純水和超純水是分子和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中常用的實(shí)驗(yàn)試劑，不同的實(shí)驗(yàn)需要的水的級(jí)別是不一樣的，常常遇見剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)常有個(gè)疑問：純水和超純水是一樣的么？下文主要講述了純水和超純水區(qū)別以及純水儀和超純水儀的工作原理。
純水和超純水區(qū)別
在正確選擇實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)之前，我們必須很好地了解如下幾個(gè)概念：什么是純水?什么是超純水?二者有何區(qū)別?
純水又稱純凈水，是指以符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水為原水，通過電滲析器法、離子交換器法、反滲透法、蒸餾法及其他適當(dāng)?shù)募庸し椒?，制得的密封于容器?nèi)，且不含任何添加物，無色透明，可直接飲用的水。市場(chǎng)上出售的太空水，蒸餾水均屬純凈水。
超純水是在純水的基礎(chǔ)上進(jìn)一步將水中的導(dǎo)電介質(zhì)幾乎*去除，又將水中不離解的膠體物質(zhì)、氣體及有機(jī)物均去除至很低程度的水。電阻率大于18MΩ*cm，或接近18.25MΩ*cm極限值。超純水是一般工藝很難達(dá)到的程度，可以將微濾技術(shù)、超濾技術(shù)、反滲透技術(shù)、EDI技術(shù)，離子交換技術(shù)中的兩種及以上的技術(shù)，通過合理的工藝設(shè)計(jì)，設(shè)備選型，方可制造出超純水，電阻率可達(dá)18.20MΩ*cm。
純水和超純水區(qū)別存在于很多方面，這里只列舉了其中的一些方面，現(xiàn)歸納如下：
A、電導(dǎo)率不同，純水電導(dǎo)率在2-10us/cm之間，超純水的電導(dǎo)率為0.056us/cm;
B、制造的難易程度不同，目前市場(chǎng)上使用的純水基本上都是經(jīng)過反滲透、蒸餾等方法制得，而超純水是在純水的基礎(chǔ)上還要經(jīng)過光氧化技術(shù)、精處理和拋光處理等一系列復(fù)雜的純化技術(shù)制得的。
C、重金屬、細(xì)菌、微粒數(shù)等指標(biāo)也大不相同，純水雜質(zhì)含量是ppm級(jí)，而超純水為ppb級(jí)，簡(jiǎn)單地說超純水中已經(jīng)沒有什么雜質(zhì)，接近于理論上的水。
D、使用的領(lǐng)域也不相同;
E、對(duì)輸送管道材質(zhì)的要求也不相同，超純水對(duì)輸送管道材質(zhì)的要求要比超純水嚴(yán)格的多。
純水機(jī)工作原理
1、水泵功能：它的功能主要是增大原水壓力，使壓力達(dá)到5-8公斤，已達(dá)到RO膜的工作壓力。
2、高壓開關(guān)：為避免水泵長(zhǎng)時(shí)間負(fù)壓工作，我們?cè)O(shè)計(jì)了高壓開關(guān)，在壓力桶水滿的情況下，高壓開關(guān)自動(dòng)切斷電源。
3、低壓開關(guān)：當(dāng)原水壓力不足時(shí)，低壓開關(guān)即將電源切斷，防止水泵空轉(zhuǎn)。原力壓力一般為3-4公斤。
4、電腦板：它接收各部件的信息，對(duì)機(jī)器工作，停機(jī)，沖洗進(jìn)行控制。
5、進(jìn)水電磁閥：機(jī)器工作時(shí)打開水源的一個(gè)電動(dòng)開關(guān)，機(jī)器停止工作時(shí)，它切斷電源，達(dá)到停止廢水的作用。
6、沖洗電磁閥：它的作用是當(dāng)需要沖洗時(shí)，接收電腦板的指令后，自動(dòng)打開，將廢水比例短接，提高廢水流量，對(duì)RO膜進(jìn)行沖洗。
7、廢水比：控制廢水和純水的比例。
8、壓力桶：儲(chǔ)存純水的有壓力容器，它設(shè)有一個(gè)內(nèi)在壓力，一般0.7kg。
