反渗透系统对进水的预处理要求严格。如果进水中含有大量的大颗粒杂质、余氯、铁、锰等物质,会对反渗透膜造成损害。例如,余氯会氧化反渗透膜的材料,使其性能下降;大颗粒杂质会堵塞膜孔,影响膜的正常运行。因此,在反渗透之前需要进行一系列的预处理,如机械过滤、活性炭吸附等,这增加了设备投资和运行成本。反渗透膜的成本较高,特别是高性能、高质量的反渗透膜。而且,由于膜的使用寿命有限,在频繁处理含有高浓度有机污染物的水或者在膜受到污染、化学清洗后性能难以完全恢复的情况下,膜需要定期更换。这使得反渗透法的长期运行成本增加,对于一些小型的超纯水制备设施或者对成本敏感的应用场景来说,可能会受到一定的限制。去除各类有机物:反渗透膜的孔径极小,能有效截留多种有机污染物,无论是大分子的蛋白质、多糖、微生物产生的胞外聚合物,还是小分子的农药、染料、石油类有机物、有机卤化物等,都可大量去除。比如在工业废水回用制备超纯水时,对复杂有机污染物的去除率可达 90% 以上18.超滤工艺可有效去除超纯水中大分子有机物与胶体。重庆超纯水合成
分析化学行业 超纯水是许多高精度分析仪器的必备用水,如高效液相色谱仪(HPLC)、气相色谱仪(GC)、原子吸收光谱仪(AAS)等。在 HPLC 中,超纯水用于配制流动相和样品稀释。如果水中含有杂质,可能会在色谱柱中产生峰的拖尾或鬼峰现象,影响分析结果的准确性。在 GC 中,超纯水用于制备样品提取物和清洗仪器部件。其高纯度可以保证仪器的良好性能和分析结果的可靠性。在 AAS 中,超纯水用于配制标准溶液和样品溶液,避免水中的金属离子对目标金属元素检测的影响,从而实现对极低浓度金属元素的精确测定。重庆超纯水合成超纯水在汽车制造中的涂装前处理有重要应用。
生命科学研究领域 在细胞培养实验中,超纯水是配制培养基的关键成分。细胞对生长环境的要求非常苛刻,超纯水的纯度可以保证培养基中不含有对细胞有毒害作用的物质。例如,水中的重金属离子可能会干扰细胞的代谢过程,影响细胞的生长和增殖。超纯水还用于清洗细胞培养器具,确保没有杂质残留,为细胞提供一个良好的生长环境。 在基因测序和基因编辑实验中,超纯水的作用同样不可忽视。它作为试剂的溶剂和反应体系的基础,其高纯度有助于确保测序的准确性和基因编辑的准确性。例如,在聚合酶链式反应(PCR)中,超纯水用于配制反应缓冲液和稀释 DNA 模板。如果水中含有杂质,可能会抑制聚合酶的活性,导致基因扩增失败或产生错误的结果。
活性炭具有高度发达的孔隙结构,包括微孔、中孔和大孔。这些孔隙提供了巨大的比表面积,能够通过物理吸附和化学吸附作用去除有机污染物。物理吸附是基于分子间的范德华力,活性炭的孔隙可以捕获有机分子。化学吸附则涉及活性炭表面的官能团(如羧基、羟基等)与有机污染物之间的化学反应。应用:在超纯水制备过程中,通常会使用颗粒活性炭(GAC)或粉末活性炭(PAC)。GAC 一般填充在吸附柱中,水通过吸附柱时,有机污染物被吸附在活性炭表面。PAC 则可以直接投加到水中,搅拌后通过过滤去除。例如,对于水中的腐殖酸、富里酸等天然有机物以及一些小分子的有机化合物,活性炭吸附都有很好的效果。不过,活性炭的吸附容量是有限的,随着吸附的有机污染物增多,其吸附效率会逐渐降低,需要定期更换或再生。超纯水在考古文物修复中用于特殊材料处理。
总有机碳(TOC)的检测方法,高温燃烧法,原理:将水样中的有机物质在高温(通常为 900℃-1200℃)下完全氧化为二氧化碳,然后利用非色散红外检测器(NDIR)对二氧化碳进行定量检测,从而计算出总有机碳的含量。适用范围:适用于海水、江河、工业废水等污染较重的水体以及 TOC 浓度较高或含有高水平颗粒物的水样。优点:氧化彻底,测量精度高,可检测到 ppb 级的 TOC,适用于各种类型的有机物氧化。缺点:仪器设备昂贵,运行成本高,对样品的前处理要求较高,需要去除悬浮物和金属氧化物等干扰物质。精密仪器清洗需超纯水,避免杂质残留损害仪器。重庆超纯水合成
超纯水的水质受空气中尘埃与气体溶入的影响。重庆超纯水合成
原理:紫外线(UV)照射可以使水中的有机污染物发生光解反应。特别是波长为 185nm 和 254nm 的紫外线具有较强的氧化能力。185nm 的紫外线可以产生羟基自由基(・OH),这是一种强氧化剂,能够将有机污染物氧化分解为二氧化碳、水和小分子有机酸等。254nm 的紫外线可以直接破坏有机污染物的化学键,使其分解。应用:在超纯水制备中,紫外线氧化通常与其他处理方法联合使用。例如,在经过活性炭吸附或超滤后的水中,利用紫外线氧化进一步去除残留的有机污染物。在实验室小型超纯水设备或一些对水质要求不是极高的场合,紫外线氧化可以作为一种有效的有机污染物去除手段。不过,紫外线氧化对于一些难降解的有机污染物效果可能不佳,而且需要消耗一定的电能来维持紫外线灯的照射。重庆超纯水合成