實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)PK電熱蒸餾水器

 [ 摘要] 實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)與電熱蒸餾水器皆為分析試驗(yàn)室制取純水、超純水的重要常用儀器，若是讀者對(duì)兩種產(chǎn)品的工作原理、產(chǎn)品特點(diǎn)、制水方式等方面的信息了解不夠，很容易在選購(gòu)或使用時(shí)遇到困難，本文將詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)與電熱蒸餾水器產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)和優(yōu)缺點(diǎn)，以加深讀者對(duì)兩種產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)。

        [關(guān)鍵字] 實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī),蒸餾水器,技術(shù)參數(shù),工作原理

引言

        原子吸收、液相色譜、離子質(zhì)譜、分子生物學(xué)、生物化學(xué)等，許多理化及生物分析實(shí)驗(yàn)皆會(huì)用到純水和超純水，國(guó)家為這類分析實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)要求也制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（最新版國(guó)標(biāo)編號(hào)：GB/T 6682-2008）。為達(dá)到分析實(shí)驗(yàn)用水國(guó)標(biāo)要求，滿足實(shí)驗(yàn)需要，應(yīng)對(duì)源水進(jìn)行純化處理。實(shí)驗(yàn)室源水通常為自來水，將自來水凈化為純水或超純水通常有兩種方法：蒸餾法和離子交換法。電熱蒸餾水器以蒸餾法制取純水，實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)一般以離子交換法為終端處理工藝制取純水或超純水。兩種設(shè)備產(chǎn)水均可用于分析實(shí)驗(yàn)，本文將讓實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)與電熱蒸餾水器在：產(chǎn)水水質(zhì)、產(chǎn)水量、節(jié)能環(huán)保、易用性、設(shè)備成本、使用成本等方面進(jìn)行PK，以加深讀者對(duì)兩種產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)。當(dāng)然，在讓二者PK之前，有必要先介紹兩位選手的工作原理及特點(diǎn)。

工作原理

       實(shí)驗(yàn)室電熱蒸餾水器
       蒸餾水器的工作原理很簡(jiǎn)單（可謂一招制敵），即為利用水遇熱氣化遇冷液化的原理，將源水加熱以使水蒸汽快速蒸發(fā)，然后將水蒸汽冷卻凝結(jié)為蒸餾水，由于水中溶解的雜質(zhì)與水沸點(diǎn)不同，從而達(dá)到分離雜質(zhì)與水的目的。自來水一次蒸餾的水為一蒸水，水質(zhì)較差，將一蒸水再次蒸餾得到的水為重蒸水（也稱二蒸水），將重蒸水再次蒸餾得到的水為三蒸水，重蒸水和三蒸水水質(zhì)較優(yōu)。圖1為電熱蒸餾水器工作原理圖。

       實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)
       實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)的工作原理比較復(fù)雜，像流水線作業(yè)，環(huán)環(huán)相扣（可謂套路取勝）。一般實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)都是以離子交換為終端處理工藝，但制備超純水的離子交換樹脂對(duì)給水水質(zhì)要求很高且受自身交換容量的限制，自來水不能直接供給，需用純水為源水；純水的制取一般采用反滲透工藝，反滲透工藝是一種高效的純水處理工藝，可有效濾除源水中的顆粒物質(zhì)、有機(jī)物、無機(jī)鹽、甚至細(xì)菌和病毒，但由于反滲透膜孔徑很?。{米級(jí)膜），且無機(jī)垢容易在膜濃水側(cè)沉淀析出導(dǎo)致膜孔堵塞，如果自來水直接進(jìn)入反滲透膜，反滲透膜會(huì)很快堵塞失效，需要將自來水預(yù)處理合格后供給反滲透膜使用；預(yù)處理主要目的是：過濾較大顆粒雜質(zhì)、降低水的濁度、去除自來水中對(duì)反滲透膜有損害的游離氯、去除自來水中容易在反滲透膜內(nèi)沉淀結(jié)垢的離子（Ca2+、Mg2+等）或添加阻垢劑防止沉淀物析出。由此看來，實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)的工作鏈為：自來水→預(yù)處理→反滲透→離子交換。圖2為濟(jì)南太平瑪環(huán)保設(shè)備有限公司智能型實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)的工作原理圖，具有一定的代表性。

