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ELGA超純水機實時在線監測TOC

發表時間:2014-10-09 14:37:47

  ELGA超純水機在分子生物學科研領域有著舉足輕重的作用。衡量純水的指標一般有電阻率、總有機碳(TOC)、細菌及熱源等等。其中有機碳含量會直接影響實驗的檢測結果和重復性,并會破壞純水系統的反滲透膜和樹脂功能,增加細菌生長。為了確保水中的有機物保持在實驗要求以內,科研工作需要對實驗室純水機系統中的總有機碳即TOC進行監測?傆袡C碳的監測必須能夠提供可靠準確的參數,使研究人員的實驗不受到有機物的影響。

  水中的有機物

  原水中的有機物可通過自然或人為產生,自然產生的有機物可由腐蛀的植物或酸性液體產生,此外,細菌、生物及其副產品都可增加水中的有機物。人為添加的有機物包括工業及家用肥料,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,塑料管道及水箱會增加水中的有機物,其它處理如加氯及臭氧系統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)和揮發性有機碳(VOC)。在線監測的總有機碳(TOC)不區分POC/DOC/VOC。盡管總有機碳不提供準確的有機物組合,但總有機碳參數是最接近的有機物指標,因此總有機碳參數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含量已經達到域值,在線監測便能及時提示用戶。理想的監測是可提供快捷、高靈敏度、低成本的在線監測。如何才能達到以上的要求,我們先看看幾種不同的有機碳監控方式。

  不同種類的總有機碳監測

  大型工業系統中的總有機碳監測系統是精密而昂貴的,而且體積較大,不適用于實驗室純水系統。在1994年英國ELGA公司首先推出第一臺擁有總有機碳在線監測的實驗室純水系統后,其它純水系統制造公司亦相繼推出不同設計的系統。所有的在線監測都采用同一個基本原理:純水經過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,而二氧化碳會使水的電導率提升,總有機碳的參數就可從電導率的轉變進行測量。與ELGA的超純水系統PURELABUltra內置的總有機碳監測相比,其它制造商提供的總有機碳監測系統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生的一系列弱點。

  ELGA的總有機碳監測把所有的水通過在線紫外燈及電阻表,作出測試及監控,達到顯示參數的連續性?傆袡C碳參數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,必有數分鐘的距離。所以,如用此種總有機碳監測,顯示的數據便不是連續性的。

  總有機碳監測的反應時間

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

  相反,如選用旁路的工業總有機碳監測系統,就不能達到理想的效果。另外,用旁路的總有機碳監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過測試及記錄,注入甲乙酮的位置是根據測試取樣點而定的。

  除了ELGA超純水機以外的所有總有機碳監測,遇到突發的有機物污染都沒法實時顯示在面板上提示用戶。它們一般需要最少5分鐘才可探測到有機物的轉變。而有機物對很多實驗都有影響,用戶都要求實驗室純水系統擁有準確的總有機碳監測。但到現時為止,只有ELGA的總有機碳監測可提供一個在線,實時及準確的探測,及時提醒用戶,讓用戶確實知道使用中的純水是否受到有機物的污染。

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