水纯化技术基础教材

水纯化技术基础纯水/超纯水定义TypeI电导率<0.056µS/cmTypeII电导率<1.0µS/cmTypeIII电导率<2.5µS/cm国际实验室纯水标准ASTM:AmericanSocietyforTestingandMaterials

美国材料协会CLSI:ClinicalandLaboratoryStandardsInstitute

临床实验室标准化协会CAP:CollegeofAmericanPathologists

美国病理协会ISO:InternationalStandardOrganization

国际标准组织USP:UnitedStatesPharmacopoeia

美国药典EP:EuropeanPharmacopoeia

欧洲药典FDA:食品药品监督管理局

美国试药级用水的标准规格标准CAPASTMNCCLS级别指标TypeITypeIITypeIIITypeITypeIITypeIIITypeI电阻率（MΩ.cm.25℃）≥10

0.50.2≥16.661.01.0≥10二氧化硅（mg/L.max）0.01

0.010.01---0.05重金属（mg/L.max）0.010.010.01----高锰酸钾试验（分.min）60

6060606060-钠（mg/L.max）0.10.010.1----氨（mg/L.max）0.10.01

0.1----微生物微少微少微少---10PH值6.0-7.06.0-7.06.0-7.0--6.2-7.5-名称一级二级三级PH值范围（25℃）--5.0-7.5电导率（25℃）,uS/m≤0.11.05.0比电阻（MΩ.cm.25℃）≥1010.2可氧化物质[以（0）计]，mg/L-0.080.40<吸光度（254nm,1cm光程）≤0.0010.01-蒸发残渣（105±2℃），mg/L≤-1.02.0可容性硅[以（sio2）计]，mg/L<0.010.02-中国实验室用水国家标准GB6682-2008

I类水II类水III类水

超纯水/试剂级纯水/分析级实验室级纯水氨基酸分析

原子吸收/发射

斑点/杂交

BOD/COD

缓冲液-普通实验室

缓冲液-微生物学

缓冲液-分子生物学

毛细管电泳

细胞培养-细菌

细胞培养-哺乳动物

细胞培养-植物组织

分解检测

DNA/RNA制备

DNA测序

电泳

环境移动性实验室

酶分析/动力学

设备-高压灭菌锅

设备-湿度调节器

设备-天然气发电机

设备-稳定/耐腐蚀室

GC/GC-MS

玻璃器皿洗涤

HPLC

水栽培

ICP-MS

免疫诊断

离子层析

LC-MS

MALDI-TOFMS

PCR

PH/ISH

蛋白分析

蛋白纯化

蛋白质组学/HTS

无热源/无内毒素

无Rnase

固相抽提(SPE)

张力计/表面张力

TOC分析

毒性检测

硼痕量级分析

痕量金属

I型-ASTM*

II型-ASTM*

III型-ASTM*

I型-CAP/NCCLS**

II型-CAP/NCCLS**

III型-CAP/NCCLS**

USP***纯化

*美国材料实验学会标准

**美国临床医学会标准

***美国药典标准

不同水质应用范围水中的污染物

HHH-C-C-OHHH颗粒离子有机物微生物气体PseudomonasaeruginosaStreptococcuspyogenes电导率，电阻率TOC：TotalOrganicCarbon

总有机碳TOC监测热源内毒素DNA/RNA酶

常用概念过滤技术紫外技术痕量有机物去除技术离子交换技术水纯化技术

粗孔过滤或颗粒过滤--截留可见颗粒物

微孔过滤(MF)--按污染物大小去除污染物，特别在0.1µm到10µm。超滤(UF)--与标准过滤技术类似-适当大小的膜孔径，用于去除分子或病毒。反渗透(RO)--根据化学电势的不同，溶液（水）透过半透膜。过滤技术过滤技术微米刻度范围ST显微镜扫描电子显微镜光学显微镜肉眼可见离子范围分子范围大分子范围微粒范围大颗粒范围0.0010.010.11101001000埃10100100010000100000100000010000000近似分子量

1002001000020000100000500000一般物质相对大小油漆颜料内毒素/热源酵母菌细胞沙子人类头发金属离子合成染料病毒细菌烟草碳灰凝胶糖类硅胶蓝靛染料RBC花粉颗粒状活性炭原子半径白蛋白质石棉研磨过的面粉反渗透超滤颗粒过滤微滤纯化技术测量工具WaterFiltrationSpectrum过滤技术反渗透技术RO渗透压现象反渗透技术淡水浓水渗透压半渗透膜RO膜的效率需要充足的压力（>5bar）：无机离子截流率：

95%-99%，化合价低

（例如

Na+~95%）或化合价高(例如Fe3+~99%)颗粒，细菌&有机分子(MW>200Da)：

>99%紫外技术紫外光=波长从100nm至400nm紫外光的特性可用于水纯化系统1.254nm-杀菌2.185nm+254nm-氧化有机物分子可见光区紫外光区X射线伽马射线红外无线电↑波长↓波长UV–C100-280nmUV–B280–315nmUV–A315-400nm紫外光谱杀菌254nm100%80%60%40%20%0%240260280300320相对杀菌效果波长

(nm)254nm紫外光DNA氧化有机物分子光氧化过程:双波长紫外照射水体（185nm+254nm）

产生氢氧自由基氢氧自由基

氧化有机物中性有机物分子短时效果:自由基使有机物分子带电荷UV185nm+254nm带电荷有机物分子-+UV185nm+254nmCO2H2O+累积效果:有机物分子被光氧化降解混床离子交换树脂痕量有机物去除活性炭(AC)=有机物在特殊条件下加热制备的具有巨大比表面积的多孔物质

两类活性炭:

天然活性炭

人造活性炭椰壳干馏聚苯乙烯球一定条件下的高温裂解特征：来源:苯乙烯球洁净的原料不会析出污染物质快速吸附小分子有机物（不吸附余氯)水纯化系统中的应用：吸附残存的痕量有机物分子装填于精纯化柱中

痕量有机物去除离子交换技术离子交换=去离子技术

仅仅去除带电荷的物质

由离子交换树脂实现离子交换树脂=塑料带电荷球体

基于离子键分离

(异电相吸):阴离子交换树脂

去除阴离子(阴离子带负电)

树脂带正电阳离子交换树脂

去除阳离子(阳离子带正电)

树脂带负电TimeTotalcapacityResin100%regeneratedBeginningofexhaustionLeakageIons:Na+,Ca2+,Mg2+,K+,Cl-,SO42-,NO3-,PO43-,HCO3-H2O0%100%OperatingcapacityEndofexhaustionLeakageappears离子交换的原理HCO3-----Cathode(-)++++Anode(+)SiO2CO2Na+SO4=Cl-Ca++An