圖2 實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)典型工藝原理圖

產(chǎn)品外觀及技術(shù)參數(shù)

不銹鋼電熱蒸餾水器（以國(guó)內(nèi)某品牌典型不銹鋼電熱蒸餾水器為例）

產(chǎn)品特點(diǎn)：

• 不銹鋼電熱蒸餾水器是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制作，以電熱管為加熱熱源，以普通自來水為原料水和冷卻水，制取蒸餾水的單元設(shè)備；
• 密封性能好，有效地防止蒸汽的外泄；
• 本產(chǎn)品采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼板經(jīng)沖壓、焊接、拋光等工藝制成，具有抗腐蝕、耐老化、操作方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)；
• 本機(jī)斷水器件采用原裝進(jìn)口器件，可靈敏地從第一時(shí)間判斷出設(shè)備斷水情況，迅速切斷加熱電源，性能穩(wěn)定，保證用戶使用放心安全。

技術(shù)參數(shù)：

實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)（以太平瑪智能型實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)為例）

產(chǎn)品特點(diǎn)：

圖4 實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)

        集成預(yù)處理、反滲透、后處理于一個(gè)機(jī)箱，安裝維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)配管科學(xué)；獨(dú)立的電控盒設(shè)計(jì)，完全隔離水路與電控器件，使設(shè)備運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定；美國(guó)進(jìn)口單片機(jī)CPU全自動(dòng)控制，故障自檢聲光報(bào)警系統(tǒng)，LED液晶屏在線顯示產(chǎn)水水質(zhì)，符合人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的人機(jī)操作界面，全防水安全薄膜取水按鍵，最優(yōu)質(zhì)進(jìn)口濾料耗材等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，都只為達(dá)到太平瑪智能系列專業(yè)型實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)的設(shè)計(jì)宗旨：功能齊備、使用安全、操作便捷、品質(zhì)穩(wěn)定、水質(zhì)最優(yōu)。

技術(shù)參數(shù)：

操作說明

不銹鋼電熱蒸餾水器

1、使用：
（1）先將放水龍頭關(guān)閉，然后將冷卻水源從進(jìn)水控制龍頭引入冷凝管進(jìn)水口，通冷凝管從出口流入漏斗，注入蒸發(fā)鍋中，直至水位上升到稍高于玻璃水位鏡底部，暫將水源龍頭關(guān)閉。
（2）通電加熱。
（3）當(dāng)鍋內(nèi)水即將沸騰時(shí)，接通冷卻水源，開始少量向鍋內(nèi)注水，隨著水的沸騰，逐漸調(diào)大冷卻水的流量，至鍋內(nèi)水微沸為止。此時(shí)，開始出蒸餾水。
（4）每次試用時(shí)，前30min的蒸餾水棄去。

2、注意事項(xiàng)：
（1）使用完應(yīng)將剩水排凈，并清洗干凈，保持干燥清潔，下次使用時(shí)更換新水以保證水質(zhì)。
（2）回水管注水口應(yīng)對(duì)準(zhǔn)漏斗注水孔，如有誤差，應(yīng)將回水管拆下調(diào)正，裝正再用。
（3）定期清除蒸發(fā)鍋內(nèi)壁、電熱管表面、冷凝器內(nèi)壁、冷凝管表面及冷凝器出水管中的水垢，避免影響冷凝效果，降低熱效率和堵塞管路，減少使用壽命。
（4）每次使用完時(shí)注意先斷電后斷水源。
（5）蒸餾水器正在工作時(shí)，外表面溫度較高，切勿接觸，防止?fàn)C傷。
（6）橡膠密封圈使用久后會(huì)老化，應(yīng)及時(shí)更換，否則蒸餾水器漏水，影響蒸餾水質(zhì)，也影響環(huán)境衛(wèi)生。
（7）蒸餾水器必須由專人負(fù)責(zé)操作，調(diào)換新操作人員時(shí)必須詳細(xì)交代清楚。

實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)

