反渗透/电去离子:食品和饮料实验室首选净水技术

　　目前，食品和饮料的质量管理和质量控制(QA/QC)实验室所使用的分析仪器和分析技术有了很大的发展。分析测试灵敏度的提高对水的纯度提出了更高的要求。净水系统厂商已研发出新技术生产纯水,如反渗透/电去离子 (RO/EDI)系统。该系统集成了监测和控制能力，能够满足越来越严格的要求。然而，尽管蒸馏系统具有需要经常维修、产生的水纯度低、经营成本高等缺点，但许多QA/QC 实验室目前仍然依靠蒸馏系统生产纯水。本文对照比较了利用蒸馏水纯化装置(也称为蒸馏器)和新的RO/EDI技术生产的纯水对食品和饮料质量控制实验室的影响。

　　1 净化技术：蒸馏器与 RO/EDI 的比较

　　蒸馏器利用蒸馏过程对水进行纯化。蒸馏技术发展于500多年前，一直很少有变化。其原理是容器中的水受热变成水蒸汽，并流经蒸馏柱。水蒸汽在冷凝柱中冷凝，然后将纯水收集。沸点高于水的杂质留在容器中。

　　反复使用后，容器中会留存大量的有机和无机污染物，如水垢等。这些污染物必须用强酸(约为5%的HCl)和铁丝刷除去。即使一个很小的蒸馏器也必须每周花费超过1 h的时间去维护和清洗。而这宝贵的时间，本来可以做更多有成果的分析或结果记录，以确保所生产的产品能够满足更高的安全和质量标准。

　　相反，RO/EDI采用多种技术相结合,连续不断地生产高质量的纯水(见图1)。第一步是反渗透，包括在高压下使水通过一超薄膜。反渗透可有效清除水中超过97%的杂质。可以广泛清除离子、有机物、微粒等多种杂质的能力，使得反渗透成为一种很好的水净化技术。第二步是发展于 20 世纪 80 年代中期的 EDI技术。该技术能够去除水中带电的杂质(大部分是离子)(如图 2 )。

　　在传统的去离子技术中，去离子树脂可能用尽或交换完全，因而纯水生产质量不够稳定。而RO/EDI技术不同于传统的去离子技术，采用电荷纯化水，因而能产生很纯且水质稳定的纯水。RO/EDI技术可以消除传统纯水生产过程中质量不稳定的现象。

　　精心设计的RO/EDI系统的过滤部分易于更换，可以在水进入 RO 膜前先进行预处理。该系统能够监测预柱的使用过程，并及时通知使用者进行更换。预柱中卫生处理系统的一体化技术大大缩减了维护过程。

　　根据水质的不同，每3~6个月仅需5 min的维护过程。这与蒸馏系统相比，维护时间显然大大减少。

　　2 RO/EDI 产生纯度更高的水

　　RO/EDI 方法不仅可以节省维护成本，而且生产的水较蒸馏纯化法纯度更高。有人研究对比了一次蒸馏法和二次蒸馏法与RO/EDI法生产的纯水质量[1]。净化前水中的总可氧化性碳(TOC)含量为，一蒸水中TOC 含量为 104-10-9(体积分数)，二蒸水中 TOC 含量为 76-10-9(体积分数)，而 RO/EDI 方法生产的纯水中 TOC 含量为 27-10-9(体积分数)。RO/EDI 去除有机物的能力较强，这是因为该方法不受水沸点的限制。而利用蒸馏技术在去除水中的低沸点化合物(如乙醇)时则很困难，这是因为这些化合物的沸点要低于或接近水的沸点，必须用更尖端(因而昂贵)的技术来去除。而这些化合物的去除对于尖端的设备更为重要。