在當今的實(shí)驗室中，水環(huán)境作為絕大多數實(shí)驗室的最基本環(huán)境，在實(shí)驗中占的地位非常重要，在實(shí)驗室科學(xué)研究領(lǐng)域，所關(guān)心的純化起始點(diǎn)是自來(lái)水，如果實(shí)驗室中已經(jīng)有蒸餾水、去離子水或反滲透水，那就只注重超純化的過(guò)程。水質(zhì)往往決定了很多實(shí)驗結果的真實(shí)性、可重復性，對多數做實(shí)驗的專(zhuān)家來(lái)說(shuō)，他們通常要求純水中的雜質(zhì)元素和化合物的濃度在ppb級甚至更低。所以純水系統的前段設計環(huán)節尤為重要，需要考慮到整體布局、選材、安裝維護等等因素會(huì )造成的任何不良影響并給出整體解決方案。

實(shí)驗室純水供應正從傳統的“單臺單機”模式向“多臺單機”模式轉變

      一般來(lái)講，實(shí)驗室整體純水系統，其應用范圍在每天200升～8000升之間。多數實(shí)驗室或實(shí)驗樓純水總消耗量在500～2000升之間，只有少數實(shí)驗室或實(shí)驗樓每日用水量會(huì )大于2000升。在這些極少數實(shí)驗室或實(shí)驗樓中，由于有較多耗水量大的全自動(dòng)檢測設備、或者沖洗設備，及可能的特殊應用 (如電子及材料行業(yè))，導致其使用大于2000升甚至更多的純水。針對這些情況，需要仔細的定義用水量和進(jìn)行特殊的設計。一般來(lái)講，過(guò)多的冗余會(huì )造成系統開(kāi)機量不足，純化模塊不能充分發(fā)揮作用，也因為流動(dòng)性不足，造成系統潛在污染的風(fēng)險。

      因中央純水處理室與各實(shí)驗儀器間有一定距離，要想讓純水順利到達各用水點(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)驗儀器用水量大小及其與中央純水處理室的距離有關(guān)，用水量越大，距離越遠，所需壓力越大，反之越小。在使用過(guò)程中，水壓要調節適當 ，水壓過(guò)低 ，不能保證儀器順利用水，引起儀器缺水報警；水壓過(guò)高，會(huì )導致純水內含有氣體，在加到用水儀器反應杯時(shí)因壓力降低，會(huì )釋放大量氣泡，影響檢驗質(zhì)量，對一些使用濃縮試劑的項目影響尤為明顯。

 1、三級純水  
       三級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別。它一般由自來(lái)水純化制備而成。三級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。 

2、二級純水 
      二級純水是一個(gè)模糊的范圍，常用5~5M-cm表示。但二級純水絕不嚴格限于此范圍內，可以講1~17M-cm范圍均認為是二級純水。二級純水一般是將三級純水再經(jīng)過(guò)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)驗用水及給超純水儀供水。 

3、一級超純水  
      一級超純水是指物理純度大于18M-cm的水，習慣稱(chēng)電阻率為18.2M-cm是一級超純水的指標。一級超純水一定是由三級或二級純水經(jīng)核子級離子交換樹(shù)脂再純化而來(lái)。它主要用于高精密度的分析實(shí)驗和對誰(shuí)純度要求很高的生命科學(xué)實(shí)驗。

      實(shí)驗室純水供應模式分為中央純水供應模式和分散純水供應模式兩種。 

      中央純水供應模式是指設置純水生產(chǎn)裝置，實(shí)驗室用水通過(guò)供水管道輸送到各個(gè)實(shí)驗室用水點(diǎn)，無(wú)論是單個(gè)實(shí)驗室還是一棟實(shí)驗樓，實(shí)現從實(shí)驗室用水點(diǎn)的純水龍頭直接獲取實(shí)驗室純水或超純水。 

優(yōu)點(diǎn)：

（1）運行成本低，管理集中。

（2）集體使用，不存在機器閑置可能。

（3）產(chǎn)量大，用水采用管網(wǎng)化，同一實(shí)驗室多點(diǎn)取水。

缺點(diǎn)：系統必須保證長(cháng)期安全運行，否則存在斷水風(fēng)險。 

      分散純水供應模式是指在實(shí)驗室各用水點(diǎn)位置設置純水機或成品水。

優(yōu)點(diǎn)：儀器有單獨的使用權，使用率高。

缺點(diǎn)：

（1）運行成本高，管理分散，消耗成本相對較高。

（2）桌面定點(diǎn)臺式安裝，定點(diǎn)取水，機型產(chǎn)量小，流量小，工作效率低。

（3）若每個(gè)實(shí)驗組單獨購買(mǎi)，業(yè)主在該類(lèi)產(chǎn)品上的投資總額非常高，可能會(huì )因每個(gè)實(shí)驗組工作情況不同而導致空置率提高，不利于投資效率最大化。