開機(jī)：
（1）開啟不銹鋼進(jìn)水球閥，接通水源，通水10~20秒后接通電源，開啟機(jī)器后面板“電源開關(guān)”，設(shè)備人機(jī)界面“電源”、“進(jìn)水閥”、“沖洗閥” 、“高壓泵”指示燈點(diǎn)亮，本機(jī)即啟動(dòng)運(yùn)行并進(jìn)入沖洗狀態(tài)，沖洗90秒后，設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入制水狀態(tài)。
（2）本機(jī)每次開機(jī)時(shí)會(huì)自動(dòng)沖洗RO膜（UF膜）90秒，同時(shí)“沖洗閥”指示燈點(diǎn)亮。90秒后停止沖洗，“沖洗閥”指示燈自動(dòng)熄滅。
（3）開機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，壓力純水桶滿水，“滿水”指示燈點(diǎn)亮，本機(jī)自動(dòng)停機(jī)，“進(jìn)水閥”和“高壓泵”指示燈熄滅；取水后純水桶水位下降，本機(jī)自動(dòng)開機(jī)制水。

關(guān)機(jī)：
太平瑪實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)具有全自動(dòng)功能，當(dāng)機(jī)器制水至壓力純水桶滿水時(shí)，太平瑪實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)“滿水”指示燈點(diǎn)亮，設(shè)備自動(dòng)停機(jī)。 用戶每天下班關(guān)機(jī)時(shí)，先關(guān)閉設(shè)備后面板電源開關(guān)，再關(guān)閉不銹鋼進(jìn)水球閥。 注：超純水機(jī)不宜長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)不用，超純水機(jī)安裝后若是閑置不用，應(yīng)定期(夏季3天，冬季5天)放取UP超純水（2~3升/次)以沖走細(xì)菌等微生物。

取水：
（1）純水取用： 輕按“RO”按鍵，RO取水嘴即可取用RO純水，再按即可關(guān)閉。
（2）超純水取用：（若是TED3系列純水機(jī)，則無法取用UP超純水。） 輕按“UP”按鍵，UP取水嘴即可取用UP超純水，同時(shí)本機(jī)控制面板上部的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀顯示此時(shí)管路內(nèi)的UP產(chǎn)水水質(zhì)，再按即可關(guān)閉。

PK結(jié)果

通過上述對(duì)實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)和電熱蒸餾水器的介紹，我們對(duì)二者已經(jīng)有了一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，下面我們將在如下方面讓二者進(jìn)行PK，看一看它們各自的優(yōu)劣所在。

1、工作原理
　　電熱蒸餾水器工作原理簡(jiǎn)單，從源水到產(chǎn)品水之間中間環(huán)節(jié)較少，產(chǎn)水水質(zhì)雖然不高但水質(zhì)穩(wěn)定性較好；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)工作原理先進(jìn)，產(chǎn)水水質(zhì)很高，但從源水到產(chǎn)品水之間中間環(huán)節(jié)較多，任一環(huán)節(jié)水質(zhì)出現(xiàn)問題都會(huì)影響后級(jí)產(chǎn)水水質(zhì)，水質(zhì)會(huì)隨著耗材的使用壽命逐漸降低。工作原理方面，雙方打成平手。
　　電熱蒸餾水器：★★★
　　實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：★★★

2、外觀結(jié)構(gòu)
　　電熱蒸餾水器一般為不銹鋼材質(zhì)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為外露式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工業(yè)品外觀感較強(qiáng)；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)一般為碳鋼噴塑結(jié)合工程塑料材質(zhì)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外部有人機(jī)界面、取水口、水電接口等，功能模塊內(nèi)藏于產(chǎn)品機(jī)殼內(nèi)部，儀器設(shè)備外觀感強(qiáng)?？偟恼f來，實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)更適合實(shí)驗(yàn)室工作環(huán)境。
　　電熱蒸餾水器：★★★
　　實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：★★★★

3、設(shè)備使用
　　從上述電熱蒸餾水器和實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)的使用說明中可以看出，電熱蒸餾水器必須由專人負(fù)責(zé)操作，設(shè)備開機(jī)、停機(jī)操作步驟較多，操作繁瑣，誤操作率較高；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)無需專人負(fù)責(zé)操作，設(shè)備全自動(dòng)運(yùn)行，按鍵取水，操作簡(jiǎn)單便捷，一般不會(huì)有誤操作。另外，電熱蒸餾水器產(chǎn)水有一定的溫度，需提前制取。實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)產(chǎn)水水溫與給水水溫相同，可隨制隨取。這一回合實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)完勝電熱蒸餾水器。
　　電熱蒸餾水器：★★
　　實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：★★★★★