9、逆止閥：是防止壓力桶中的純水倒流的一個(gè)單向閥。
10、變壓器：把220V電轉(zhuǎn)變?yōu)?4V安全電壓。
濾芯功能：
PP棉：對(duì)原水進(jìn)行初過濾，去除水中較粗顆粒雜質(zhì)、污泥、膠體、懸浮物質(zhì)等。
顆?；钚蕴浚何剿挟愇?、異色、有機(jī)物、部分重金屬等
碳棒活性炭：進(jìn)一步去除氯、有機(jī)化合物、異色、異味、濁度等。
RO反滲透膜：孔徑0.1納米，清除水中細(xì)菌、病毒、重金屬、等有機(jī)雜質(zhì)。
后置活性炭：調(diào)節(jié)出水的PH值、改善口感。
超純水機(jī)的工作原理
離子交換
離子交換是以圓球形樹脂(離子交換樹脂)過濾原水，水中的離子會(huì)與固定在樹脂上的離子交換。常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質(zhì)硬度降低的一種前處理程序。軟化機(jī)里面的球狀樹脂，以兩個(gè)鈉離子交換一個(gè)鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質(zhì)。
離子交換樹脂利用氫離子交換陽離子，而以氫氧根離子交換陰離子;以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的陽離子交換樹脂會(huì)以氫離子交換碰到的各種陽離子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同樣的，以包含季銨鹽的苯乙烯制成的陰離子交換樹脂會(huì)以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子(如Cl-)。從陽離子交換樹脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹脂釋出的氫氧根離子相結(jié)合后生成純水。
陰陽離子交換樹脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換床和陽離子交換床。也可以將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂混在一起，置于同一個(gè)離子交換床中。不論是那一種形式，當(dāng)樹脂與水中帶電荷的雜質(zhì)交換完樹脂上的氫離子及(或)氫氧根離子，就必須進(jìn)行“再生”。再生的程序恰與純化的程序相反，利用氫離子及氫氧根離子進(jìn)行再生，交換附著在離子交換樹脂上的雜質(zhì)。
若將離子交換法與其他純化水質(zhì)方法(例如反滲透法、過濾法和活性碳吸附法)組合應(yīng)用時(shí)，則離子交換法在整個(gè)純化系統(tǒng)中，將扮演非常重要的一個(gè)部分。離子交換法能有效的去除離子，卻無法有效的去除大部分的有機(jī)物或微生物。而微生物可附著在樹脂上，并以樹脂作為培養(yǎng)基，使得微生物可快速生長(zhǎng)并產(chǎn)生熱源。因此，需配合其他的純化方法設(shè)計(jì)使用。
活性碳吸附
有機(jī)物可能是陽離子、陰離子或非離子性的物質(zhì)，離子交換樹脂可去除原水中一些可溶性的有機(jī)酸和有機(jī)堿(陰離子和陽離子)，但有些非離子性的有機(jī)物卻會(huì)被樹脂包覆，這過程稱為樹脂的“污染阻塞”現(xiàn)象，不但會(huì)減少樹脂的壽命，而且降低其交換能力。為保護(hù)離子交換樹脂，可將活性碳過濾器安裝在離子交換樹脂之前，以去除非離子性的有機(jī)物。
活性碳的吸附過程是利用活性碳過濾器的孔隙大小及有機(jī)物通過孔隙時(shí)的滲透率來達(dá)到的。吸附率和有機(jī)物的分子量及其分子大小有關(guān)，某些顆粒狀的活性碳較能有效的去除氯胺?；钚蕴家材苋コ械淖杂陕?，以保護(hù)純水系統(tǒng)內(nèi)其他對(duì)氧化劑敏感的純化單元。
