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如何为您的实验室选择合适的净水系统

Stéphane Mabic, PhD

Lab Water Solutions, Merck, Guyancourt, France

纯水是实验室中大多数分析中无处不在的试剂。由于您需要专注于获得准确且可重复的结果,确保实验室配备能持续提供满足所有纯度需求的优质水的净水系统至关重要。必须特别注意选择正确的水质,因为重金属、有机物、氯或细菌等污染物可能影响分析结果。

实验室场景:两名身着白色实验服的科学家正在操作实验设备,包括两台Q-POD超纯水分配器及各类玻璃器皿。

选择水处理系统时需考虑的因素

为实验室选择水净化系统有时看似复杂。但若能在选型初期充分评估实际需求,并重点考量以下关键参数,便能简化决策流程,增强最终选择的信心。

以下是每个实验室在选择纯水解决方案时应考虑的参数:

  • 所需水质
  • 总用水量需求
  • 监测与可追溯性
  • 服务要求
  • 认证与合规性
  • 可持续性
  • 建筑与实验室设计

您的实验室对水的需求是什么?

请明确实验室中纯净水使用的不同场景及其具体应用。请思考以下问题:

  • 是否需要多种水质以满足不同终端用途(例如设备供水与精密分析)?
  • 是否需要在实验室不同位置设置供水点或分水装置?
  • 日均总用水量是多少?
  • 高峰时段用水需求量是多少?

空间考量同样重要,因部分系统支持多种安装方案(台下式、壁挂式等)并可设置多个取水点。此类安装选项有助于优化实验室空间,减少台面杂乱,营造更高效的工作环境。

水质等级

需知实验室用水存在多种类型。这些水质等级由标准定义,不仅确保特定应用选用正确水质,还兼顾成本考量——1型超纯水生产成本高于2型或3型纯水。

基于此,请明确实验室中纯化水的具体使用场景及对应应用。

  • I型水适用于关键实验室应用,包括:高效液相色谱(HPLC)或离子色谱(IC)的流动相制备;空白样品制备;HPLC、IC、气相色谱(GC)、原子吸收光谱(AA)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等设备的标准品与样品稀释;哺乳动物细胞培养的缓冲液与细胞培养基制备;分子生物学应用中的试剂生产;以及电泳与印迹溶液制备。
  • 2型水适用于更普遍的应用场景,例如配制缓冲液和微生物培养基,以及作为其他实验室系统的进水源(如1型水系统、临床分析仪、洗涤机、细胞培养恒温箱及气候测试设备)。
  • 3级水是最低等级的实验室用水,用于玻璃器皿冲洗、加热浴和高压灭菌器,也可作为1级实验室水系统的进水。

根据具体需求,需选择能去除水质污染物并生产纯水/超纯水(或兼具两者)的系统。 由于单一技术无法去除所有污染物,通常需组合多种净化技术才能制备纯水和超纯水(图1表1)。在评估过程中,请重点关注系统采用的技术方案,确保长期稳定达到所需水质标准,同时最大限度降低运营成本。

纯水与超纯水净化系统的流程示意图。

图1.纯水与超纯水净化系统的流程示意图。

总用水量需求

根据您列出的净水使用点及应用场景,现需估算每日各类水源的用水量。此数据将为您提供与净水系统供应商讨论推荐安装方案所需的基础信息。估算时请务必考虑用水量可能激增的特殊时段。

水质监测与数据管理

确保实验室水净化系统能持续满足水质规范至关重要。常用的监测工具包括:测量水体离子纯度的电阻率监测仪(读数18.2 MΩ·cm表示产水无离子)以及指示水中有机物总量(TOC)的总可氧化碳测量仪。 根据具体应用场景,电阻率与TOC值可能同时被要求,因此在选择水净化系统时需综合考量这两项指标。

水质追溯与记录功能同样至关重要,尤其对受监管环境中的实验室而言。当前软件及网络解决方案可提供增强型数据管理控制、系统仪表盘远程访问能力以及长期电子归档功能。

部分现代净化系统配备数字触摸屏,可简化水质监测并使系统操作更直观。最新系统还支持远程监控与控制,让您在异地时也能更安心保障实验室的生产效率。

用户体验与服务需求

为节省实验室人员时间并提升效率,应选择界面直观的用户友好型系统。同时确保滤芯更换操作简便,任何人员均可轻松完成。通过定期预防性维护保持系统良好状态,可确保设备在整个生命周期内保持最佳运行状态。 请向供应商确认其是否配备专业服务团队以满足您的需求。部分水净化系统供应商还提供远程监控服务及简化耗材更换流程,从而优化系统运行时间并提升实验室生产力。

认证与合规

在系统选型过程中,建议同步考察质量保证相关要素。 选择在ISO 9001和ISO 14001认证工厂生产的系统,并确保随附必要质量文件(如符合性证明、质量认证或校准证书),这将有助于满足您的质量管理体系要求。投资优质坚固的系统可确保其持久稳定运行,长期创造更高价值。

此外,请注意水净化系统必须在设备整个生命周期内符合效率与安全法规:务必选择具备CE、UL及FCC认证的设备。

水净化系统产出的实验室用水还需符合特定应用要求的质量标准,例如ASTM®和ISO 3696发布的实验室应用标准、临床实验室标准协会(CLSI®)的临床实验室指南,或药典机构制定的规范。若您的实验室用水需符合这些组织的标准,请务必核查此项要求。

可持续发展目标

任何实验室水净化系统的运行确实会对环境产生一定影响。但制造商在开发可持续解决方案方面已取得重大进展,当前市售水系统通过减少饮用水、电力、汞及强化学品的使用,以及提供寿命更长的净化滤芯,充分体现了这些变革。 部分系统通过采用小型滤芯实现紧凑化设计,从而减少塑料用量。同时过度包装现象普遍得到改善,技术文档也多以电子文件形式替代纸质印刷品。除上述要点外,请确认供应商系统符合欧洲《有害物质限制指令》(RoHS)及《废弃电子电气设备指令》(WEEE)。

通过定期预防性维护保持系统良好状态,也是强化可持续性并确保设备全生命周期最佳运行的有效途径。请与供应商确认其是否具备专业服务机构以满足您的需求。

水系统设计

至此您已明确纯水与超纯水的需求场景、应用领域、用量及频率。实验室实际设计需将这些信息与其他关键要素结合,建议与实验室水处理供应商深入探讨。

大型实验室可选择循环分流纯水方案,或根据用水量及纯度需求实施逐层配置;小型实验室则宜采用独立系统按需供应纯水与超纯水。在需全面系统控制与完整可追溯性的监管环境中,实验室配置可能要求安装多套终端用水系统,并配备合规数据记录软件。

最后需注意,建筑/设施管理部门或采购部门等其他利益相关方可能需要参与决策。在与水净化系统供应商讨论并选择解决方案时,应综合考量以下标准:

若需实验室用水专家协助选择水处理系统,欢迎随时联系我们。


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