實驗室超純水機故障分析與對策

摘要 超純水工藝原理及選型。以德國曼默博爾公司(Membra Pure GmbH)超純水機為例,給出超純水機使用中遇到的故障及相應解決思路。

一、前言
 
隨著材料科學技術的進步,開拓了新材料的應用范圍,推動了新材料向更高、更新、更純方向發展。也促使人們對各類新材料的研究朝著微觀化的方向發展。從而推動很多研究機構、檢測中心對化學試劑或原輔材料及產品中的雜質含量的要求達到了 10-6 或 10-9 級,有的甚**達到 10-12 級,如微電子、超導材料、生命科學等研究領域。在從事材料分析和研究過程中,往往離不開水。因此,對水中包括可溶性無機物、有機物、顆粒物、微生物、可溶性氣體等雜質的要求,提到了**的高度。超純水技術的出現,就為徹底處理這些雜質提供了可能。
 
二、超純水的工藝原理
 
在材料、生物工程分析和研究等領域主要用水有純水和超純水。水質的提純或純化過程大致分為 4 大步,預處理(低級凈化)、反滲透(生產出純水),離子交換(可生產出 18.2 MΩ· cm 超純水)和終端處理(生產出符合實驗室用特殊要求的超純水)。其中離子交換就是水中的正離子與離子交換樹脂中的氫離子交換,水中的負離子與離子交換樹脂上的 OH-離子交換,從而達到純化水的目的。通過離子交換去除離子,理論上幾乎能去除所有的離子物質,在室溫 25 ℃時,出水電阻率達到
18.2 MΩ·cm。
 
具體到實驗室用水時,經過離子交換的水往往還達不到提純去除雜質的要求,特別是要與 ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,電感耦合等離子體質譜法),這種比
較靈敏的應用一起結合時,就需使用帶有某種特殊需求(超低有機、無菌等)的超純化柱的超純水機。
 
三、超純水機選型
 
通過引進德國曼默博爾公司(Membra Pure GmbH)超純水機,在實踐中認為,大家在選購實驗室級純水機的過程中,除了要考慮產品的品牌、性能指標、設備零件備件質量、價格因素外,還有一個重要的因素就是要易于維護。因為純水機有別于其他實驗室分析儀器,它主要是利用濾柱濾芯起過濾作用。既然是過濾,那就有一定的使用壽命,到期時必須更換,否則電阻率及雜質等是不能符合要求的。更換這些濾芯,就像使用打印機墨盒一樣要使用者自己定期更換。如果更換過程過于復雜,勢必會浪費分析人員大量的精力和時間。所以超純水機的使用可靠性,易于維護的程度和更換濾芯的方便與否,與知名品牌、良好的性能指標、備件易采購且質量穩定、價格有競爭優勢等因素同等重要。
 
四、超純水機故障分析及解決對策
 
實驗室用超純水機作為分析輔助儀器,越來越在研究機構和檢測中心等單位普及并使用,無論是進口還是國產的純水機,其原理都一樣,功能大同小異。所以,純水機的常見故障與分析也基本雷同。
 
1.超純水機的增壓泵不啟動不制水
 
檢查電源插頭和保險管及槍頭觸動開關,根據超純水機液晶面板的系統提示進行下一步檢查。如系統自檢正常,那么通過聽聲音和用手或起子等手段對增壓泵是否運轉進行檢查。如不運轉,檢查超純水機增壓泵供電電路和系統控制主板是否正常。主板正常,更換合適的增壓泵。曼默博爾超純水機采用原裝美國的交流增壓泵,由于國內超純水機市場已無該型增壓泵,因此自行改進可直流供電的并使用直流增壓泵。否則,更換系統控制主板。
 
2.超純水機增壓泵正常運轉但不制水
 
對超純水機前級水箱或來源水管進行檢查。如有水,對進水電磁閥檢查,若電磁閥故障無法進水,請更換之。檢查濾芯或純化柱出水端口,如無水,應考慮時堵塞故障,更換濾芯或純化柱。
 
3.超純水機的增壓泵正常運轉但出水量小或無水壓
 
檢查濾芯或純化柱是否堵塞,如它們端口出水正常,就檢查出水槍頭是否有松動,如松動超純水機管路就會有空氣而造成出水不正常。槍頭無松動,檢查終端過濾芯是否堵塞或松動,如堵塞更換終端過濾器或濾芯。
4.出水電阻率不穩定或達不到 18.2 MΩ·cm
 
檢查超純水柱使用時間,如使用時間較短,先開機進行超純水機內循環,等電阻率穩定為合格后即可使用。如經內循環,電阻率仍無法穩定,則更換超純水柱。更換純化柱仍無法解決,考慮檢查超純水機電阻率傳感器是否被污染或損壞。
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