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Princípio de processo de equipamento de água ultrapura em laboratório
Datas:2025-10-09Leia:2
O equipamento de água ultrapura para laboratório é um equipamento profissional para remover várias impurezas da água através de um processo de tratamento em vários estágios, com uma resistência de saída final de até 18,2 MΩ · cm de água ultrapura. Seu princípio de processo baseia-se principalmente em tecnologias como filtragem física, separação de membrana e troca iónica, e a seguir descreveremos detalhadamente o princípio de funcionamento de cada fase.
I. Visão geral dos princípios básicos de funcionamento
Os equipamentos de água ultra-pura de laboratório geralmente usam um processo de tratamento em vários estágios, incluindo quatro fases principais de pré-tratamento, osmose inversa, troca iónica e tratamento final. A água da torneira elimina primeiramente partículas maiores, suspensões e substâncias orgânicas parciais através da unidade de pré-tratamento, em seguida, entra na unidade de osmose inversa para a remoção de retenção de substâncias iónicas e substâncias macromoleculares na água, depois purifica e ultrapurifica os íons mínimos restantes através da unidade de troca iónica e, finalmente, garante que os micróbios, substâncias orgânicas e termogênicos na água ultrapura atendam a todos os tipos de aplicações experimentais.
Principios detalhados de cada fase do processo
1 - Fase de pré-tratamento
O pré-tratamento é o primeiro processo de preparação de água ultrapura, com o objetivo principal de remover a lama, a ferrugem, os colóides, as suspensões, a coloração, o odor e os compostos orgânicos bioquímicos contidos na água crua. Os sistemas comuns de pré-tratamento consistem em filtros de areia de quartzo, filtros de carbono ativo e filtros de precisão. Quando a dureza na água crua é alta, o amortecedor de água totalmente automático também é usado para reduzir a dureza da água, o que protege eficazmente a membrana de osmose inversa subsequente e prolonga sua vida útil.
Fase de osmose inversa (RO)
A osmose inversa é a unidade central de tratamento de equipamentos de água ultrapura, cujo princípio básico é aplicar uma pressão maior do que a pressão de penetração natural (geralmente de 6 a 20 kg) no lado da água crua, permitindo que as moléculas de água se infiltrem inversamente do lado de alta concentração para o lado de baixa concentração. A membrana de osmose inversa é extremamente pequena (cerca de 0,0001 mícrons), capaz de capturar bactérias, vírus, metais pesados e matérias orgânicas de forma eficiente, e a taxa de dessalinização geralmente é ≥ 98%. Como a abertura da membrana de osmose inversa é muito menor do que centenas ou até milhares de vezes do vírus e bactérias, vários vírus, bactérias, metais pesados, solúveis sólidos, matérias orgânicas poluentes, íons de cálcio e magnésio simplesmente não podem passar pela membrana de osmose inversa para alcançar o objetivo de purificação da qualidade da água.
3 Fase de troca iónica
A tecnologia de troca iónica é usada para remover ainda mais íons em traços que permanecem após o tratamento com osmose inversa. Seu princípio é usar a resina de troca de catiões para remover os catiões da água e liberar H +, a resina de troca de aniões para remover os aniões e liberar OH-, H + e OH - se ligam para gerar água pura. A resina de troca catiônica (por exemplo, tipo sulfônico) adsorbe os isocatiões de Ca ² A A A A, Mg2 ² na água e libera H A A A A A resina de troca catiônica (por exemplo, tipo sulfônico) libera H+); A resina de troca aniônica (como o tipo de amônio trimestral) adsorbe aniões como Cl-, SO4²-, liberando OH-, e, finalmente, H+ e OH- se combinam para gerar H₂O para obter a desionização.
Tecnologia de Electrodeionização (EDI)
EDI é uma tecnologia avançada que combina orgânicamente a tecnologia de separação de membrana eletrososêmica com a tecnologia de troca iónica. O reator de membrana EDI é composto principalmente de membranas de troca de íons, câmaras de água concentrada, membranas de troca de íons, câmaras de água doce e eletrodos positivos e negativos. Sob o efeito do campo elétrico de corrente contínua, os catiões e aniões da resina de troca iônica na câmara de água doce migram ao longo do canal constituído pela resina e pela membrana, respectivamente, para os polos negativos e positivos, os catiões através da membrana de troca iônica e os aniões através da membrana de troca iônica, respectivamente, entram na câmara de água concentrada para formar água concentrada. Ao mesmo tempo, os catiões e aniões na água de entrada EDI trocam íons de hidrogênio e íons de hidrogênio na resina de troca iônica, formando água ultrapura. A corrente ultraextrema permite que grandes quantidades de íons de hidrogênio e de hidrogênio produzidos pela eletrólise da água regenerem continuamente a resina de troca iônica.
Processo de processamento terminal
Após o tratamento dos principais processos mencionados acima, a água ultrapura também precisa ser tratada terminalmente para atingir os padrões de uso em laboratório. Os processos de processamento terminal comuns incluem:
1, bactericida de raios ultravioletas (UV): usar o efeito bactericida de raios ultravioletas para matar os micróbios na água e melhorar a segurança biológica da água ultrapura.
Ultrafiltração: Use um filtro de 0,1 μm ou menor para remover partículas e termogêneos possíveis.
Polimento de mistura: remover mais íons residuais para que a resistência à produção de água alcance 15 a 18,2 MΩ · cm.
Remoção de carbono orgânico total (TOC): redução do teor de substâncias orgânicas na água através de técnicas especiais.
Comparação das Características Técnicas
Cada uma das três principais tecnologias comumente usadas em equipamentos de água ultrapura de laboratório tem características:
Osmose Reversa (RO): pode remover mais de 99% dos sais solúveis, colóides, micróbios e matérias orgânicas, mas não pode remover completamente todos os íons.
Troca iônica: a água produz alta pureza, mas a resina precisa ser regenerada regularmente, o custo operacional é alto e não pode remover os eletrólitos e os micróbios.
Tecnologia EDI: sem regeneração química, pode produzir água ultrapura de alta pureza de forma contínua e estável, reduzindo os custos operacionais e o impacto ambiental.
Os equipamentos de água ultrapura de laboratório modernos geralmente usam uma combinação de várias tecnologias, como a rota de processo de "pré-tratamento - osmose inversa - EDI - tratamento terminal", para aproveitar plenamente as vantagens de várias tecnologias para obter uma produção de água ultrapura eficiente, estável e de baixo custo.