活性碳通常與其他的處理方法組合應(yīng)用。在設(shè)計(jì)純水系統(tǒng)時(shí)，活性碳與其他相關(guān)純化單位的相關(guān)配置，是一項(xiàng)極為重要的項(xiàng)目。
微孔過濾
微孔過濾包括三種類型：深層過濾(depth)、篩網(wǎng)過濾(screen)及表面過濾(surface)。深層濾膜是以編織纖維或壓縮材料制成的基質(zhì)，利用隨機(jī)性吸附或是捕捉方式來滯留顆粒。篩網(wǎng)濾膜基本上是具有一致性的結(jié)構(gòu)，就像篩子一般，將大于孔徑的顆粒，都滯留在表面上(這種濾膜的孔徑大小是非常的)，而表面過濾則是多層結(jié)構(gòu)，當(dāng)溶液通過濾膜時(shí)，較濾膜內(nèi)部孔隙大的顆粒將被滯留下來，并主要堆積在濾膜表面上。
由于上述三種濾膜的功能不同，因此對(duì)濾膜之間的分辨非常重要。由于深層過濾是一種較為經(jīng)濟(jì)的方式，可去除98%以上的懸浮固體，同時(shí)保護(hù)下游的純化單元不會(huì)敗壞或堵塞，因此通常被作為預(yù)過濾處理。表面過濾可去除99.99%以上的懸浮固體，所以也可作為預(yù)過濾處理或澄清用。微孔薄膜(篩網(wǎng)濾膜)一般被置于純化系統(tǒng)中的zui終使用點(diǎn)，以去除zui后殘留的微量樹脂碎片、碳屑、膠質(zhì)顆粒和微生物。例如：0.22μm微孔濾膜，其可濾過所有的細(xì)菌，通常用于將靜脈注射用的液體、血清及抗生素進(jìn)行除菌用。
超濾
微孔薄膜是依其孔徑大小來去除顆粒，而超濾(UF)薄膜則是一個(gè)分子篩，它以尺寸為基準(zhǔn)，讓溶液通過極細(xì)微的濾膜，以達(dá)到分離溶液中不同大小分子的目的。
超濾膜是一種強(qiáng)韌、薄、具有選擇性的通透膜，可截留大部分某種特定大小以上的分子，包括：膠質(zhì)、微生物和熱源。較小的分子，例如：水和離子，都可通過濾膜。所以，超濾法可將截留液中的大分子加以濃縮，但是，仍有些大分子會(huì)滲漏至濾過液中。
超濾膜有數(shù)種不同的范圍，在所有的實(shí)例中，超濾膜會(huì)留在大部分大于其分子篩所定義分子量的分子。
反滲透
反滲透(RO)是可達(dá)到90%~99%雜質(zhì)去除率中的方法。RO膜的濾孔結(jié)構(gòu)較UF膜還要致密，RO膜可去除所有的顆粒、細(xì)菌以及分子量大于300的有機(jī)物(包括熱源)。
當(dāng)?shù)诙N不同濃度的溶液，由一個(gè)半透膜隔開時(shí)，滲透現(xiàn)象會(huì)自然發(fā)生。滲透壓將水壓過半透膜，水將濃度較高的溶液稀釋，zui后造成濃度平衡。在水純化系統(tǒng)中，施加壓力于高濃度的溶液中，以抗衡滲透壓。如此迫使得純水由高濃度的液體通過RO膜，并可加以收集。由于RO膜致密度*，因此，產(chǎn)出的水流很慢，需要經(jīng)過相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，貯水箱內(nèi)才會(huì)有足夠的水量。
RO膜可執(zhí)行離子排除，使得只有水可通過RO膜，其余所有的離子及溶解的分子都被截留，并加以排除(包括鹽類和糖)。RO膜以電荷反應(yīng)將離子排除，帶電荷愈大，排除性愈高，所以RO膜幾乎可排除所有的(>99%)強(qiáng)離子性的高價(jià)離子，但是，對(duì)于弱離子性的單價(jià)離子(如鈉離子)的效果只有95%。不同的進(jìn)水需要不同種類的RO膜，RO膜包括由乙酸纖維酯制成，或是以聚硫胺與聚砜基質(zhì)的混合薄層聚合物。
如果以原水水質(zhì)及產(chǎn)水水質(zhì)為基準(zhǔn)，經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計(jì)后，RO是將自來水純化的有效方法。RO同時(shí)也是試劑級(jí)純水系統(tǒng)的前處理方法
小結(jié)：純水儀和超純水儀原理主要是利用濾芯將重金屬離子、顆粒、病毒、細(xì)菌等一定直徑的生物或非生物吸附截取，維持凈化過的水中的一定的電導(dǎo)率。