實驗室凈水設備是科研實驗中的基礎設施，其制備的高純度實驗用水直接影響實驗結果的準確性和可靠性。本文將詳細介紹實驗室凈水設備的基本結構，并探討其在水質分析中的應用。
一、實驗室凈水設備的基本結構
實驗室凈水設備通常由預處理系統、反滲透系統、純化系統、儲存與分配系統以及控制系統等部分組成，每個部分都承擔著不同的功能，共同確保最終出水水質的穩定性和可靠性。
1.預處理系統：守護第一道防線
預處理系統是實驗室凈水設備的第一道防線，其主要作用是去除原水中的懸浮物、膠體、有機物、余氯等雜質，保護后續處理單元，延長其使用壽命。常見的預處理單元包括：
多介質過濾器：利用不同粒徑的石英砂、無煙煤等濾料，通過機械過濾作用去除水中的懸浮物、膠體等雜質。
活性炭過濾器： 利用活性炭巨大的比表面積和豐富的孔隙結構，通過物理吸附作用去除水中的有機物、余氯、異味等。
軟化器： 利用離子交換樹脂，通過離子交換作用去除水中的鈣、鎂離子，降低水的硬度，防止后續反滲透膜結垢。
2. 反滲透系統：高效脫鹽的核心
反滲透系統是實驗室凈水設備的核心部分，其主要作用是去除水中的溶解鹽類、有機物、細菌、病毒等雜質，制備純水。反滲透系統通常由以下部分組成：
反滲透膜： 反滲透膜是反滲透系統的核心部件，其性能直接影響產水水質。目前主流的反滲透膜材料為芳香族聚酰胺，具有高脫鹽率、高通量、耐污染等優點。
高壓泵： 為反滲透膜提供足夠的進水壓力，保證反滲透過程的進行。
膜殼： 用于裝載反滲透膜，并承受高壓。
控制系統： 控制反滲透系統的運行，包括壓力、流量、水質等參數的監測和控制。
3. 純化系統：精雕細琢，追求精制
純化系統是實驗室凈水設備的最后一道防線，其主要作用是進一步去除水中的微量離子、有機物、細菌等雜質，制備超純水。常見的純化單元包括：
混床離子交換： 利用陰陽離子交換樹脂，去除水中的微量離子，制備電阻率高達18.2 MΩ.cm的超純水。
EDI電去離子： 利用電滲析和離子交換相結合的技術，連續制備超純水，無需酸堿再生，更加環保。
超濾： 利用超濾膜去除水中的細菌、病毒、熱源等雜質。
紫外線殺菌： 利用紫外線殺滅水中的細菌、病毒等微生物。
4. 儲存與分配系統：安全輸送，保障水質
儲存與分配系統用于儲存和分配制備好的純水和超純水，通常包括：
純水箱： 用于儲存純水，材質一般為不銹鋼或PE，具有良好的耐腐蝕性和密封性。
超純水箱： 用于儲存超純水，材質一般為PVDF或PFA，具有極低的溶出物，避免二次污染。
循環管路： 用于將純水和超純水輸送到各個用水點，材質一般為不銹鋼或PVDF，確保水質在輸送過程中不受污染。
終端過濾器： 安裝在用水點，用于去除管路中的微量污染物，保證出水水質。
5. 控制系統：智能操控，穩定運行
控制系統用于控制整個實驗室凈水設備的運行，包括：
PLC控制器： 用于控制設備的自動運行，包括預處理、反滲透、純化等單元的運行參數，實現無人值守。
人機界面： 用于顯示設備運行狀態、水質參數等信息，方便用戶操作和維護。
傳感器： 用于監測水質參數，如電導率、電阻率、流量、壓力等，確保設備穩定運行。
二、實驗室凈水設備在水質分析中的應用
實驗室凈水設備制備的高純度實驗用水廣泛應用于水質分析的各個環節，包括：
標準溶液配制： 高純度水是配制各種標準溶液的試劑，其純度直接影響標準溶液的準確性和可靠性。
儀器分析： 許多水質分析儀器，如原子吸收光譜儀、離子色譜儀等，都需要使用高純度水作為載流或清洗液，以避免雜質干擾。
玻璃器皿清洗： 使用高純度水清洗玻璃器皿，可以避免殘留雜質對實驗結果造成影響。
三、總結
實驗室凈水設備是保障水質分析數據準確可靠的關鍵設備。隨著科學技術的不斷發展，實驗室凈水設備將朝著更加高效、智能、環保的方向發展，為水質分析提供更加可靠的保障。
