超纯水RO纯水机是一种利用反渗透(RO)技术生产超纯水的高精度水处理设备,广泛应用于实验室、制药、化工、电子等领域。其核心原理是通过施加高于原水渗透压的压力,使水分子逆着自然渗透方向通过RO膜,而水中的离子、有机物、细菌、病毒等杂质则被截留在膜的另一侧,从而实现水的净化。
该设备通常由预处理系统、RO反渗透系统和后处理系统三部分组成。预处理系统包括多介质过滤器、活性炭过滤器、软水器等,用于去除水中的悬浮物、有机物、余氯和硬度离子,保护RO膜免受污染和堵塞。RO反渗透系统是核心部分,RO膜的孔径极小(仅0.0001微米),能有效截留绝大部分无机盐、重金属和微生物,确保产水的高纯度。后处理系统则进一步去除残留的微量离子和有机物,通常采用EDI(电去离子)技术、紫外线杀菌、超滤或混床离子交换等方式,使产水电阻率达到18.25MΩ·cm(25℃)以上,满足超纯水标准。
一、预处理系统(Pre-treatment System)
目的:保护核心的RO膜,去除对RO膜有害的杂质。
PP棉滤芯(聚丙烯熔喷滤芯):
功能:过滤水中的大颗粒悬浮物、泥沙、铁锈、胶体等,孔径通常为5μm或1μm。
作用:防止后续滤芯和RO膜堵塞。
颗粒活性炭滤芯(GAC):
功能:吸附水中的余氯、氯胺、有机物、异味、色素等。
作用:保护RO膜免受氧化损伤(氯会破坏RO膜的聚酰胺层)。
压缩活性炭滤芯(CTO)或小颗粒活性炭:
功能:进一步深度吸附小分子有机物、农药残留、部分重金属等。
作用:提高吸附效率,确保余氯完q去除。
注:部分高d系统可能增加软化树脂滤芯,用于去除钙、镁离子,防止RO膜结垢。
二、反渗透系统(RO System)——核心脱盐单元
目的:去除水中绝大部分离子、有机物、微生物、胶体等,产出生化级纯水(RO水)。
RO增压泵(高压泵):
功能:提供足够的压力(通常60~80 psi),克服渗透压,驱动水分子通过RO膜。
类型:多为静音泵或立式多级离心泵。
反渗透膜(RO Membrane):
功能:利用半透膜的选择透过性,在压力驱动下,允许水分子通过,而截留95%~99%的离子、有机物、细菌、病毒、胶体等。
材质:通常为聚酰胺复合膜(TFC)。
形式:卷式膜元件。
进水电磁阀:
功能:控制进水通断,系统启动时打开,停机时关闭。
冲洗电磁阀:
功能:在开机和关机时自动打开,用进水冲洗RO膜表面,冲走浓缩物,延长膜寿命。
废水调节阀/流量限制器:
功能:控制废水排放量,调节系统的水回收率(通常30%~50%),维持RO膜所需的工作压力。
压力开关/液位开关:
功能:监测进水压力和储水桶液位,实现缺水保护和自动启停。
三、纯水储存系统(RO Water Storage)
压力储水桶(Pure Water Tank):
功能:储存RO膜产出的纯水,内部有橡胶气囊,利用气压将水压出。
作用:平衡产水与用水需求,减少RO膜频繁启停。
储水桶压力表(可选):
功能:显示储水桶内气囊压力,正常值通常为6~8 psi(空桶时)。
桶内空气消毒装置(可选,如臭氧):
功能:防止储水桶内滋生细菌。
四、超纯化系统(Ultra-purification System)——深度纯化单元
目的:将RO水进一步纯化为超纯水,去除残留的微量离子、有机物、热原、RNase/DNase等。
核级离子交换树脂柱:
功能:通过离子交换作用,去除水中残留的微量阴阳离子,使电阻率达到18.2 MΩ·cm。
材质:高纯度、低TOC的混床树脂。
紫外光(UV)灯:
功能:
185nm UV:将水中的有机物氧化分解为CO₂和H₂O,降低TOC(总有机碳)。
254nm UV:破坏微生物的DNA/RNA,杀菌消毒,并分解臭氧。
位置:通常位于超纯化柱前后。
超滤膜(UF Membrane):
功能:截留热原(内毒素)、RNase、DNase、细菌、病毒等大分子物质,产水可用于分子生物学实验。
截留分子量:通常为10,000 Da(10 kDa)。
终端微滤器(0.22μm或0.45μm):
功能:作为最后一道屏障,过滤可能脱落的树脂颗粒或管道中的微粒,确保产水无菌。
五、管路与控制系统
管路系统:
材质:食品级PE、PU或PVDF管,确保低析出、无污染。
连接:快插接头,便于维护。
控制系统(微电脑控制器):
功能:集成控制整个系统运行,包括:
自动制水、停机、冲洗。
实时显示进水压力、RO水/超纯水电导率/电阻率、TOC值、水温、耗材寿命等。
故障报警(如缺水、低压、耗材到期、水质超标)。
数据记录与远程监控(高d型号)。
取水装置:
取水手柄/按钮:控制超纯水的取用。
取水口:通常为鹅颈式,可调节高度,避免二次污染。
六、在线监测仪表
电导率/电阻率仪:
位置:RO水出口、超纯水出口。
功能:实时监测水质,RO水电导率通常<10μS/cm,超纯水电阻率≥18.0 MΩ·cm。
TOC检测仪(可选,高d机型):
功能:在线监测水中有机物含量,确保TOC<10 ppb。
温度传感器:
功能:补偿电导率测量受温度影响,确保数据准确。