和“單機(jī)純水系統(tǒng)”
簡單的純水系統(tǒng)或者用水點(diǎn)的單機(jī)純水系統(tǒng)只是整體純水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選擇中的兩種情況。針對(duì)不同的情況，整體純水系統(tǒng)可以有很多不同的設(shè)計(jì)和選擇。設(shè)計(jì)前期清晰定義項(xiàng)目的需求能夠幫助設(shè)計(jì)和選擇的結(jié)果是最合適實(shí)際使用需要的。
新建或改造實(shí)驗(yàn)室如何設(shè)計(jì)整體純水系統(tǒng)?
新建實(shí)驗(yàn)室或有改造需求的老實(shí)驗(yàn)室，在對(duì)整體純水系統(tǒng)進(jìn)行布局時(shí)，往往會(huì)面臨系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品選型、管理維護(hù)等很多實(shí)際問題的全面挑戰(zhàn)。整個(gè)整體純水系統(tǒng)中從產(chǎn)水模塊、儲(chǔ)水模塊、分配模塊、管道純化和監(jiān)控設(shè)備、到最后的終端純化模塊的選配，涉及到對(duì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的了解、實(shí)驗(yàn)室管理的思考、系統(tǒng)投入成本的控制、運(yùn)行維護(hù)的要求、安裝操作和工程實(shí)施等多方面因素，用戶往往在牽涉大量精力后，效果卻并不很好。
純水系統(tǒng)管材的選擇很重要-看歐美高純水被污染的原因，一是來自外界雜質(zhì)的引入，二是系統(tǒng)內(nèi)各種材料中所含污染物的溶出。因管道材質(zhì)造成純水水質(zhì)下降主要有以下兩點(diǎn)：(1)管道材質(zhì)中的不純物質(zhì)溶解于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(nèi)壁不光滑及接頭、閥門等原因造成細(xì)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(yīng)選用可萃性低、內(nèi)壁光滑的管道并盡可能減少接頭及管件的凹凸不平。當(dāng)然也要根據(jù)純水水質(zhì)的級(jí)別進(jìn)行選材，并注意材料的價(jià)格等，要統(tǒng)籌兼顧。根據(jù)材質(zhì)的不同，高純水配管主要可分為有機(jī)系配管和不銹鋼配管兩大類。有機(jī)系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(jī)配管材質(zhì)對(duì)高純水水質(zhì)的影響，目前尚無完整的比較資料及可靠的測試數(shù)據(jù)報(bào)道。各國有各自的選用習(xí)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管大多用于水質(zhì)要求特別高的純水精處理系統(tǒng)。
整個(gè)純水系統(tǒng)的重要組成部分是什么?純水輸送和分配管道系統(tǒng)是整個(gè)純水系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)將純水站制出的高質(zhì)量純水以盡量小的水質(zhì)降幅輸送給每一個(gè)使用地點(diǎn)。但由于水的純度很高，極易受到污染，而用水點(diǎn)較分散又無規(guī)律且變化幅度大等，給純水的盡可能的保質(zhì)輸送帶來相當(dāng)大的難度。
目前配管設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的兩大難題是：
(1)如何保持較高的管道設(shè)計(jì)流速，即在管道系統(tǒng)壓力損失允許的情況下管內(nèi)流速盡量大，以防管內(nèi)細(xì)菌繁殖和微粒沉積。
(2)如何防止純水管道系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生滯水、短路和逆向流動(dòng)現(xiàn)象。經(jīng)過不斷地探索和實(shí)踐，現(xiàn)從設(shè)計(jì)角度提出幾種可供選擇的途徑：①設(shè)計(jì)采用純水循環(huán)系統(tǒng)，并必須24h連續(xù)運(yùn)行，以杜絕管內(nèi)產(chǎn)生死水。②為使運(yùn)行中無論純水使用多少都能保證純水處于流動(dòng)狀態(tài)，循環(huán)附加流量應(yīng)為設(shè)計(jì)流量的50%～99%。③應(yīng)保證純水管道流速。純水循環(huán)干管最小流速宜大于1.5m/s，支管流速宜大于1.0m/s。④對(duì)接使用點(diǎn)支管應(yīng)盡量縮短，以減少死水管段。有文獻(xiàn)報(bào)道支管長度不宜超過30倍管徑長度。⑤循環(huán)管道宜采用雙管布置方式，即有獨(dú)立的給水管和回水管的純水循環(huán)管道系統(tǒng)。以某研究所純水輸送系統(tǒng)(PVC管)為例該研究所輸送系統(tǒng)水質(zhì)要求電阻率≥15MΩ。cm(25℃)，管材為SCH80PVC管，循環(huán)干管直徑32mm，總長度為250m。通過試運(yùn)轉(zhuǎn)，水質(zhì)滿足了工藝要求。安裝前的清洗：由于該所采用的PVC管是引進(jìn)的，管道在出廠前均已清洗后封裝，故一般在安裝前可不考慮清洗，對(duì)個(gè)別被污染的管件、閥件可采取下列步驟進(jìn)行清洗：用1%～2%堿(NaOH)溶液刷洗，以去除油脂類污垢，并用自來水沖洗至中性;在1%～2%鹽酸(HCl)溶液中浸泡2h～4h，除去銹、金屬離子及氧化物，再用水沖至中性;干燥用凈化壓縮空氣吹干，然后用干凈塑料布封裝。
運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試前的清洗：在運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試前須先對(duì)已安裝的純水輸送系統(tǒng)作水壓試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行;用3%～5%雙氧水進(jìn)行管路循環(huán)清洗40min，以達(dá)到消毒殺菌目的;使用純水站供應(yīng)的純水或反滲透水沖洗管道內(nèi)殘留藥液，直至使用點(diǎn)出水水質(zhì)達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)要求。
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