Frequently Asked Questions

计量泵具有精确的流速,可以在指定时间内准确输送特定体积的流体。这类泵在两个阶段输送流体:吸入冲程和排出冲程。在吸入冲程中,流体经过入口止回阀被吸入泵腔中。在排出冲程中,入口阀关
闭;出口阀打开,流体被推出。可通过改变冲程长度或调整循环频率来改变流速。
所述产品中列出的几类计量泵,即膜片泵、气缸泵、隔膜泵、蠕动泵、活塞泵和注射泵


膜片泵通过来回移动波纹管输送流体。这类泵无需密封。特殊非堵塞阀可用于磨损物或颗粒物的输送。膜片泵最大可以产生50 psi 的压力。


隔膜泵靠每次冲程推动一个柔性膜以输送流体。这类泵无需密封,因此在阀门保持清洁的情况下可以泵送磨损物和泥浆。隔膜泵最大可以产生5000 psi 的压力。  

蠕动泵仅有管路会接触到所泵送的流体。保证流体不会污染泵,同时泵也不会污染流体。这类泵有多种管路材质可选,具有较高的灵活性。


活塞泵使用往复式柱塞使流体流经泵。这类泵需要密封以避免泄漏,不建议用于磨损性流体。活塞泵产生的压力可达 18,000 psi。


注射泵抽取或推出液体通过弹簧,注射器尺寸决定了泵的容积。一个泵上最多可以使用 10 个注射器。使用可编程泵可以最多编入 8 个命令来执行不同的功能。注射泵非常适合低流速、低压力的应用。使用专门的高压型号可以克服更高的背压。

计量泵指南
使用下列指南选择最适合您应用的计量泵。本信息只是一般性指南,不一定列出了所有泵产品的所有信息;如需详细信息,请查看各个泵的规格。涉及腐蚀性流体的应用建议采用所有触液件均为PTFE/PFA材质的泵。

泵类型 额定流速 最大压力 自吸 无脉冲流速 粘度流体 颗粒物质 空载运行 优点
psi  bar 
膜片泵泵 6 - 2475 mL/min  50 3.4 良好 较差 一般 可以泵送流体或气体。
隔膜泵 0.08 - 4167 mL/min  5000 344.7 良好 较差 良好 高精度应用的理想选择,如 pH/ORP 控制。
蠕动泵(软管泵) 0.9 - 3400 mL/min  125 8.6 优秀 高转速下良好 良好 无污染;管路有多种材质可选。
活塞泵 0.02 - 2901 mL/min  18,000 1241 良好 较差 一般 压力最高压且精准; HPLC 应用的理想选择
注射泵 0.001μL/min - 147 mL/min  100 6.9 N/A  优秀 较差 可以极低的流速输送流体。

比重的影响
当决定泵规格时,比重是应当考虑的重要因素。流体的比重会影响泵的输出压力——与比水(或较轻流体)相比,较重的流体抬升到相同高度需要更大的推力。
下图比较了在不同比重流体上施加相同压力所需的柱高。100-ft 柱高的水(比重为 1.0)施加的压力为 43.0 psi,而施加相同的压力时,盐水(更重的流体)只需要 83-ft 柱高,而汽油(更轻的流体)则需要 133-ft 柱高。

简介

蠕动泵最显著的优点就是将泵管当作泵室使用。流体只流经泵管而不会污染泵体,泵管也不会污染流体。清洁时只需更换泵管即可。这样可免去高成本的拆卸时间和维护时间。

图1

 

蠕动泵可在下列行业中泵送流体:食品加工、制药、化工流程、实验研究、农业、及水处理。具体应用场合包括:分配、取样、计量、过滤、发酵(见图1)。总之,只要是流体,蠕动泵就能泵送。在许多情况下,蠕动泵是泵送具有磨蚀性或腐蚀性的流体的理想选择。

 用好蠕动泵的关键在于选好泵头、泵管和驱动器。特定的应用要求决定了选购泵产品时需考虑的功能。针对特定的需求,我们可提供不同类型及形状的泵头、泵管材质及泵管尺寸。不同的组合方式可应对不同的流体输送要求。

 

 

 

 

 

 

   蠕动泵原理

 

