盘点纯水机新技术的发展

纯水作为实验室用量较多的溶剂被广泛应用于科研、检测、医药、食品等领域。天然水中含有许多污染物质，普通的过滤、蒸馏等方法得到的水并不是真正意义上的纯水，对实验结果会产生很大的影响，不能满足实验要求。现阶段，只有借助纯水机制取的纯水才能满足实验要求，因此，纯水机是非常重要和常见的通用仪器设备之一。

天然水中常见的污染物主要有固体溶解释放的离子、溶解的有机物、颗粒物、微生物、热源物质、生物大分子和可溶性气体等。分析检测实验室用水遵循的标准主要有国际标准化组织(ISO 3696-1995)、国家分析实验室纯水标准(GB/T 6682-2008)和美国材料试验协会(ASTM D1191-2006)等。此外USP(美国药典)、EP(欧洲药典)、CLSI(临床实验室标准委员会)、CAP(美国药理学会)等都对实验室用水提出了要求。

目前，没有一种技术能将水中所有的污染物完全除去，但是可以通过多种方法联合使用，使水中的污染物质尽可能的减少。一级纯水的制备过程需要经过吸附、膜过滤、去离子、消毒和超滤五个步骤。二级纯水和三级纯水只需要经过前四步即可制得，与一级纯水的制备过程相比，二级纯水和三级纯水的去离子过程相对简单一些。对纯水机市场调查的结果显示，一级纯水机的使用率较高，约占59%以上，因此，本文以一级纯水的制备过程为例，对近期纯水机的技术进展进行简要介绍。

吸附过程主要是经过带催化剂的活性炭预处理柱，该过程可有效吸附颗粒物，微生物，部分有机物及氯气等杂质。

膜过滤过程目前采用两类膜过滤器，一种是孔径约为5微米的膜过滤器，主要用于预处理，过滤水中泥沙和颗粒物等，用于保护机器。另一种是孔径约为0.2微米的精密过滤器，主要过滤水中的细菌。

去离子过程主要有反渗透法(RO)、电化学去离子法(EDI)和离子交换法。如果在去离子过程中只用反渗透法(RO)，得到的是三级纯水。目前，市面上大多数的纯水机采用此方法制备三级纯水。而EDI技术的出现，成为水处理技术的一场革命。

EDI技术是将电渗析技术和离子交换技术相融合，通过阴、阳离子交换膜对阴、阳离子的选择性透过作用与离子交换树脂对离子的交换作用，在直流电场的作用下实现离子的定向迁移，从而完成水的深度除盐。该技术具有操作简便、环保等优点，是纯水制备技术的绿色革命。在去离子过程中，应用反渗透技术和EDI技术联合制备的纯水是二级纯水。

根据近几年发布的纯水机新产品，纯水机技术进展主要体现在以下几个方面：

一、纯化过滤技术，纯水机的核心技术

二、实时监测技术，如内置TOC 检测仪、高精度在线电阻率仪和滤芯识别技术

三、开发智能软件，例如紧急备份功能和假期自动维护功能

四、外观设计，触摸功能显示屏，小型化

五、防止二次污染无水箱技术

六、取水方式多样，手动取水、自动定量取水和脚踏取水等

例如ELGA推出的PURELAB Chorus系列纯水产品、和泰推出的Edi-Q去离子纯水机等就是采用了EDI技术制备纯水。

PURELAB Chorus 2是PURELAB Chorus系列纯水产品之一，出水水质为二级纯水。PURELAB Chorus 2采用了Pulse(EDI)技术进行去离子，同时采用滤芯识别CID技术记录和跟踪每个纯化柱的信息。

和泰推出的Edi-Q去离子纯水机采用的是lonpure EDI技术，融合预处理纯化柱及反渗透模块，无需添加软化剂、化学再生或更换DI柱即可稳定获得二级纯水，降低了运行成本，减少废水的排放。

经过反渗透和EDI等去离子技术以后，出水水质达到二级纯水的标准，如果制备一级纯水，也就是超纯水，则需用离子交换技术将上述流出的二级纯水进行再次纯化。离子交换技术是通过阴、阳离子交换树脂对水中的各种阴、阳离子进行置换的一种水处理工艺，也是目前非常有效的去除水中痕量离子的方法。例如赛多利斯推出的Arium comfort系列纯水产品。

Arium comfort I是Arium comfort系列纯水产品之一。Arium comfort I 的纯化柱中采用的是高效混合床离子交换树脂，该种树脂具有很高的离子交换能力，不必经常更换耗材，可以降低使用成本。同时，采用创新的抛弃型袋式水箱系统，无需消毒，减少维护成本。

纯水机或超纯水机需要定期更换纯化柱、超滤装置等耗材，随着技术的不断进步和创新，延长耗材的使用寿命成为今后发展的一种趋势。

默克密理博今年1月份推出的AFS E Large水纯化系统，采用的是Elix连续电流去离子技术，该技术不需更换树脂纯化柱，可以有效降低耗材成本。同时，采用E.R.ATM技术，能够延长耗材寿命。为了移动方便，底部设有自动移动的静音轮，可以移动，节省空间。 

消毒过程采取紫外氧化的方法，目前普遍采用内置单波长(254nm)紫外灯或双波长(185nm/254nm)紫外灯。单波长紫外灯主要通过两种机制来杀菌，一种机制是利用紫外线破坏细菌的蛋白质，另一种是在紫外线作用下先产生臭氧，再利用臭氧杀死细菌。而双波长紫外灯除了具有杀菌作用以外，更主要的作用是氧化水中的有机物，使水中的总有机碳(TOC)含量在2ppb以下。

超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。目前，超纯水机的超滤过程主要采用中空纤维纯化柱去除水中的热源、核酸酶、生物大分子等污染物。

随着技术的进步和发展，纯水机在外观、取水方式、防止二次污染等技术上也有所创新。

控制面板普遍采用触摸屏设计，操作方便。取水方式有手动取水、自动定量取水等方式，如果不方便手动取水，可采取将脚踏开关与取水器相连进行脚踏取水。例如默克密理博推出的Milli-Q Integral纯水/超纯水一体化系统就可以采用多种方式取水。

另外，大部分纯水机或超纯水机都在进水和出水端配有电导率监测装置，实时监控电导率。同时内置TOC 仪在线监测，实时监测产水TOC 含量。例如乐枫推出的Direct-Pure Genie超纯水系统。

总体而言，纯化技术上的创新才是真正意义上的创新，因为纯化技术才是纯水机的核心技术，只有掌握了先进的纯化技术，才能在未来纯水机的市场上占有一席之地。