純水及超純水： I級、II級、III級水的應(yīng)用指南

什么是純水？
純水，也被稱為純化水或?qū)嶒?yàn)室級水，是指經(jīng)過過濾或多種純化方式以去除水總雜質(zhì)，而達(dá)到的純度較高水，為了讓其適合在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中使用。
純水通常分為三級-------I級、II級和III級，每一級都有自己的純度規(guī)格，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需求應(yīng)用不同級別的水。I級通常稱為超純水，是最為純凈的，用于較為精密或?qū)﹄s質(zhì)較為敏感的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)室使用時(shí)，每種級別的水都要通過儀器儀表進(jìn)行監(jiān)控，使其滿足實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
本指南將概述不同級別的純水、它們的規(guī)格要求以及它們在哪些應(yīng)用中使用。

為什么我們需要純水？
純水已經(jīng)在商業(yè)和工業(yè)實(shí)驗(yàn)室中使用了幾十年，并普遍用于制藥和醫(yī)療行業(yè)。在這些實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，為了確保實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性和可靠性消除可能產(chǎn)生的干擾準(zhǔn)確性和精確度的污染物，純水是必不可少的。
另外，純水可以確保一些精密實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和分析儀器的安全和穩(wěn)定的運(yùn)行，減少因維護(hù)和修理而導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)停機(jī)時(shí)間，有助于降低成本。
除了保持持續(xù)監(jiān)測外，還應(yīng)該正確的使用不同級別的水，以防止造成污染，得到不準(zhǔn)確的結(jié)果。水的純化費(fèi)用相對昂貴，因此不合理的大量使用I級超純水用于任何實(shí)驗(yàn)，會產(chǎn)生昂貴的費(fèi)用。因此，識別水的純度和使用正確的不同類型的水是很重要的。
不同級別的純水
實(shí)驗(yàn)室用水主要分為三個(gè)級別。III級純水級別最低，一般用于沖洗玻璃器皿等；I級超純水級別最高，一般用于精密儀器和對雜質(zhì)較為敏感的實(shí)驗(yàn)，這一級的水一般用于商業(yè)、工業(yè)和科研實(shí)驗(yàn)室，如科學(xué)實(shí)驗(yàn)、診斷測試和分析儀器，在這些實(shí)驗(yàn)中需要高純度的水來減少和消除污染物，保持結(jié)果的正確性、準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

純水的分類
純水有很多不同的要求和參數(shù)，根據(jù)這些要求和參數(shù)可以將水分為三個(gè)級別，I級超純水是純度最高的。這種分級方式區(qū)分了在實(shí)驗(yàn)室不同需求分別應(yīng)用哪一種級別的水。
為了區(qū)分不同級別的水，需要對水的各種成份和可能的污染物進(jìn)行評估和檢測，這些檢測包括以下內(nèi)容：
電導(dǎo)率
這涉及到測量水中的離子含量和無機(jī)雜質(zhì)，以微西門子/厘米為單位進(jìn)行測量 (µS/cm)。電導(dǎo)率通常在評估從 "原水 "到 "純水"的水時(shí)使用。電導(dǎo)率提供了一個(gè)水中大多數(shù)離子總含量的水平。
電阻率
電阻率的測量單位是歐姆（Ω·cm）。它與電導(dǎo)率成反比，可用于測量水中大多數(shù)離子的總含量。通過使用專用的設(shè)備，如電阻率儀，可以測量水對電流的抵抗程度
有機(jī)化合物
通常用于I類水，你可以使用TOC（總有機(jī)化合物）來幫助定義純度水平。這可以提供一個(gè)有機(jī)雜質(zhì)的含量水平。通常儀器是通過先氧化有機(jī)化合物，再量化氧化產(chǎn)物而達(dá)到檢測總有機(jī)化合物的目的。
不同級別的水采用不同的方法生產(chǎn)，用于不同的應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)發(fā)揮不同的作用，因此確定實(shí)驗(yàn)所需的純水級別是非常重要的。

