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純水連環(huán)話① | 有趣的反滲透
由于水源中含有各種大小雜質(zhì)，因此，不論在生活中為了喝到干凈的、健康的水，或者是實(shí)驗(yàn)室中需要使用純凈的水，我們會使用各種水純化組件。而其中RO反滲透技術(shù)，在生活中和實(shí)驗(yàn)室中都有著廣泛的應(yīng)用，它的特別之處，在于它的過濾方式。
生活中的滲透現(xiàn)象
愛做飯的朋友，應(yīng)當(dāng)深諳滲透原理。用鹽水腌蘿卜，可以去除掉蘿卜中的水分，讓蘿卜變得更脆爽。
所謂的滲透原理，其實(shí)就是兩邊滲透壓的不同，一般情況下，濃度越高的液體，滲透壓就越大，那么水分就會從濃度高的地方，流向濃度低的地方，從而讓兩邊的滲透壓逐漸達(dá)到平衡。
這也就是為什么高濃度鹽水，能夠滲透掉蘿卜中的水分，并且鹽濃度越高，滲透出的水分也越多。
反方向的水
而反滲透技術(shù)，也是通過主要半透膜兩邊的壓力差形成的。區(qū)別在于，在反滲透技術(shù)中，溶劑的運(yùn)動方向是相反的。
也就是說，當(dāng)壓力高于自然滲透壓時(shí)，是水分子就能通過膜孔，從而達(dá)到過濾水中雜質(zhì)的效果，像水中的無機(jī)物、有機(jī)物、細(xì)菌和顆粒等等，被半透膜過濾掉了。因?yàn)榉礉B透去除污染物的效果很強(qiáng)，很多家庭的凈水器都使用了反滲透凈水系統(tǒng)。
比如需要連接電源和下水口的廚下凈水器，就有很大可能是反滲透凈水系統(tǒng)。原因是需要有電動泵，為系統(tǒng)提供反滲透壓力，并且系統(tǒng)會產(chǎn)水廢水。
實(shí)驗(yàn)室中的反滲透系統(tǒng)
除了家用的反滲透系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室純水制備工藝中，反滲透也有著非常廣泛的應(yīng)用。幾乎所有的實(shí)驗(yàn)室純水系統(tǒng)中，都需要利用反滲透技術(shù)，對自來水進(jìn)行初步純化。這正是因?yàn)榉礉B透技術(shù)有異于其它純化技術(shù)顯著優(yōu)勢。
從下圖我們可以看到，RO反滲透技術(shù)對于源水中常見的離子、有機(jī)物、顆粒物、膠體、細(xì)菌和病毒等污染物，都有比較好的去除效果，并且去除率能到到95%以上。
因此反滲透技術(shù)非常適合作為初步純化的組件。在實(shí)驗(yàn)室中常見的“三級水"、“反滲透水"、“RO水"指的就都是經(jīng)過RO反滲透技術(shù)過濾過的純水啦。
純水的應(yīng)用
以常規(guī)供水應(yīng)用為例，一般屬于三級純水，只需要去除大部分的各種不同類別的污染物，降低硬度，避免設(shè)備結(jié)垢、管路堵塞即可。
一般實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的要求，則在三級純水之上，不僅要去除明顯的污染物，還需要再去除水中含有的相關(guān)離子，以減少離子對實(shí)驗(yàn)的干擾。
針對關(guān)鍵的分析應(yīng)用，對水質(zhì)的要求更高，需要一級超純水。像比較常見的HPLC等痕量分析實(shí)驗(yàn)，必須去除痕量離子、痕量有機(jī)物、顆粒物，以提高痕量分析精度和再現(xiàn)性。
而生命科學(xué)相關(guān)的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)，要求比一級超純水的要求還要高，需要進(jìn)一步去除所敏感的雜質(zhì)，比如微生物、內(nèi)毒素、核酸酶等生物負(fù)載。
總結(jié)
RO反滲透技術(shù)，能夠非常容易就制備出三級純水，也就是我們常說的RO水。而諸如二級純水和一級超純水，甚至是超一級水，都是在純化設(shè)備下游增加另外的純化組件，一步一步去除雜質(zhì)后提取出來的。通過這樣一項(xiàng)技術(shù)獲得的純水，最終雜質(zhì)去除率能夠高達(dá)95%~98%左右。