实验室使用实验用水的纯度是保证检验数据质量的基本条件之一。 为解决纯水外购出现的时间、人员、交通等方面的矛盾, 实现使用新鲜制备纯水的目标, 研制完成了 SCY 型一体化纯水机。 本机选用先进的水处理技术, 并将制水、储存、监测、容器消毒、冲洗、灌装等工序一体化, 实现自动控制, 简化操作, 制水电导率达到 0 .06uS/ cm , 保证了质量。

1 设计思想

1.1 选择先进水处理技术, 制水满足实验室检验要求。

1.2 实现自动控制, 简化操作, 保证质量。

1.3 将制水、洗容器、灌装等工序一体化。

2 工艺流程

2.1 设备组成 设备由六部分组成:预处理系统、反渗透系统、纯净水储水系统、离子交换系统、灭菌系统和灌装系统。

预处理系统包括:软化过滤器、活性碳过滤器和精密过滤器。

反渗透系统包括:高压泵和反渗透膜。

纯净水储水系统包括:纯净水储水罐和输水泵。

离子交换系统:阳床交换柱、阴床交换柱、混床交换柱。

灭菌系统:紫外灭菌器。

灌装系统:消毒、冲洗、灌装。

2.2 工艺流程

一级纯水制备:原水经软化、活性炭预处理系统, 除去水中的可见物、胶体、硬度、有机物等杂质, 使水达到一定要求后, 进入反渗透系统以除去水中绝大部分微粒子, 并进入纯净水储水罐。 软化器采用美国进口自动控制技术 , 可实现自动反洗, 憋压, 吸盐, 浸泡, 清洗等步骤。 为了提高水利用率, 反渗透膜采用三膜串联排列。

二级纯水制备:由输水泵将一级纯水依次送入阳床交换柱, 阴床交换柱、混床交换柱, 以制备二级纯水。 二级纯水后没有设储水罐, 以便减少污染, 新鲜使用。

灌装:容器经 2 %洗消灵消毒后, 使用一级纯水冲洗, 然后经紫外灭菌后分别灌装一级纯水或二级纯水。

3 工作原理

离子交换技术是使用离子交换树脂去除水中离子, 使水达到很纯的程度, 是广泛应用于制备半导体用水、制药用水、实验室用纯水的方法。 由于离子交换的机理属于化学除盐,需要使用酸碱再生树脂, 酸碱废液对环境会造成污染。 离子交换再生周期取决于水中离子含量的多少, 进入离子交换水水中的离子含量越少, 再生周期越长, 使用的酸碱量越少。 对此本系统使用反渗透技术作为预除盐处理, 将大部分离子、杂质从水中去除, 从而使减轻了离子交换的负荷, 延长了树脂的再生周期, 大大减少了酸碱用量, 不仅节约费用, 而且还利于环境保护。

反渗透是 60 年代末期发展起来的一项新型膜分离技术,其可在一定压力下利用反渗透膜使溶液中的溶剂与溶剂质进行分离的过程。 反渗透可以去除离子、分子、有机物、胶体、细菌、病毒、热源等, 是高效、低能耗、无污染的水处理新技术。由于反渗透膜是由高分子材料组成, 其耐压、抗腐蚀, 但对强氧化物耐受能力不强, 水中的钙、镁离子会在膜表面沉积, 影响透水率等。 因此根据反渗透膜对进水的要求进行前级预处理。 表 1 列举了美国DOW 公司生产的低压复合反渗透膜对进水的要求。

本系统以自来水作为水源。 为了保护反渗透膜使用钠离子交换树脂进行软化处理, 将水中的 Ca 、Mg 盐转换为 Na 盐;使用活性炭过滤技术去除水中游离氯及有机物等。

4 设备运行

监控仪表、电路控制和水路控制均安放在主机控制盘面上, 操作方便简捷(见图 2)。

5 水质检验

5.1 原水、一级纯水、二级纯水检验结果见表 2

5.2 表3 列出反渗透系统对原水中无机盐类的去除率。 表明本系统对水中无机盐类的去除效果明显。

6 小结

经过 5 个月时间的连续运行, 出水 200 多桶(2T/ 桶), 设备运行正常, 出水水质稳定。

一级纯水完全达到我国“ 瓶装饮用纯净水标准(GB17323-1998)”与“瓶装饮用纯净水卫生标准(GB17324-1998)” 的要求,可以直接饮用。

二级纯水达到我国“ 实验室用水规格(GB6682 -868)” 的要求, 可用于制备标准水样、超痕量物质分析、精密分析和研究工作。

离子交换树脂再生周期为12 个月