4、設(shè)備維護(hù)
　　電熱蒸餾水器需要定期清除水垢及更換密封墊等易耗件，且清洗水垢工作量較大、強(qiáng)度較高，對(duì)清洗技術(shù)性要求較高；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)也需要定期更換過濾耗材，且耗材品種較多（預(yù)處理濾芯、反滲透膜、純化柱等），但相對(duì)操作難度較低。這一回合二者打成平手。
　　電熱蒸餾水器：★★★
　　實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：★★★

5、安全性能
　　電熱蒸餾水器使用220VAC（或380VAC）交流電為電源，功率為幾千瓦至十幾千瓦不等，存在缺水干燒和結(jié)垢堵塞管道的安全隱患，工作時(shí)，外表面溫度較高，易發(fā)生燙傷；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)雖然也使用220VAC交流電為電源，但電源進(jìn)入設(shè)備后隨即變壓為24VDC安全電壓，功率為幾十瓦至兩三百瓦，沒有加熱，只是水壓需要提升較多，有一定的泄漏幾率，安全性能較電熱蒸餾水器高。
　　電熱蒸餾水器：★★
　　實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：★★★★

6、節(jié)能環(huán)保
　　節(jié)能環(huán)保方面，同等產(chǎn)水量的電熱蒸餾水器功耗很高（幾千瓦至十幾千瓦不等），冷卻水耗用量一般為1:14左右（即：產(chǎn)1升蒸餾水需耗用14升冷卻水），節(jié)能環(huán)保性很差；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)功耗僅幾十瓦，產(chǎn)水與廢水排放比例為1:2~3左右（即：產(chǎn)1升純水需排放約2~3升廢水），相對(duì)節(jié)能環(huán)保性很好。
　　電熱蒸餾水器：★
　　實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：★★★★

7、購(gòu)買成本
　　電熱蒸餾水器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、配置簡(jiǎn)單，相應(yīng)設(shè)備制造成本較低，設(shè)備采購(gòu)成本也較低。一般實(shí)驗(yàn)室用電熱蒸餾水器產(chǎn)水量有5升/小時(shí)、10升/小時(shí)、20升/小時(shí)三種規(guī)格，其采購(gòu)價(jià)格分別為1000.00、1200.00、1500.00左右（備注：僅指國(guó)產(chǎn)不銹鋼電熱單蒸蒸餾水器，若需要水質(zhì)更優(yōu)的雙蒸、或石英亞沸蒸餾水器，價(jià)格更高。）；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)（以國(guó)產(chǎn)水質(zhì)與蒸餾水基本相同純水機(jī)型為例，水質(zhì)更高的超純水機(jī)型價(jià)格更高。）相應(yīng)產(chǎn)水量機(jī)型的采購(gòu)價(jià)格大約在6000.00～9000.00不等。這一回合電熱蒸餾水器勝出。
　　電熱蒸餾水器：★★★★★
　　實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：★★

8、使用成本
　　設(shè)備購(gòu)買是用來使用的，就像汽車，買車和養(yǎng)車的費(fèi)用是兩個(gè)完全不同的概念，我們?cè)谫I車時(shí)需要兩方面都考慮，蒸餾水器和實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)同樣如此。那么，以10升/小時(shí)產(chǎn)水量為例，蒸餾水器和實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)哪個(gè)使用成本更低呢？

        首先看一看使用成本的組成部分，主要包括：設(shè)備折舊、水電成本、耗材成本。

        為了比較精確的計(jì)算，以設(shè)備最長(zhǎng)使用壽命為比較時(shí)間段，一般使用頻率下，電熱蒸餾水器工作壽命為2～3年，實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)工作壽命為4～6年，這里比較6年平均的使用成本二者各為多少。

        設(shè)備折舊：要滿足6年使用需求，需采購(gòu)兩臺(tái)電熱蒸餾水器，采購(gòu)成本為2400.00元左右，電熱蒸餾水器設(shè)備折舊為400.00元/年；而實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)僅需采購(gòu)一臺(tái)，采購(gòu)成本為6500.00元左右，設(shè)備折舊為1250.00元/年。

