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一、核心組成部分
1. 預(yù)處理單元
- 作用：去除原水中的大顆粒雜質(zhì)、懸浮物、膠體、余氯及部分有機(jī)物，降低后續(xù)處理模塊的負(fù)荷。
- 常見組件：
- PP 濾芯（聚丙烯熔噴濾芯）：過濾精度通常為 1-5 微米，截留泥沙、鐵銹等機(jī)械雜質(zhì)。
- 活性炭濾芯：采用顆粒活性炭（GAC）或壓縮活性炭（CTO），吸附余氯、異色、異味及部分有機(jī)物。
- 軟化樹脂罐（可選）：通過離子交換去除鈣、鎂離子，降低水的硬度，防止反滲透膜結(jié)垢。
- 精密過濾器：過濾精度 0.1-1 微米，進(jìn)一步截留微小顆粒，保護(hù)后續(xù)反滲透膜。
2. 反滲透（RO）單元
- 作用：去除水中 95% 以上的溶解鹽類、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等污染物，是高純水制備的核心環(huán)節(jié)。
- 關(guān)鍵組件：
- 反滲透膜：采用半透性復(fù)合膜（如芳香族聚酰胺膜），孔徑約 0.0001 微米，僅允許水分子通過，截留其他離子和大分子。
- 高壓泵：為反滲透膜提供足夠的操作壓力（通常 10-15bar），推動(dòng)水分子透過膜。
- 濃水排放系統(tǒng)：排出截留的高濃度污染物，維持膜性能。
3. 后處理單元
- 作用：進(jìn)一步提升水質(zhì)，滿足不同實(shí)驗(yàn)對高純水的特定需求（如電阻率、微生物指標(biāo)等）。
- 常見組件：
- 離子交換樹脂柱（混床）：通過陰、陽離子交換樹脂去除殘留的微量離子，使電阻率達(dá)到 18.2MΩ?cm 以上（理論純水值）。
- 超濾（UF）模塊：過濾精度 0.01-0.1 微米，去除細(xì)菌、內(nèi)毒素、膠體及大分子有機(jī)物，適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
- 紫外線（UV）殺菌器：利用 254nm 紫外線破壞微生物 DNA 結(jié)構(gòu)，降低總有機(jī)碳（TOC）含量，同時(shí)阻止細(xì)菌繁殖。
- 終端過濾器：通常為 0.22 微米濾膜，防止管路系統(tǒng)中的微粒或微生物污染，保證出水水質(zhì)。
4. 控制系統(tǒng)與管路
- 控制系統(tǒng)：集成 PLC 或微電腦控制器，自動(dòng)監(jiān)控水質(zhì)參數(shù)（如電阻率、壓力、流量等），控制泵、閥門的啟停及再生程序。
- 管路系統(tǒng)：采用食品級不銹鋼（如 316L）或 PVDF 材質(zhì)，內(nèi)壁光滑、耐腐蝕，減少二次污染風(fēng)險(xiǎn)，部分設(shè)備配備循環(huán)管路以維持水質(zhì)穩(wěn)定。
二、工作原理
1. 預(yù)處理階段：初步凈化
- 原水（如自來水）首先經(jīng)過 PP 濾芯，截留大顆粒雜質(zhì)；
- 流經(jīng)活性炭濾芯時(shí)，利用活性炭的多孔結(jié)構(gòu)吸附余氯和有機(jī)物；
- 若原水硬度較高，軟化樹脂通過離子交換（如 Na?置換 Ca2?、Mg2?）降低硬度；
- 最后通過精密過濾器，確保進(jìn)入反滲透膜的水質(zhì)濁度＜1NTU。
2. 反滲透（RO）階段：核心除鹽
- 高壓泵將預(yù)處理后的水加壓至反滲透膜的工作壓力，水分子透過膜進(jìn)入產(chǎn)水側(cè)，而無機(jī)鹽、有機(jī)物、細(xì)菌等被截留并隨濃水排出；
- 反滲透膜的脫鹽率通常＞99%，可有效去除 NaCl、CaSO?等溶解性鹽類，同時(shí)降低 TOC 和微生物負(fù)荷。
3. 后處理階段：深度純化
- 離子交換：反滲透產(chǎn)水進(jìn)入混床樹脂柱，陰樹脂（如 R-OH?）去除陰離子（如 Cl?、SO?2?），陽樹脂（如 R-H?）去除陽離子（如 Na?、Ca2?），最終生成超純水；
- 超濾 / 紫外線殺菌：針對生物類實(shí)驗(yàn)需求，超濾膜去除細(xì)菌和熱源，紫外線進(jìn)一步殺滅微生物并分解有機(jī)物；
- 終端過濾：在用水點(diǎn)前設(shè)置 0.22 微米濾膜，確保出水達(dá)到無菌或超低微粒標(biāo)準(zhǔn)。
4. 水質(zhì)監(jiān)控與循環(huán)
- 控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測產(chǎn)水的電阻率、TOC 等指標(biāo)，當(dāng)水質(zhì)不達(dá)標(biāo)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)再生或沖洗程序；
- 部分設(shè)備配備循環(huán)管路，通過持續(xù)流動(dòng)減少微生物在管路內(nèi)的滋生，確保隨時(shí)取用的水質(zhì)穩(wěn)定可靠。
三、常見水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用場景
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水質(zhì)指標(biāo)
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實(shí)驗(yàn)室純水
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實(shí)驗(yàn)室超純水
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電阻率
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≥10MΩ·cm（25℃）
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≥18.2MΩ·cm（25℃）
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TOC（總有機(jī)碳）
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＜50ppb
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＜10ppb
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微生物（菌落總數(shù)）
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＜10CFU/ml
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＜1CFU/ml
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顆粒物（≥0.22μm）
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-
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＜1 個(gè) /ml
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典型應(yīng)用
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試劑配制、清洗玻璃器皿
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分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、ICP-MS 分析
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四、維護(hù)要點(diǎn)
- 定期更換濾芯：PP 濾芯和活性炭濾芯通常 3-6 個(gè)月更換，避免污染物堆積影響過濾效果；
- 膜元件清洗：反滲透膜每隔 3-12 個(gè)月需化學(xué)清洗（如酸洗、堿洗），去除膜表面的污染物（如鈣垢、生物膜）；
- 樹脂再生與更換：混床樹脂失效后需再生或更換，確保離子交換效率；
- 微生物控制：定期對管路和儲水罐進(jìn)行消毒（如巴氏滅菌或臭氧殺菌），防止生物膜形成。
