超纯水传感器

纯水是指电导率在3.0-0.1uS/cm的水；超纯水是指电导率小于0.1uS/cm的水。由于超纯水的电阻非常大，用常规电导率仪表测量时精密度很难保证，因此对纯水和超纯水的电导率测量仪表提出了如下要求： （1）必须采用封闭流通式电导池传感器，防止空气中 CO[sub]2[/sub]漏 入测量系统中。 （2）被测水样采用恒温预处理，使水样温度保持在25℃±0.5℃。 （3）流过电导池传感器的水样流速应保持在0.05m/s。 （4）溶液电阻值最好在1×10[sup]3[/sup]-1×10[sup]4[/sup]Ω之间。 （5）若溶液电阻按1×10[sup]4[/sup]Ω计算，则对于纯水，电导池常数的取值范围为0.03-0.001cm[sup]-1[/sup]，对于超纯水，电导池常数的取值范围为0.001-0.0005cm[sup]-1[/sup]。 根据加工工艺条件和厂家的具体情况，进行纯水测量时，可选用电导池常数为0.01cm[sup]-1[/sup]的即可。在进行超纯水测量时，可选用电导池常数为0.001cm[sup]-1[/sup]的即可。 （6）电导池的工作电源频率不能超过1000Hz。 （7）连续运行的电导电极，至少每半年进行一次电极常数的检验工作。

超纯水出水水质 　　指超纯水器将RO纯水、蒸馏水、去离子水经过进一步的离子交换、紫外消解等超纯化工艺后产出的超纯水的水质。超纯水用电阻率表示，一般将2MΩ.cm的水称之为超纯水，理论上超纯水电阻率是18.25MΩ.cm国产和进口超纯水器超纯水水质都能够接近理论值达到18MΩ.cm以上。用户在选择超纯水出水水质是不必一味追求18MΩ.cm，而是根据自己的实验用途和水质要求选择适宜型号的超纯水器即可。目前国内和进口超纯水器都提供从超纯水出水水质在5-18MΩ.cm不等的超纯水器。 　　RO出水水质 　　以自来水为水源的超纯水器可同时产两种水质的水，RO纯水和超纯水;RO出水水质指反渗透单元将自来水转化为RO纯水的水质，一般用电导率来表示，范围在2-10 μs/cm之间，接近于国标实验室三级用水标准与一次蒸馏水，故冲洗器皿等一般实验室分析用水可以用RO纯水。 　　出水流速 　　制水量并不等于从机器中每小时流出的水量，因为以自来水为水源的超纯水器都备有15-80升不等的水箱，水箱可以将水先储存满，出水流速一般在1.5-2升/分钟。 　　制水量 　　以自来水为水源的超纯水器RO部分每小时稳定的产水总量，一般有5-100升/小时;客户可根据 高峰期日用水总量÷5小时 来确定所需的超纯水器的制水量; 　　进水水源 　　目前超纯水器的进水水源分为两种：以自来水进水和以蒸馏水进水 ①以自来水进水: 即超纯水器直接与自来水相接，全自动向超纯水器供水的方式;通常要求使用地自来水的TDS200ppm;TDS200ppm时，可考虑配置双级反渗透装置，国产超纯水器厂家更有优势提供高TDS水源条件下以自来水进水的产品; ②以蒸馏水进水: 通常来讲，以蒸馏水为水源包括了以 蒸馏水、去离子水、RO反渗透纯水三种水为水源，要求客户要自己购买或制备超纯水器的进水水源，比较自来水为水源的机器相对来说要麻烦一些。目前国内大多数以蒸馏水进水的超纯水器都是进口超纯水器。进水要求为：电阻率大于 0.1 MΩ·cm ，TOC 50 ppb. 　　紫外氧化或光氧化 　　采用254 nm的紫外光除去系统中的细菌。采用185nm断裂或离子化有机物长链，为后续的去离子和有机吸收做准备。 　　超滤 　　超滤被用来除去纯化水中所有直径大于0.01微米的微粒、热源、微生物。 　　微孔过滤 　　或称亚微米过滤。用一个0.2微米孔径的膜或者中空纤维滤膜，滤除大于0.2微米的污染物。微滤过滤掉来自碳柱的碳微粒。离子树脂的碎片和任何可能进入纯化水系统的细菌。 　　·活性碳过滤 　　化学吸附去除氯，有机吸附除去可溶性有机物。