        水電成本（假設(shè)設(shè)備每天工作4小時(shí)，每周工作5天，電費(fèi)為1.00元/度，水費(fèi)為2.50元/噸）：電熱蒸餾水器：每小時(shí)電耗為7.5KW，每小時(shí)水耗150升，則6年電耗6×52×5×4×7.5＝46800KW，6年水耗6×52×5×4×（150/1000）＝936噸。每年電費(fèi)為46800×1.00/6=7800.00元，水費(fèi)為936×2.50/6=401.25元；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：每小時(shí)電耗為60W，每小時(shí)水耗40升，則6年電耗6×52×5×4×0.06＝374.4KW，6年水耗6×52×5×4×（40/1000）＝294.6噸。每年電費(fèi)為374.4×1.00/6=62.4元，水費(fèi)為294.6×2.50/6=122.75元。綜合起來，電熱蒸餾水器一年水電成本為7800.00＋401.25＝8201.25元/年；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)一年的水電成本為62.4＋122.75=185.15元/年。

        耗材成本：電熱蒸餾水器沒有耗材，6年可能需要更換2～3次發(fā)熱元件，清洗水垢需要消耗一定量的藥劑和水，其耗材成本不會(huì)超過100.00元/年，就按100.00元/年計(jì)算；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)6年大約需要更換12次預(yù)處理濾芯（約150.00元/套），3次反滲透膜元件（約400.00元/套），由于只產(chǎn)純水，后處理耗材，合計(jì)耗材費(fèi)用為（150.00×12＋400.00×3）/6＝500.00元/年。

        每年使用成本，綜上所述為：電熱蒸餾水器400.00+8201.25+100.00=8701.25元；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)1250.00+185.15+500.00=1935.15元。這一回合，實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)憑借超低水電成本完勝電熱蒸餾水器。
　　電熱蒸餾水器：★
　　實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：★★★★★

9、產(chǎn)水量
　　普通電熱蒸餾水器產(chǎn)水量一般不超過20升/小時(shí)，若要更大產(chǎn)水量的蒸餾水器，其設(shè)備體積功耗將成倍增加，不太適合實(shí)驗(yàn)室的使用環(huán)境；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)則很容易做到產(chǎn)水量每小時(shí)上百升，設(shè)備體積增加不大，功耗雖然也是成倍增加，但由于超純水機(jī)功耗很低，增加后的功耗也僅僅兩三百瓦，普通照明線路都可滿足其用電負(fù)荷。產(chǎn)水量的適應(yīng)性方面，實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)占優(yōu)。
　　電熱蒸餾水器：★★
　　實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：★★★★

10、產(chǎn)水水質(zhì)
　　電熱蒸餾水器的最高水質(zhì)為三蒸水，電阻率大約在2~3 MΩ.cm；實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)最高水質(zhì)電阻率可達(dá)18.2 MΩ.cm。從最高水質(zhì)和水質(zhì)應(yīng)用范圍廣度來看，超純水機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于蒸餾水器。但我們前面“購(gòu)買成本”和“使用成本”比較時(shí)，使用的是純水型實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)與蒸餾水器進(jìn)行比較，為了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，產(chǎn)水水質(zhì)也使用純水型實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)與蒸餾水器比較，那么，二者水質(zhì)基本相同?？紤]到純水型實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)很容易升級(jí)到超純水型，水質(zhì)有升級(jí)空間，產(chǎn)水水質(zhì)的PK，實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)勝出一顆星。
　　電熱蒸餾水器：★★★★
　　實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：★★★★★

總結(jié)

        通過上面十個(gè)方面的PK，實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)最后得分為78分，電熱蒸餾水器最后得分為52分，電熱蒸餾水器僅在購(gòu)買成本方面優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)，而其超高的能耗和使用成本是其敗北的主要原因。實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)作為當(dāng)今主流的分析實(shí)驗(yàn)室純水、超純水制取設(shè)備，以其簡(jiǎn)潔美觀的外觀、安全方便的使用操作、超低功耗及使用成本、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)水水質(zhì)，必將取代電熱蒸餾水器，成為分析實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)設(shè)備。