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Masterflex® L/S® 变转速驱动器

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 蠕动泵的运行原理十分简单。其通过对泵管交替进行挤压和释放来泵送流体。

在两个辊子之间的一段泵管形成“枕”形流体。“枕”的体积取决于泵管的内径和转子的几何特征。流量取决于泵头的转速与“枕”的尺寸、转子每转一圈产生的“枕”的个数这三项参数之乘积。“枕”的尺寸一般为常量(泵送粘性特别大的流体时出外)。拿转子直径相同的泵相比较,产生较大“枕”体积的泵,其转子每转一圈所输送的流体体积也较大,但产生的脉动度也较大。这与膜阀的情形相似。而产生较小“枕”体积的泵,其转子每转一圈所输送的流体体积也较小;而且,快速、连续地形成的小“枕”使流体的流动较为平稳。这与齿轮泵的情形相似。

 

 

 

优点和限制因素

流体被隔离在泵管中、可快速更换泵管、流体可逆行、可以干运转等特点构成了蠕动泵的主要竞争优势。有关蠕动泵的全部优点,请参见表1。

其主要成限制因素为:使用寿命、化学相容性、流体压力。当选购泵管时,应考虑上述限制因素。

表 1:
蠕动泵的优点列表

  1. 除泵管以外,流体不与泵的任何部件接触。
  2. 无接缝,流体无处可渗漏。
  3. 无须阀门。
  4. 自灌能力(某些机型的抽吸压头达到30 英尺(8.8 米))
  5. 可泵送液体、气体、固体、或多相混合体。
  6. 从入口到出口可采用一条完整的泵管。
  7. 有些泵管材质可承受高温消毒过程。
  8. 用完后易清洗,节省了时间,消除了杂物或细菌聚集之所。
  9. 快速更换产品----只需更换泵管即可----避免交叉感染。
  10. 可在任意位置使用(对方向不敏感)。
  11. 流量调节范围较大。
  12. 有多种类型的泵管供选。.
  13. 有多种类型的驱动器/电机供选。
  14. 易维修。
  15. 不需太多备用部件。
  16. 可应用于多通道泵送场合。

  主要市场/应用领域 
 

  • 实验室研发

    蠕动泵在小体积流体分配和计量方面具有极好的可重复性。无阀门机型消除了流体常见的阻塞及虹吸现象。分体式泵系统可使同一个泵具有多种用途。实验室研发过程中常见的应用场合有:细胞组织输送、标本脱色、灌注、液体色谱分析、以及酸性或碱性溶液输送。

  • 制药

     无污染和无腐蚀的泵管类型极受欢迎。符合USP VI级要求的泵管可承受高温消毒处理。有多种驱动器供选择,以用于于多种泵送场合。如:在媒质发酵过程中泵送营养剂或pH值调整剂;分配化妆液等。

  • 通用领域

    蠕动泵可在连续性泵送场合中工作,同时能及时发现并解决许多棘手的流体输送中出现的送问题。其可输送污水、悬浮固体、腐蚀性化学物质、及其它疑难流体,泵送流量可达45 升/分钟 (12加仑/分钟)。多款驱动器可用于条件恶劣的工厂环境。蠕动泵的自灌及干运转行能力可免除许多工业系统中的灾难性故障。部分常见用途有:燃料液、刻蚀用化学腐蚀液、印刷油墨、洗衣房化学溶液、研磨液、润滑液等的泵送。

  • 食品化工过程

    许多现有泵管材料均能满足USP、 FDA、 NS、 及3A 的要求。顺畅输送粘性流体和细而软的微粒,及快捷的泵清洗过程这两条优点令其大受青睐。常见用途有:食品生产线上或单机中对果汁、酸奶、调味剂、糖浆及其它食品的分配。

 

 针对特定使用要求制定方案

可针对用户对主要功能的要求为蠕动泵量身定制应用方案。蠕动泵包括三大部件(泵头、泵管、驱动器),在大多数机型中,这些部件均可互换。为达到最佳的配置,可对每个部件逐一进行评估。 评估泵时,一定要弄清流体传输应用中的主要限制因素,如对流量、流体类型、使用寿命等指标的要求,以及压力、流体的粘度、微粒的表面尺寸、流体的剪切速率、以及最高脉动度等项指标。