因为反渗透膜对氯和可溶性有机物比较敏感，所以碳柱常放在RO膜前去除这些物质。 　　反渗透 　　渗透是水通过一个半透膜从低浓度流向高浓度的一边。如果使用一个高压泵对高浓度 溶液提供比渗透压差大的压力，水分子将被迫通过半透膜到低浓度的一边，这一步骤称为反渗透。反渗透可以滤除90%-99%的绝大多数污染物。因为它出众的纯化效率，反渗透是水纯化系统的一个非常有效的技术。因为反渗透能去除大部分的污物，所以它经常被用做为预处理手段，能显著地延长去离子柱的使用时间。经反渗透处理的水是高品质的预纯水，适合许多实验室常规使用。 　　去离子 　　实验室中生产纯水最常用的方法。去离子过程即是，自来水中的正离子与离子交换树脂中的H+ 离子交换。自来水中的负离子与离子交换树脂上的OH-离子交换，从而达到纯化水的目的。因此，离子交换树脂经过一段时间的使用后，都要再生或更换。通过离子交换去除离子。能除去几乎所有的离子物质。在25oC时，电阻率达到18.2MΩ。如果只用去离子化手段，不能生产出超纯水。因为离子交换树脂的微小碎片会在操作中被冲刷掉而残留;柱内不流动的水也会增加额外的细菌滋生的可能;最后去离子也不能除去水中溶解的有机物。 　　特殊用水 　　操作过程中要求除去特殊的污染物，例如组织/细胞培养中除去热源，HPLC中除去痕量有机物等。 　　Ⅲ级水 　　一般洗刷用水，制备高纯度纯水用水，配制微生物培养基用水等。 　　Ⅱ级水 　　测试用时有可容忍的细菌存在，例如，不用保存的一般试剂的制备等。 　　Ⅰ级水 　　测试用时要求最小的干扰物和最大的纯度和精度，如原子吸收、痕量元素分析等。

作者：成都唐氏康宁科技发展有限公司　　随着科学技术的进步，人们对自然界中各类事物的认识都朝着微观化，本质化的方向发展，很多实验、检测对试剂或培养环境中的杂质的要求都达到了ppb级，有的甚至达到ppt级；如在生命科学研究过程中，对水中的多种污染物十分敏感，尤其重金属和可溶性有机物；HPLC中要求的超纯水等等。鉴于此，多个专业研究组织建立了水的质量标准。这些组织和标准有：中华人民共和国国家标准GB6682-92《分析实验室用水规格和实验方法》，中华人民共和国国家标准GB/T11446.1-1997《电子级水规格和实验方法》，美国化学社团组织（ACS），美国测试和材料实验社团组织（ASTM），美国临床试验标准国际委员会（NCCLS），美国药学会（USP）。在此我们先对纯水和超纯水的主要应用做一个简单介绍：1、 反渗透纯水设备：① 实验室器皿的最后清洗 ② 缓冲液、化学试剂配制用水 ③ 微生物培养基制备用水 ④ 氢气发生器、室内加湿器、高压消毒锅用纯水 ⑤ 人或实验动物饮用水等；2、超纯水设备：① 动、植物细细胞培养用水 ② 各种医疗用生化仪、分析仪、血液透析仪用水 ③ 分析试剂及药品配置稀释用水 ④ 生理、病理、毒理学实验用水 ⑤ 医院、医药制剂室及中心实验室用纯化水和高纯水 ⑥ 原子吸收光谱用水 ⑦ 试管婴儿用水 ⑧ 各种高效液相色谱、离子色谱用水 ⑨ 其他各种实验室用水和医药用水。目前制备纯水和超纯水最稳定最方便的方法是通过超纯水设备。从世界上第一台超纯水设备问世到现在，超纯水设备的设计生产理念就一直围绕着“最佳水质，最稳水质”来不断完善。一、 最佳水质1． 天然水中常见杂质包括可溶性无机物、有机物、颗粒物、微生物、可溶性气体等。超纯水设备就是要尽可能彻底地去处这些杂质。2． 净化水质的主要工艺目前常用净化水质的工艺方法有蒸馏法、反渗透法、离子交换法、过滤法、吸附法、紫外氧化法等。同时我们可以将水的纯化过程大致分为3大步，前处理（生产出纯水），离子交换（可生产出18.2MΩ-cm超纯水）和后处理（生产出符合特殊要求的超纯水）。根据进水的水质和对出水水质的要求，确定每一步采用的方法工艺。3． 前处理主要包括预处理单元和反渗透（RO）单元，由于预处理后的水将通过反渗透进行再一步的净化，所以一定要尽量去除对反渗透膜有影响的杂质；主要包括大颗粒物质、余氯以及钙离子镁离子。