化學實驗室實驗用水生產裝置改進反思

為了將科學發現的過程以簡捷的實驗再現于課堂，有效地培養學生的實驗設計能力和實驗操作能力，實驗便成了學生獲取知識的“助推器”。從這一意義上來說，設計制作一種實用而價廉的實驗室實驗用水，并提供一套簡單易行而又科學合理的用水裝置，就顯得尤為重要。

一、改進實驗用水生產裝置的構想

本著實用、可靠、價廉的原則，筆者參照大中型實驗室用水配置的原理，利用小型反滲透膜凈水機的本機，組合一套離子交換樹脂和后置過濾芯，自制實驗室實驗用水。經試驗，所生產的水完全可以達到實驗室一、二級用水的標準。

試驗操作如下：

此裝置利用日產200—300升凈水的家用凈水機，采用改進措施，在反滲透膜和后置活性炭之間接上一組離子交換樹脂(強酸性陽離子交換樹脂和強堿性陰離子交換樹脂)，致使制得的水的電阻在lOMfl以上(符合實驗室一級用水標準)，此時測得TDS值為O，即水中離子物質得含量還不到百萬分之一。

這樣，每臺的價格可控制在1300元以內，年維護費只需300元左右。除一次性投入外，若按照我國大中城市目前的平均水價，則如此制取的實驗室一級用水的價格每10升尚不足0.04元，而實驗室一級用水的市場價是此價的100-300倍。兩相對照，真是天壤之別。

附，自我設計的實驗室實驗用水的牛產裝置順序圖：

1.5微米孔隙過濾芯(聚丙烯纖維)；2.活性炭過濾芯；3.1微米孔隙過濾芯(聚丙烯纖維)；4.增壓泵；5.反滲透膜裝置；6.陽離子交換樹脂裝置；7.陰離子交換樹脂裝置；8.椰殼活性炭過濾芯；9.0.2微米孔隙過濾芯；10.儲水裝置；11.不銹鋼水龍頭。

二、改進后的實驗用水生產裝置的優越性

這種改進后的實驗用水生產裝置的優越性是顯而易見的。1.實驗室用水，即使要求比較低，譬如，只要求三級，以家用的一般反滲透膜凈水機裝置制取的水也還是不達標的。據有關資料介紹：實驗室三級用水可以是一次性蒸餾水，也可以是利用反滲透膜生產的水。既然如此，筆者為何仍要尋覓新法?原因在于：反滲透膜裝置在啟動時，TDS值會迅速攀升，在一分鐘內，一般會迅速攀高到恒定值的幾倍，乃至幾十倍(視機的綜合質量而定)，旋即在幾分鐘內下降至一個恒定值。這種忽上忽下的不穩定性給實驗造成種種麻煩。針對以上情況，經過筆者反復實踐與研究，發現水對反滲透膜的滲透不是常規概念上的過濾，而是反滲透膜的兩面水壓對滲透起著關鍵作用的結果。當反滲透膜機關機后，膜兩邊的水壓隨之發生變化。經驗告訴我，這與整個機的壓力系統有著千絲萬縷的聯系；只有開機達一定時間，當系統壓力均衡時，TDS值才會下降并恒定在某個數值范圍。可見，這樣的反滲透膜凈水機在開機的3分鐘左右時間內所出的水是不可能達到三級水標準的；只有在TDS值恒定時，收集存儲的水才有可能符合三級水標準。而實驗室人員在實驗時都希望使用該機能立即出水，事實是不可能的。自我設計的實驗用水生產裝置較好地解決了這個問題。是為一。2.實驗室直接使用離子交換樹脂裝置生產的水，不符合節約的原則。如果用離子交換樹脂裝置來生產實驗用水，那么，樹脂的需要再生頻率就會很高，費工費時，經濟上不劃算。而自我設計的實驗用水生產裝置，每臺價格僅1300元左右。是為二。3.在反滲透膜制水裝置的適當部位安裝一套陰陽離子交換樹脂(一般應該先接入陽離子交換樹脂，后接入陰離子交換樹脂，可以更好的防止樹脂內沉淀物的淤塞)，這樣，離子交換樹脂所承受的僅僅是幾至幾十TDS值的水的離子交換量。這樣，經改進本機“復活”后的使用壽命就會相對延長。是為三。4.所設計的新的裝置一啟動就能給水，且剛開始便達到一、二級水的標準，質量穩定。是為四。

綜上所述，改進后的直接安裝在化學實驗室的實驗用水裝置簡約而實用，較好地解決了教育基地因經費短缺而形成的實驗難以普遍開展的問題。當然，任何構想都要經過實踐的反復驗證，并逐步臻于完善。只有這樣，才能充分體現構想的科學性和生產的應用價值。