泵头的选择

在许多应用场合,泵头的选择至关重要。泵头的正确使用可免除启动和运行过程中许多不必要的故障。下面是选择泵头功能时需考虑的因素:

  • 流量范围

    对流量的要求决定了泵管的尺寸以及在特定用途中泵头的类型。

  • 泵头的材质

    泵头材质应具有抗化学腐蚀性,轴承应有外壳保护,以应对具有腐蚀性的流体或恶劣的环境条件。带有高性能塑料外壳的泵头具有重量轻、抗化学腐蚀性强、价格较低等优点。

  • 辊子的数目

    在给定尺寸的转子上的辊子减少,则流量增大;但脉动度也增大。而辊子增多,则脉动度则减小,分配精度增高;但流量减小,泵管使用寿命缩短。在一定时间内压过泵管的辊子数增加,泵管的真空性能及压力性能也随之提高。

  • 装拆容易
    图 2

    泵管的装拆方式可极大影响用户对泵的满意度。制药、食品供应、以及印刷过程都要求频繁更换泵管(如每班或每日更换一次)。为在清洗或换产品时节省时间,可使用易装型泵头,这样可节省昂贵的人工成本(见图2)。

  • 适配的泵管尺寸号

    只能与一种泵管尺寸适配的泵头类型可发挥此尺寸的最佳性能(例如承受压力与真空的能力,挠曲屈服极限等)。而可与多种泵管尺寸适配的泵头则具有较平均的性能。这可使同一个泵头具有较大的泵送流量范围。

  • 固定或可调泵管锁闭程度

     

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    Masterflex¯ I/P¯ 易装型¯泵头

    将泵管锁闭程度控制在多大程度才能使泵正常工作?固定锁闭型蠕动泵的优点是反复使用时表现最佳,以及操作人员的出错机会减少。在与精密型挤塑泵管配套使用时,可提供优异的可重复性能。 

    可调锁闭型蠕动泵可在自灌时调大泵管的锁闭程度,或在低压应用场合调小锁闭程度,以延长泵管的使用寿命。此方式还可达到流量微调的目的。这对多通道泵头的流量同步尤其有用。

     

  • 特殊泵头

     

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    Masterflex® L/S® 刚性 PTFE-管泵头

    可针对特殊市场需求提供独特的泵头构型,如,针对平稳输送要求、快速体积分配要求、长程泵送要求、或超强抗化学腐蚀要求的各种特殊泵头。

    此类泵头能将某一项特殊功能的优势发挥到极致。例如,将两个脉动互补的流体通道组合在一起,可流体输送过程变得较为平稳;而使用PTFE泵管可获得超强抗化学腐蚀能力;将某个特殊泵管组与某个特殊泵头配套便可输送强化学腐蚀性流体或高纯度流体。

     

 

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Masterflex® L/S® 刚性 PTFE-管泵头

Masterflex® PTFE 泵管组件


 

 

 

 

 

泵管的选择

图 3

选择合适的泵管与选择最佳的泵头同等重要。常规泵头可适配多种泵管尺寸。特殊泵通常需要异型泵管、带箍泵管组件或特殊接头。

见诸于市场的软管材料种类极为丰富,且价格变化幅度极大(见图3)。但只有少数可用作泵管材料。有些材料外观相似,但泵送性能则大相径庭。一条好的泵管应具有优良的抗拉及抗挤压性能。大多数泵制造商都提供多款经过测试验证的泵管。这些泵管材料具有稳定的挠曲屈服极限,可确保流量的稳定。

应根据应用需求及操作人员的偏好选择泵管材料。但需特别注意下列几项指标的满足:

  • 化学相容性

    在为泵送腐蚀性流体选择蠕动泵时,关键是选择正确的泵管材料。选错泵管会导致险情,有可能毁坏设备及危及人身安全。请查询泵及泵管制造商所提供的每项用途的化学相容性表。使用新的或未标明级别的化学物质前须对泵进行实验。将一小段泵管浸入流体中。检查泵管尺寸、颜色、重量及强度的变化情况。 可能的话,在拉伸使用泵管前,测试一下泵中的泵管。泵管受挤压期间产生挠曲,会将化学物质揉入管壁中,加速管材的老化解体。

