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實驗室純水制備小常識

[2011/8/12]

　　原水中的有機物可通過自然或人為產(chǎn)生，自然產(chǎn)生的有機物可由腐蛀的植物或酸性液體產(chǎn)生，此外，細菌、生物及其副產(chǎn)品都可增加水中的有機物。人為添加的有機物包括工業(yè)及家用肥料，如清潔劑、溶劑、油、化肥及殺蟲劑。當過濾器處理水中雜質的同時，塑料管道及水缸會增加水中的有機物，其它處理如加氯及臭氧系統(tǒng)亦可增加水中的有機物。

　　處理原水中的雜質，可通過反滲透、微濾、離子交換、吸附及紫外光等方法。大部分的雜質可用一種或多種處理方法去除，但總有機碳和這些雜質有什么關系呢?

　　總有機碳

　　總有機碳分為顆粒有機碳(POC)，溶解有機碳(DOC)和揮發(fā)性有機碳(VOC)。在線監(jiān)測的總有機碳(TOC)不區(qū)分POC/DOC/VOC。盡管總有機碳不提供準確的有機物組合，但總有機碳參數(shù)是最接近的有機物指標，因此總有機碳參數(shù)可保證水中的總有機碳在實驗要求的范圍以下。一旦水中TOC含量已經(jīng)達到域值，在線監(jiān)測便能及時提示用戶。

　　最理想的監(jiān)測是可提供快捷、高靈敏度、低成本的在線監(jiān)測，如何才能達到以上的要求，我們先看看不同種有機碳監(jiān)控方式。

　　不同種類的總有機碳監(jiān)測

　　大型工業(yè)系統(tǒng)中的總有機碳監(jiān)測系統(tǒng)是精密而昂貴的，而且體積較大，不適合用于實驗室純水系統(tǒng)。

　　在1994年英國ELGA公司首先推出第一臺擁有總有機碳在線監(jiān)測的實驗室純水系統(tǒng)后，其它純水系統(tǒng)制造公司亦相繼推出不同設計的系統(tǒng)。

　　所有的在線監(jiān)測都采用同一個基本原理：純水經(jīng)過185nm

　　波長的紫外光燈會制造氧化有機物，此氧化過程將有機碳轉化為二氧化碳，而二氧化碳會令水的電導率提升，總有機碳的參數(shù)就可從電導率的轉變進行測量。

　　與ELGA的超純水系統(tǒng)PURELABUltra

　　內置的總有機碳監(jiān)測相比，其它制造商提供的總有機碳監(jiān)測系統(tǒng)無論從價位還是可測試范圍都比較低，且較易損壞。除此之外，還有許多由設計方面產(chǎn)生的一系列弱點。

　　ELGA

　　的總有機碳監(jiān)測監(jiān)測把所有的水通過在線的紫外燈及電阻表，作出測試及監(jiān)控，達到顯示參數(shù)的連續(xù)性？傆袡C碳參數(shù)亦會實時顯示在版面上。

　　而其它實驗室純水機制造商的總有機碳監(jiān)測都采用旁路測試。它們在每一段預定時間內把純水從旁路引到紫外光反應盒內，待水中的有機物氧化成二氧化碳。由二氧化碳產(chǎn)生的電阻率差異在反應盒內或另一外置的電阻表測量。但事實上由純水開始進入反應盒內，到相差的電阻率測試，必有數(shù)分鐘的距離。所以，如用此種總有機碳監(jiān)測，顯示的數(shù)據(jù)便不是連續(xù)性的。

　　TOC要求：ELGATOC監(jiān)測，PURELABUltra，其它TOC監(jiān)測，其它品牌

　　種類：連續(xù)性，在線連續(xù)性，旁路，非連續(xù)性

　　價格：低，低，中

　　消耗品：低，沒有，高

　　反應時間：快<1min，快，連續(xù)性慢，(高至九分鐘)

　　準確性：2ppbor10%，2ppbat<10ppb，2ppb

　　量度范圍：1–10ppb，1–200ppb，1–999ppb

　　測試用水量：盡低，沒有，低

　　樣本量：盡大，所有產(chǎn)水，小

　　死水位置：沒有，沒有，有

　　校正：有，有，有

　　表1:ELGA的總有機碳監(jiān)測及其它總有機碳監(jiān)測的功能比較

　　總有機碳監(jiān)測的反應時間

　　實驗室的總有機碳系統(tǒng)相對于工業(yè)系統(tǒng)來說其出水量較少，因此需要連續(xù)顯示產(chǎn)水前的總有機碳數(shù)值，才可確保用戶實驗過程中不會受有機物質的影響。要達到有連續(xù)測試的功效，電阻表是最好的選擇。ELGA的總有機碳監(jiān)測就是這樣的在線及實時監(jiān)控系統(tǒng)，所有的純水都通過測試。

　　相反，如選用旁路的工業(yè)總有機碳監(jiān)測系統(tǒng)，就不能達到理想的效果。另外，用旁路的總有機碳監(jiān)測亦需時間將樣本從純水管道引入反應盒(1–3分鐘)以及完成氧化過程(3分鐘)后，總有機碳的數(shù)值才能顯示到面板上。也就是說，如果純水中的有機物有任何變化，從探測到有數(shù)值顯示到面板需3至9分鐘，用戶是不可能實時得知水中有機物的増加或減少。

　　為了引證在線及實時探測的重要性，我們用了ELGA及其它總有機碳的監(jiān)測儀作了一個比較。實驗測試在原水中先注入3毫升(100ppm)的有機物甲乙酮，然后在純水出口前取樣本測試。純水中的有機物甲乙酮都經(jīng)過測試及記錄，注入甲乙酮的位置是根據(jù)測試取樣點而定的。

　　提供了一些實驗測試的數(shù)據(jù)。將有機物(甲乙酮)注入原水中，當制備純水時，注入的有機物會進入純水系統(tǒng)內。圖1內綠色的線代表純水出口探測到的有機物。出水點在兩分鐘后見到注入的有機物大量増加。如果用戶現(xiàn)在取水，純水已受有機物的污染。