      隨著(zhù)實(shí)驗室裝備的發(fā)展，實(shí)驗室供水的管網(wǎng)化與集中化已成為大型實(shí)驗樓純水供應的發(fā)展方向。

      簡(jiǎn)單的中央純水系統或者用水點(diǎn)的單機純水系統只是整體純水系統設計和選擇中的兩種極端情況。針對不同的情況，整體純水系統可以有很多不同的設計和選擇。設計前期清晰定義項目的需求能夠幫助設計和選擇的結果是最合適實(shí)際使用需要的。

      新建實(shí)驗室或有改造需求的老實(shí)驗室，在對整體純水系統進(jìn)行布局時(shí)，往往會(huì )面臨系統設計、產(chǎn)品選型、管理維護等很多實(shí)際問(wèn)題的全面挑戰。

      整個(gè)整體純水系統中從產(chǎn)水模塊、儲水模塊、分配模塊、管道純化和監控設備、到最后的終端純化模塊的選配，涉及到對實(shí)驗應用的了解、實(shí)驗室管理的思考、系統投入成本的控制、運行維護的要求、安裝操作和工程實(shí)施等多方面因素，用戶(hù)往往在牽涉大量精力后，效果卻并不很好。

      為了減少上述不利因素的影響，應選用可萃性低、內壁光滑的管道并盡可能減少接頭及管件的凹凸不平。當然也要根據純水水質(zhì)的級別進(jìn)行選材，并注意材料的價(jià)格等，要統籌兼顧。根據材質(zhì)的不同，高純水配管主要可分為有機系配管和不銹鋼配管兩大類(lèi)。

      有機系配管的品種常見(jiàn)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。

      有機配管材質(zhì)對高純水水質(zhì)的影響，目前尚無(wú)完整的比較資料及可靠的測試數據報道。各國有各自的選用習慣。  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。

 

      純水輸送和分配管道系統是整個(gè)純水系統的重要組成部分，該系統將中央純水站制出的高質(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(wú)規律且變化幅度大等，給純水的盡可能的保質(zhì)輸送帶來(lái)相當大的難度。目前配管設計中出現的兩大難題是：

（1）如何保持較高的管道設計流速，即在管道系統壓力損失允許的情況下管內流速盡量大，以防管內細菌繁殖和微粒沉積。

（2）如何防止純水管道系統內產(chǎn)生滯水、短路和逆向流動(dòng)現象。

      經(jīng)過(guò)不斷地探索和實(shí)踐，現從設計角度提出幾種可供選擇的途徑：

①設計采用純水循環(huán)系統，并必須24h連續運行，以杜絕管內產(chǎn)生死水。

②為使運行中無(wú)論純水使用多少都能保證純水處于流動(dòng)狀態(tài)，循環(huán)附加流量應為設計流量的50%～100%。

③應保證純水管道流速。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對接使用點(diǎn)支管應盡量縮短，以減少死水管段。有文獻報道支管長(cháng)度不宜超過(guò)30倍管徑長(cháng)度。

⑤循環(huán)管道宜采用雙管布置方式，即有獨立的給水管和回水管的純水循環(huán)管道系統。

      該研究所輸送系統水質(zhì)要求電阻率≥15MΩ。cm(25℃)，管材為SCH80PVC管，循環(huán)干管直徑32mm，總長(cháng)度為250m。通過(guò)試運轉，水質(zhì)滿(mǎn)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(chǎng)前均已清洗后封裝，故一般在安裝前可不考慮清洗，對個(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(lèi)污垢，并用自來(lái)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。 

      運轉調試前的清洗：在運轉調試前須先對已安裝的純水輸送系統作水壓試驗，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，以達到消毒殺菌目的；使用純水站供應的純水或反滲透水沖洗管道內殘留藥液，直至使用點(diǎn)出水水質(zhì)達到規定的水質(zhì)要求。

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