在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中，水環(huán)境作為絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室的最基本環(huán)境，在實(shí)驗(yàn)中占有非常重要的地位。在實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究領(lǐng)域，所關(guān)心的純化起始點(diǎn)是自來(lái)水，如果實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)有蒸餾水、去離子水或反滲透水，那就只需要關(guān)注超純化的過(guò)程。

據(jù)SLD中檢實(shí)驗(yàn)室技術(shù)所知，水質(zhì)往往決定了很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性、可重復(fù)性。對(duì)多數(shù)做實(shí)驗(yàn)的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，他們通常要求純水中的雜質(zhì)元素和化合物的濃度在PPB級(jí)【十億分之一】甚至更低。所以純水系統(tǒng)的前段設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)尤為重要，需要考慮到整體布局、選材、安裝、維護(hù)等等因素可能造成的任何不良影響并給出整體解決方案。

一、實(shí)驗(yàn)室純水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

（一） 實(shí)驗(yàn)室純水供應(yīng)已從傳統(tǒng)的“單臺(tái)單機(jī)”模式向“多臺(tái)單機(jī)”模式轉(zhuǎn)變。一般來(lái)講，實(shí)驗(yàn)室整體純水系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍在每天200升～8000升之間。多數(shù)實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)樓純水總消耗量在500～2000升之間，只有少數(shù)實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)樓每日用水量會(huì)大于2000升。在這些極少數(shù)實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)樓中，由于有較多耗水量大的沖洗設(shè)備或全自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備以及可能的特殊應(yīng)用(如電子及材料行業(yè))，導(dǎo)致其每天使用大于2000升甚至更多的純水。這些情都需要仔細(xì)定義用水量和進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。一般來(lái)講，過(guò)多的冗余會(huì)造成系統(tǒng)開機(jī)量不足，純化模塊不能充分發(fā)揮作用，同時(shí)也會(huì)因?yàn)榱鲃?dòng)性不足，造成水系統(tǒng)潛在污染的風(fēng)險(xiǎn)。

（二） 一般情況，中央純水處理室與各實(shí)驗(yàn)儀器之間有一定的距離，要想讓純水順利到達(dá)各用水點(diǎn)，通常要用增壓泵保證一定的出水壓力。

（三） 壓力的大小與各實(shí)驗(yàn)儀器用水量大小及其與中央純水處理室的距離有關(guān)：

① 用水量越大，距離越遠(yuǎn)，所需壓力越大，反之越小。

② 在使用過(guò)程中，水壓要調(diào)節(jié)適當(dāng)，水壓過(guò)低，不能保證儀器順利用水，引起儀器缺水頻繁報(bào)警;

③ 水壓過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致純水內(nèi)含有氣體，在加到用水儀器反應(yīng)杯時(shí)因壓力降低，會(huì)釋放大量氣泡，影響檢驗(yàn)質(zhì)量，這對(duì)一些使用濃縮試劑的項(xiàng)目影響更明顯。

（四）三級(jí)純水：

① 三級(jí)純水一般由自來(lái)水純化制備而成。

② 三級(jí)純水的物理純度一般為小于50μS/cm【即微西/厘米】，單蒸水、雙蒸水、普通去離子水和反滲透水都屬于此級(jí)別。

③ 三級(jí)純水的主要用途是清洗瓶皿、人工環(huán)境室用水、高壓消毒裝置用水以及超純水儀進(jìn)水等。

（五）二級(jí)純水：

① 二級(jí)純水是一個(gè)模糊的范圍，常用電阻率5~5MΩ·cm表示。但二級(jí)純水絕不嚴(yán)格限于此范圍內(nèi)，一般情況1~17MΩ·cm范圍均認(rèn)為是二級(jí)純水。

② 二級(jí)純水一般是將三級(jí)純水再經(jīng)過(guò)離子交換或電滲析制成。它主要用于一般試劑的配制，普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)用水以及給超純水儀供水。

（六）一級(jí)超純水：

① 一級(jí)超純水是指物理純度電阻率大于18MΩ·cm的水。

② 一級(jí)超純水是由三級(jí)或二級(jí)純水經(jīng)核子級(jí)離子交換樹脂再純化而來(lái)。

③ 它主要用于高精密度的分析實(shí)驗(yàn)和對(duì)純度要求很高的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)驗(yàn)室純水的供應(yīng)模式有哪些?