以下是對三種級的水及其在實(shí)驗(yàn)室中的具體功能和用途的詳細(xì)介紹：

III級水 III級純水也被稱為初級水，與另兩個(gè)級別的水相比，其純度最低。由于這個(gè)原因，III級純水通常用于一般非關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)，也可以作為I級和II級水純化設(shè)備的進(jìn)水。這種級別的水是通過介質(zhì)過濾器，碳過濾器和反滲透模塊產(chǎn)生的，這是一個(gè)粗純化過程，可以去除大約90~99%的污染物。 III型水通常用于實(shí)驗(yàn)室基本應(yīng)用，也適合一些清洗工作，例如玻璃器皿、加熱浴和其它非關(guān)鍵應(yīng)用。此外，III類水可以用作為高壓滅菌器的進(jìn)水和I類超純水生產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)水。 為了滿足III級水的要求，通常電阻率應(yīng)大于4MΩ·cm，電導(dǎo)率應(yīng)小于0.25μS/cm。此外，總有機(jī)碳含量應(yīng)低于200ppb。

II級水 II級水也被稱為實(shí)驗(yàn)室級水，有較高的純度，經(jīng)常用于實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、測試等。 這種類型的水可以通過反滲透模塊和離子交換模塊生產(chǎn)。這個(gè)過程中包括合成樹脂成份，由氫離子或羥基離子取代原水中的離子。II級水也可以通過反滲透或電滲析結(jié)合連續(xù)電去離子技術(shù)（CEDI）生產(chǎn)。 在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，II型水可用于一般的實(shí)驗(yàn)，如緩沖液的制備、樣品的稀釋、微生物的分析、PH電極的校準(zhǔn)和電化學(xué)實(shí)驗(yàn)。此外，II型水也可以為洗瓶機(jī)、高壓滅菌器和臨床分析儀提供進(jìn)水，防止管路和設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢。 II級水通常電阻率應(yīng)大于1 MΩ·cm，電導(dǎo)率小于1µS/cm�？偟挠袡C(jī)碳含量低于50 ppb。

I級水 I級水是純度最高的水，通常被稱為超純水。這種級別的水用于關(guān)鍵應(yīng)用和精密設(shè)備；一般應(yīng)滿足分析實(shí)驗(yàn)室的用水要求。 生產(chǎn)超純水通常要經(jīng)過拋光模塊，一般這種模塊是安裝在超純水機(jī)內(nèi)的。 I級水是極易受污染的，當(dāng)超純水遠(yuǎn)離其生產(chǎn)過程后極短的時(shí)間就會被容器或周圍大氣污染，因此不應(yīng)將其存在罐或桶中，應(yīng)該隨用隨取。 由于I型具有高的純度水平，它可以廣泛用于分析設(shè)備等各種設(shè)備和實(shí)驗(yàn)，包括氣相色譜、流式細(xì)胞儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、TOC分析、細(xì)胞和組織培養(yǎng)。此外，I級水還可用于分子生物學(xué)的樣品稀釋和試劑制備。 要達(dá)到I級水的標(biāo)準(zhǔn)，通常電阻率應(yīng)大于18 MΩ·cm，電導(dǎo)率應(yīng)小于0.056µS/cm，總有機(jī)碳含量應(yīng)低于50ppb。

純化方法
自然界的水中含有各種可溶解的污染物，如溶解的氣體、細(xì)菌、有機(jī)化合物、顆粒和膠體。這些污染物即使是含量很小，也會影響測試結(jié)果和測試的準(zhǔn)確性。