  • 无污染性

     

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    Masterflex® 白金硅胶泵 管

    Masterflex® 高性能精密型Phar-Med® 泵管

    在实验室研究、制药、生物技术产品生产等许多应用场合中,将流体隔离至关重要。已有大量研究论证了硅胶管及硅基材料不会与各种生物材料发生化学反应。还有其它种类的一些材料也具有此种性能,并且可达到USP Class VI 级要求。有些泵则采用了用惰性PTFE管材制成的泵管组件。

     

    注: 长时间运行后,管材中的一些微粒会分离出来掉入流体中。专家们将此称为“剥离现象”。 在有些应用场合中,可用肉眼观察到这类微粒。为尽可能减少剥离现象,应加大更换管道的频率。

  • 抗挠曲能力

    不同管材承受辊子反复碾压的能力也各异。一般而言,特定的泵管尺寸、泵管材料、泵头类型、以及运转速度这几项参数的组合决定了泵管的使用寿命。泵管使用寿命,或在泵中的挠曲屈服极限是投入新应用前的首要考虑因素。如今,在系统中使用热塑性合成橡胶(TPE),泵管运行寿命超过500小时已是很寻常的事情。

    在某一特定应用场合中,泵的性能是非常稳定的。挑选抗挠曲能较大的管材、采用较厚的管壁、及/或挑选较大的泵及使用较低的运转速度等均可最大限度地延长泵管的使用使命。

  • 清晰度

    对于某些应用场合,为清晰了解灌泵或干运转等工作过程,能透过管道观察流体的运动情况是非常有价值的。但从另一方面讲,不透明管材则对一些光敏流体有好处。

  • 硬度计

    管壁硬度对确定某一特定管道的泵送能力至关重要。泵管太软,则易破损;泵管太硬,则泵不能工作。可用硬度计(如Shore A等)来测定特定管材的物理性能。.

  • 流体压力

    流体压力通常对泵管输送压力流体的能力形成制约。大多数蠕动泵采用无支撑管道。这类泵管的压力极限为2至3巴(30至45磅/平房英寸)。市场上一些较大型的泵则采用带支撑管道(带编织物强化层)。浸泡在润滑液中的泵管可承受高达15至20巴(300磅/平房英寸)的压力。

   

 

     驱动器的选择  

根据所需控制类型选择驱动电机。大多数泵制造商都在一定程度上考虑了泵头与驱动器之间的互换性。这在泵测试及各类研究的初期阶段尤显重要。

  • 固定转速驱动器

    其代表最简单的流体输送方法。泵系统在整个运行期间可始终保持恒定的运转速度。有时也可通过更换泵管尺寸来改变流量。

  • 可变转速驱动器

    在一些特别需要较大流量调节范围的应用场合,可考虑选用可变转速驱动器。在正确的时间段泵送正确的流量需要一定的技巧。可变转速驱动器通常可在最低与最高转速之间无级变速。电机转速、减速比、以及百分比速度调节是选择驱动器时需考虑的三个关键因素。驱动器的反转特性有助于在更换泵管前对抽吸管路的清洗。

  • 数字式显示屏

     带微处理器的控制器提高了泵的运行水平。严格的管路控制及负载调节可保证流体的平稳输送。只需对您的泵系统进行简单的调校即可在数字式显示屏上显示流量及其它重要的设置指南。

  • 遥控

    将泵集成进自动化系统中用于实验室或工业控制已显得日益重要。可控功能包括:启动或停机,反转、灌泵、分配或复制、速度等。可选择模拟控制接口(如直流电压、电流、或接触闭合),或选择数字控制接口(如RS-232)。

   

  总结

   

蠕动泵在针对特定应用需求方面具有高度的适应性。新的开发成果正在不断扩大其应用范围及能力。

泵管是蠕动泵的重要部件之一,而最终用户却经常错选管材,致使其不适于所需应用场合。有些用户甚至用普通管道来代替蠕动泵管,以致造成灾难性后果。随着市场上泵管种类的日益增多,也使泵管挑选难度增大。

  化学相容性

管材须与需泵送流体具有化学相容性,才能具有良好的泵送性能及安全性能。随着市场上管材的日益增多----有些蠕动泵机型的可用管材多达15种----所以用户总能找到一种合适的管材与特定流体具有化学相容性。.