實(shí)驗(yàn)室純水供應(yīng)模式分兩類：中央純水供應(yīng)模式和分散純水供應(yīng)模式。

（一）中央純水供應(yīng)模式：

中央純水供應(yīng)模式是指設(shè)置純水生產(chǎn)裝置，實(shí)驗(yàn)室用水通過(guò)供水管道輸送到各個(gè)實(shí)驗(yàn)室用水點(diǎn)，無(wú)論是單個(gè)實(shí)驗(yàn)室還是一棟實(shí)驗(yàn)樓，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室用水點(diǎn)的純水龍頭直接獲取實(shí)驗(yàn)室純水或超純水。

（1）優(yōu)點(diǎn)：

① 運(yùn)行成本低，管理集中。

② 集體使用，不存在機(jī)器閑置可能。

③ 產(chǎn)量大，用水采用管網(wǎng)化，同一實(shí)驗(yàn)室多點(diǎn)取水。

（2）缺點(diǎn)：

系統(tǒng)必須保證長(zhǎng)期安全運(yùn)行，否則存在斷水風(fēng)險(xiǎn)。

（二）分散純水供應(yīng)模式：

分散純水供應(yīng)模式是指在實(shí)驗(yàn)室各用水點(diǎn)位置配成品水或設(shè)置純水機(jī)。

（1） 優(yōu)點(diǎn)：

儀器有單獨(dú)的使用權(quán)，使用率較高。

（2）缺點(diǎn)：

① 運(yùn)行成本高，管理分散，消耗成本相對(duì)較高。

② 桌面定點(diǎn)臺(tái)式安裝，定點(diǎn)取水，機(jī)型產(chǎn)量小，流量小，工作效率低。

③ 若每個(gè)實(shí)驗(yàn)組單獨(dú)購(gòu)買，業(yè)主在該類產(chǎn)品上的投資總額非常高，可能會(huì)因每個(gè)實(shí)驗(yàn)組工作情況不同而導(dǎo)致空置率提高，不利于投資效率最大化。

隨著實(shí)驗(yàn)室裝備的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室供水的管網(wǎng)化與集中化已成為大型實(shí)驗(yàn)樓純水供應(yīng)的發(fā)展方向。簡(jiǎn)單的中央純水系統(tǒng)或者單機(jī)純水系統(tǒng)只是整體純水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選擇中的兩種極端情況。針對(duì)不同的情況，整體純水系統(tǒng)可以有很多不同的設(shè)計(jì)和選擇。SLD中檢實(shí)驗(yàn)室技術(shù)認(rèn)為，設(shè)計(jì)前期清晰定義項(xiàng)目的需求能夠幫助設(shè)計(jì)和選擇的結(jié)果是最合適實(shí)際使用需要的。

三、新建或改造實(shí)驗(yàn)室如何設(shè)計(jì)整體純水系統(tǒng)?

（一）整體布局:

新建實(shí)驗(yàn)室或有改造需求的老實(shí)驗(yàn)室，在對(duì)整體純水系統(tǒng)進(jìn)行布局時(shí)，往往會(huì)面臨系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品選型、管理維護(hù)等很多實(shí)際問(wèn)題的全面挑戰(zhàn)。整個(gè)整體純水系統(tǒng)中從產(chǎn)水模塊、儲(chǔ)水模塊、分配模塊、管道純化和監(jiān)控設(shè)備、到最后的終端純化模塊的選配，涉及到對(duì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的了解、實(shí)驗(yàn)室管理的分析、系統(tǒng)投入成本的控制、運(yùn)行維護(hù)的要求、安裝操作和工程實(shí)施等多方面因素，用戶往往在牽涉大量精力后，效果卻并不很好。

(二）管材選用：

（1）純水系統(tǒng)管材的選擇很重要，高純水被污染的原因，一是來(lái)自外界雜質(zhì)的引入，二是系統(tǒng)內(nèi)各種材料中所含污染物的溶出。