為了獲得純水，通常使用以下幾種方法：

蒸餾 蒸餾是一種常見的純化方法，可以去除水中大部分的雜質(zhì)和污染物，如細(xì)菌、有機(jī)化合物和重金屬。首先需要煮沸液體，使其蒸發(fā)成蒸汽，最后冷卻蒸汽后形成蒸餾物。蒸發(fā)過程通常會分離雜質(zhì)，然后可以分離出純水。   反滲透 反滲透是在高壓下將水推過反滲透膜來進(jìn)行去離子處理。這種半透膜可以阻止污染物通過，如離子、細(xì)菌、顆粒和膠體。

去離子模塊 去離子模塊也被稱為DI模塊或離子交換模塊。去除的離子可以認(rèn)為是水中的雜質(zhì)，例如在城市水中常見的離子包括鎂、鈣和氯。去離子模塊的原理通常是用氫離子和羥基離子和水中雜質(zhì)離子進(jìn)行離子交換，重新結(jié)合產(chǎn)生純水。這種去離子的方法通常用于生產(chǎn)II級水。

參考標(biāo)準(zhǔn)：
為了幫助定義和確定水的純度水平，許多人參考了美國材料與試驗(yàn)協(xié)會（ASTM International）制定的標(biāo)準(zhǔn)。然而，也有其他部門為針對不用的具體應(yīng)用確定了自己的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。
 

ASTM International ASTM是一個(gè)全球性組織，為各種產(chǎn)品和服務(wù)做開發(fā)并提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于超純水，ASTM用水中一些關(guān)鍵參數(shù)來定義不同的純度得水，如電導(dǎo)率，電阻率和總有機(jī)化合物等。除了這三級的水之外，ASTM還標(biāo)定了IV級水，這種水是通過反滲透產(chǎn)生的，通常被用作I級或II級制水設(shè)備的進(jìn)水。 ISO ISO是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，負(fù)責(zé)制定相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)。與ASTM不同，ISO將純水分為三個(gè)不同的等級，I級是純度最高的。ISO的水質(zhì)參數(shù)包括ph值、電導(dǎo)率、吸光度和硅含量等。

CLSI CLSI全名臨床和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會，是一個(gè)開發(fā)全球?qū)嶒?yàn)室標(biāo)準(zhǔn)的組織，前身為NCCLS。CLSI沒有將水劃分為不同的類型或等級，而是主要關(guān)注臨床實(shí)驗(yàn)室試劑水，這是他們認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)室使用時(shí)應(yīng)滿足的標(biāo)準(zhǔn)。臨床實(shí)驗(yàn)室試劑水的參數(shù)包括電阻率達(dá)到10 MΩ·cm以上，細(xì)菌小于10cfu/ml，有機(jī)化合物小于500ppb，終端帶有一個(gè)0.22μm的過濾器。

定義和了解正確的水分級，對于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)保持高標(biāo)準(zhǔn)和獲得準(zhǔn)確測試結(jié)果是至關(guān)重要的。盡管高純度水有各種各樣的參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)，有一定的復(fù)雜性，但專業(yè)的水純化設(shè)備和專業(yè)的設(shè)備服務(wù)商可以幫助簡化這一問題。

Evoqua純水及超純水系統(tǒng)

Evoqua Water Technologies是一家致力于供水和廢水處理的供應(yīng)商，為世界各地的商業(yè)、工業(yè)和醫(yī)療實(shí)驗(yàn)室提供專業(yè)的解決方案。
Evoqua憑借百年水處理企業(yè)的歷史，超過50年的實(shí)驗(yàn)室級水處理經(jīng)驗(yàn)，提供一系列成熟的水純化系統(tǒng)，旨在確保純水及超純水的水質(zhì)穩(wěn)定。通過合理的解決方案， Evoqua幫助客戶生產(chǎn)他們所需相應(yīng)規(guī)格的純水和超純水，確保用水滿足客戶的關(guān)鍵應(yīng)用。Evoqua的純水及超純水系統(tǒng)包括多種型號、多種產(chǎn)水量，滿足不同客戶的需求。

Evoqua純水機(jī)超純水系統(tǒng)系列如下：