许多泵管供应商会提供化学相容性表。但工程师们须注意,应使用专为泵管制定的化学相容性表,而不是为普通管道制定的化学相容性表。因为普通管道与化学物质只有一般性接触,而蠕动泵泵管是在压力条件下与化学流体接触,所以,普通管道的化学相容性级别与蠕动泵泵管的化学相容性级别不能等同。因此,应只参考泵管,而不是一般管道与相关物质的化学相容性级别,否则会使泵管失效或破损裂渗漏,以致造成泵的损坏或危险性事故。

最终用户在参阅化学相容性表时应将溶液的每一种成分,而不仅是主要成分拿来与欲使用的管材进行相容性核查。某些酸液或溶剂在与泵管接触数小时或数日后,哪怕只是微量,也会对泵管造成足够的破坏。最终用户应核查溶液中的每一种化学物质,以确保其都能与所选择的泵管相容。

另请牢记:泵管的抗化学能力随着温度增高而降低。有些化学物质虽然在室温下对泵管不构成影响,但当温度升高到一定程度时,就会对泵管造成损害。在化学相容性表中一定要注明特定的环境条件限定,特别是温度限定,才可用来确定化学相容性。

 

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蠕动泵泵管

如果某一化学物质未被列入化学相容性表中,或如果某工厂的运行环境条件与表中规定的条件差别太大,可采用浸泡试验来获得更可靠的信息。在确定化学兼容性时,若没有其它信息可参考,则可采用此法。

 

浸泡试验步骤如下:取一小段泵管,对其称重量、测直径和长度。然后将泵管放入一个装有相关化学物质的封闭容器中浸泡48小时。将此管取出洗净晾干,称重量和测尺寸,记录下前后两次测量的变化量。还应检查泵管是否出现软化或脆化迹象,这类迹象表明化学物质已对泵管构成侵害。预选出一种或数种管材后,即可进行泵送试验。应将每种候选泵管试样放入工厂实际环境条件下进行试运行,并密切观察测试结果。如果泵管在试运行后未出现退色、肿胀、裂纹、丧失流动性、或其它恶化迹象,则证明其与该流体相容。

请记住,为挑选合适的管材,不论是查阅相容性表,还是做物理试验,还是两种方式并用,最终责任都应由最终用户自行承担。细致的分析和测试才能确保正确的测试结果,从而避免泵的损坏及确保人身、财产安全。

不同管材与溶液之间,化学相容性相差很大。但也有一些材质对大多数化学物质都有超强的抵抗能力。例如,Viton氟橡胶泵管可抵抗多种无机化学物质,甚至一些有机化学物质。又如,聚四氟乙烯(PTFE)泵管几乎可与所有化学物质相容。但聚四氟乙烯泵管是一种刚性管道,需采用一种专用泵头。在需泵送多种腐蚀性化学物质的场合中,能抗多种化学物质的管材应该是最佳选择。

 

压力

高压泵管的出现使得蠕动泵的应用范围扩展至前所未有的应用领域,包括过滤。

 

一个流体输送系统的压力源可以有所不同。当推动流体穿过一个过滤器、或推动流体通过一个流量仪或阀门、或泵送流体进入一个加压反应容器时,就会产生背压。用户在选择管材前,应首先确信已经弄清了系统中所有的压力源,并已获得系统总压力的实测值。用户在为蠕动泵挑选泵管时,应确保系统中的压力不要超过泵管的推荐工作压力。如果压力过高,泵管就会鼓胀,与泵头配合不良,从而导致过快磨损和失效。系统压力大大超过泵管的承受能力时,甚至会使泵管爆裂,喷出流体,危及安全。选定一种管材后,使用时应确保将压力维持在制造厂家推荐的压力范围之内。如果该系统超过最大工作压力,可安装一种简单的压力缓释阀或压力开关,以防过量压力的蓄积。压力缓释阀的作用是:当系统压力超过设定值时,便向大气中排气,使系统压力降到安全水平。也可使用一种复杂一些的压力开关,当压力值超过设定值时,其会通过一个继电器来关闭设备或鸣响报警装置。当系统压力超过安全线时,上述两种方式均有利于安全。