（2）因管道材質(zhì)造成純水水質(zhì)下降主要有以下兩點(diǎn)：

① 管道材質(zhì)中的不純物質(zhì)溶解于高純水中致使水中陰、陽(yáng)離子增加、電阻率下降以及TOC【總有機(jī)碳】增大。

② 因管道內(nèi)壁不光滑及接頭、閥門等原因造成細(xì)菌滯留繁殖以及其他顆粒的聚積，致使水中微粒增加。

（3）為了減少上述不利因素的影響，應(yīng)選用可萃性低、內(nèi)壁光滑的管道并盡可能減少接頭及管件的凹凸不平。

（4）當(dāng)然也要根據(jù)純水水質(zhì)的級(jí)別進(jìn)行選材，并注意材料的價(jià)格等，要統(tǒng)籌兼顧。

（5）配管分類：根據(jù)材質(zhì)的不同，高純水配管主要可分為有機(jī)系配管和不銹鋼配管兩大類。

有機(jī)系配管的品種常見的包括聚氯乙烯(PVC)，聚丙烯(PP)，丙烯腈-丁乙烯-苯乙烯(ABS)，聚偏二氟乙烯(PVDF)等4種。有機(jī)配管材質(zhì)對(duì)高純水水質(zhì)的影響，目前尚無(wú)完整的比較資料及可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)道。

（6）整個(gè)純水系統(tǒng)的重要組成部分：

純水輸送和分配管道系統(tǒng)是整個(gè)純水系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)將中央純水站制出的高質(zhì)量純水以盡量小的水質(zhì)降幅輸送給每一個(gè)使用地點(diǎn)。但由于水的純度很高，極易受到污染，而用水點(diǎn)較分散又無(wú)規(guī)律且變化幅度大等，給純水的盡可能的保質(zhì)輸送帶來(lái)相當(dāng)大的難度。

（三）配管設(shè)計(jì)的兩大難題：

（1）保持較高的管道設(shè)計(jì)流速：

即在管道系統(tǒng)壓力損失允許的情況下管內(nèi)流速盡量大，以防管內(nèi)細(xì)菌繁殖和微粒沉積。

（2）防止純水管道系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生滯水、短路和逆向流動(dòng)現(xiàn)象：

經(jīng)過(guò)不斷地探索和實(shí)踐，現(xiàn)從設(shè)計(jì)角度提出幾種可供選擇的途徑：

① 設(shè)計(jì)采用純水循環(huán)系統(tǒng)，并必須24h連續(xù)運(yùn)行，以杜絕管內(nèi)產(chǎn)生死水。

② 為使運(yùn)行中無(wú)論純水使用多少都能保證純水處于流動(dòng)狀態(tài)，循環(huán)附加流量應(yīng)為設(shè)計(jì)流量的50%～100%。

③ 應(yīng)保證純水管道流速，純水循環(huán)干管最小流速宜大于1.5m/s，支管流速宜大于1.0m/s。

④ 對(duì)接使用點(diǎn)支管應(yīng)盡量縮短，以減少死水管段。支管長(zhǎng)度不宜超過(guò)30倍管徑長(zhǎng)度。

⑤ 循環(huán)管道宜采用雙管布置方式，即有獨(dú)立的給水管和回水管的純水循環(huán)管道系統(tǒng)。

（3）運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試前的清洗：

① 運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試前須先對(duì)已安裝的純水輸送系統(tǒng)作水壓試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行;

② 用3%～5%雙氧水進(jìn)行管路循環(huán)清洗40分鐘，以達(dá)到消毒殺菌目的;

③ 使用純水站供應(yīng)的純水或反滲透水沖洗管道內(nèi)殘留藥液，直至使用點(diǎn)出水水質(zhì)達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)要求。

以上內(nèi)容是SLD中檢實(shí)驗(yàn)室技術(shù)給各位分享的實(shí)驗(yàn)室純水系統(tǒng)介紹和規(guī)劃設(shè)計(jì)要求重點(diǎn)內(nèi)容，想要了解更多實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、運(yùn)營(yíng)管理、認(rèn)證/認(rèn)可等知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注SLD中檢實(shí)驗(yàn)室官方網(wǎng)站的最新資訊。