在此要说明的一点是必须要根据进水水质的差异针对性地配备不同的处理单元。多数纯水仪生产厂家并不能很好帮助客户解决这个问题，这会导致后续的纯化无法达到理想结果并缩短反渗透膜等仪器主要部件的寿命。“艾柯”超纯水设备很好的解决了这一问题，分别设计生产了线绕过滤器、活性碳吸附过滤器以及软化树脂针对性地去除水中大颗粒物质、余氯以及钙离子镁离子，达到最佳的预处理效果。反渗透是使用一个高压泵对高浓度溶液提供比渗透压差大的压力，水分子将被迫通过半透膜到低浓度的一边，反渗透可以滤除90%-99%的包括无机离子在内的绝大多数污染物，因为它出众的纯化效率，反渗透是水纯化系统的一个非常有效的技术，因为反渗透能去除大部分的污物，所以它经常被用作为前道处理手段，能显著地延长去离子交换柱的使用时间。鉴于反渗透在水质纯化过程中是非常关键并且反渗透膜的更换价格较高，我们建议用户一定要选择对反渗透膜有保护功能的超纯水设备。为了尽可能延长反渗透膜的使用寿命以及提高反渗透膜的过滤效率， “艾柯”超纯水设备采用了先进的独特技术，结合领先的反渗透限流设计，在出水处有限流阀，使反渗透膜始终浸泡在水中，不致因变干而影响寿命。延长了反渗透膜寿命就是保证了出水水质，同时也提升了超纯水设备的性价比。4．离子交换离子交换即是，水中的正离子与离子交换树脂中的H+ 离子交换，水中的负离子与离子交换树脂上的OH-离子交换，从而达到纯化水的目的。通过离子交换去除离子，理论上几乎能除去所有的离子物质，在25℃时，出水电阻率达到18.2MΩ-cm。经离子交换出水水质的高低主要取决于离子交换树脂的质量和交换柱内水与树脂的交换效率。市面上离子交换树脂鱼龙混杂，质量参差不齐，用户很难分辨。所以我们建议用户一定要关注树脂的品牌。“艾柯”超纯水设备采用世界上最高质量的离子交换树脂，配合Heal Force 特有的交换柱内压式结构设计，保证树脂与水充分接触，显著提高交换效率将离子交换柱的处理能力发挥到极限。这里要注意的是离子交换法能有效的去除离子，却无法有效的去除大部分的有机物或微生物，而微生物可附着在树脂上，并以树脂作为培养基，使得微生物可快速生长并产生热源。因此，需配合其他的纯化方法设计使用，也就是下面我们要讨论的后处理部分。5．后处理主要根据客户的特殊要求生产出低有机物型、低热源型等的超纯水。针对不同要求有多种处理方式，如超滤过滤法用于去除热源，双波长紫外氧化法用于降低水中总有机碳（TOC），微滤去除细菌等。超滤（UF）薄膜则是一个分子筛，它以尺寸为基准，让溶液通过极细微的滤膜，以达到分离溶液中不同大小分子的目的，可将超纯水中的热源含量降至0.001EU/ml以下。双波长紫外氧化法可利用光氧化有机化合物，将超纯水中的总有机碳浓度降低至5ppb以下。二、 最稳水质超纯水设备能够制造出高质量的超纯水只是第一步，对于用户使用来说，能够尽量长时间的稳定保持高出水水质才是用户最为关心的问题。目前厂商大多强调让客户注意使用细节，常换配件耗材，而从自身方面所做的改进并不多。而“艾柯”超纯水设备则完全不一样，它除了具备一些常见的功能，如任意设置时间自动清洗功能，待机2小时及多种时间断的循环杀菌、消毒模式（采用双氧水作为消毒剂的液体消毒方式，更好的保护操作者及过滤柱，同时保证超纯水的质量），断水自动停机，超纯水双流路设计等，还有一项独特的配置保证稳定水质：两级离子交换且每级都由两根柱子组成，可降低紫外灯的有机负荷，更进一步提高了水质和延长配件使用寿命，一举两得。同时“艾柯”超纯水设备多达4个超小型，高精度，1／0.01常数的电阻率传感器，分别精确监测各路纯水的电导率或电阻率，温度自动补偿，并有TOC测量可供选择，实现电阻率，TOC实时检测。通过这些高精度传感器，超纯水设备就具备了具有自动判别或提示预处理柱，反渗透膜，初级纯化柱，多功能纯化柱，微滤，超滤，紫外灯管等失效，以保证机器处在最佳运行状态，保证产水质量。