 

 

温度 

泵管的工作温度范围是另一个需考虑的重要因素。有些管材如硅橡胶具有较宽温度承受范围,对高温、低温过程均适宜;而有些管材如Tygon¯ 及 C-Flex¯则只适于某一较小的温度范围。最终用户在选择管材前,应先弄清系统中的最高温度和最低温度,然后确保所选泵管安全工作于此温度区间。 在需逐渐提高温度的应用场合,最终用户应考虑温度对泵管抗化学能力及承压能力的影响。温度增高时,泵管的承压能力会降低。

 尺寸

随着泵头中每一个辊子压过泵管,蠕动泵便会泵送一定量的流体,因此泵管的尺寸直接关系到泵送流量,也就是说,对流体输送系统的运行影响很大。 泵管是设计优质蠕动泵时需重点考虑的部分。需计算出泵管的最佳尺寸或最佳尺寸范围。这里的尺寸主要指泵管内径和璧厚。内径决定转子每转一圈所泵送流体的量,而璧厚则决定每次碾压后,泵管恢复原始形状的能力,这一能力在很大程度上影响着泵管的使用寿命。 泵管尺寸相对于泵头尺寸太小,泵头就不能卡牢泵管,泵管就会被拉出泵头;而且泵管尺寸太小,泵头中的辊子就压不住泵管,就会造成泵送流量不足以或完全失效。 而如果泵管尺寸太大,多余的管材就会在辊子与泵壳之间或辊子与咬合床之间产生褶皱,导致过快磨损和过早失效。最终用户在选择泵管尺寸时,应遵从制造厂家的建议,以确保系统功能发挥良好。 在要求较高精确性的一些应用场合(如化学剂量泵),泵管尺寸的作用就更加突出。尺寸稍有偏差就会导致流量或分配量偏差太大而不合格。虽然有些制造厂家提供的泵管尺寸与推荐尺寸很“接近”,“看上去一样”,但往往还是有差距的。所以为了使泵系统达到最佳性能和工作精度,用户应采用与厂家推荐尺寸完全一致的泵管尺寸。

公差

公差即泵管尺寸的允许误差。公差越小,泵管的性能偏差就越小,一致性和重复性就越好。 公差越大,泵管的性能便越不稳定。有些泵管的制造公差极小,其尺寸偏差在挤塑成形时就受到严格的控制。制造公差较小的泵管虽稍微贵一些,但比起泵送性能的提高幅度,这点花费还是值得的。

泵管平均寿命

蠕动泵所面临的条件较为恶劣,所以内在品质较优的管材,尤其是回弹性能较好的管材才会有较长的使用寿命。长远看,管材使用寿命越长,运行成本越低。泵管更换次数越少,维护成本和停机时间越少。泵管出现渗漏和爆裂的可能性也越少。总之,泵管使用寿命越长,泵送总成本就越低。 泵管制造厂家应提供试验数据来证明其所宣称的泵管寿命。有些厂家在其手册(如《Cole-Parmer仪器公司Masterflex泵资料大全》中发布了有关信息。无论如何,工程师在设计一个系统时,应对有关管材的平均寿命有所了解,这样才能帮助最终用户制定预防性维护计划,以便在泵管失效以前就能将其更换。有丰富技术知识的泵管供应商可针对特定应用场合为用户提供有用的信息,以便选出合适的泵管材料。
透明度

是否应采用透明管道,首先要看操作员是否需要随时观察管内流体的状况,还要看流体是否对光敏感。如果操作员需要随时观察管内流体、气泡、微粒、污染等情况,则应选用Tygon聚乙烯或硅橡胶等透明管材;而如果溶液不宜曝光,则应选用不透明管材

透气度 

对于一些对气体敏感的流体,如易受氧化的流体,或厌氧细胞培养液,用户应考虑管道的透气度因素。总的来说,硅胶管的透气度最高。所以对于不宜于接触气体的流体,应选用透气度较低的管材。

 法规认证

对于制药行业,法规认证至关重要。在该行业,每一件与最终产品有接触的物品都必须符合专门的标准和准则。为此,许多泵管材料是严格按照法规要求研制出来的。这些法规包括美国药典(USP)、欧洲药典(EP)、美国食品及药物管理局(FDA)、美国农业部(USDA)、及美国国家卫生基金会(NSF)。 当然,仅宣称某某材料符合某某法规还是不够的。泵管制造厂家应根据用户要求向用户提供证明该管道符合该法规的证书。这样用户就能提供必要的证书,证明泵系统符合必要的法规许可。

成本  

成本几乎是制定每一个项目方案时都需要考虑的因素。正如选择其它部件时一样,用户应对备选泵管的整个使用成本进行评估。例如,某种泵管每英尺价格为2美元,每500小时需更换一次;而另一种泵管每英尺价格为1美元,每100小时需更换一次;则前者的性价比比后者更高。低质泵管突然破裂会导致贵重流体流失或导致泵的损坏,造成高成本的停机时间及大量维修、甚至更换整个泵。所以,最便宜的泵管不一定是最经济的选择。 要在品种繁多的泵管市场上挑选出一款理想的泵管咋看起来不大可能。然而,只要仔细研究系统要求、参比有关的技术指标、与具有应用知识和经验的泵管制造商或供应商保持密切沟通,就能选定最适于相关泵系统的泵管。

近似粘度换算

     
赛氏通用粘度SSU (秒) 运动粘度 赛氏重油粘度SSF(秒) 雷氏1号粘度(秒) 雷氏 2号 粘度 (秒) 恩氏 粘度 (度) 巴氏 粘度 (度) 流动 粘度 (厘沲)
厘沲 英尺2/秒
31 1.00 0.00001076 29 1.00 6200 1.00
31.5 1.13 0.00001216 29.4 1.01 5486 1.13
32 1.81 0.00001948 29.8 1.08 3425 1.81
32.6 2.00 0.00002153 30.2 1.10 3100 2.00
33 2.11 0.00002271 30.6 1.11 2938 2.11
34 2.40 0.00002583 31.3 1.14 2583 2.40
35 2.71 0.00002917 32.1 1.17 2287 2.71
36 3.00 0.00003229 32.9 1.20 2066 3.00
38 3.64 0.00003918 33.7 1.26 1703 3.64
39.2 4.00 0.00004306 35.5 1.30 1550 4.00
40 4.25 0.00004575 36.2 5.10 1.32 1459 4.25
42 4.88 0.00005253 38.2 5.25 1.36 1270 4.88
42.4 5.00 0.00005382 38.6 5.28 1.37 1240 5.00
44 8.50 0.00005920 40.6 5.39 1.40 1127 5.50
45.6 6.00 0.00006458 41.8 5.51 1.43 1033 6.00
46 6.13 0.00006598 42.3 5.54 1.44 1011 6.13
46.8 7.00 0.00007535 43.1 5.60 1.48 885 7.00
50 7.36 0.00007922 44.3 5.83 1.58 842 7.36
52.1 8.00 0.00008611 46.0 6.03 1.64 775 8.00
55 8.88 0.00009558 48.3 6.30 1.73 698 8.88
55.4 9.00 0.00009688 48.6 6.34 1.74 689 9.00
58.8 10.00 0.0001076 51.3 6.66 1.83 620 10.00
60 10.32 0.0001111 52.3 6.77 1.87 601 10.32
65 11.72 0.0001262 56.7 7.19 2.01 529 11.72
70 13.08 0.0001408 60.9 7.60 2.16 474 13.08
75 14.38 0.0001548 65.1 8.02 2.37 431 14.38
80 15.66 0.0001686 69.2 8.44 2.45 396 15.66
85 16.90 0.0001819 73.4 8.87 2.59 367 16.90
90 18.12 0.0001950 77.6 9.30 2.73 342 18.12
95 19.32 0.0002080 81.6 9.71 2.88 321 19.32
100 20.52 0.0002209 85.6 10.12 3.02 302 20.52
120 25.15 0.0002707 102 11.88 3.57 246 25.15
140 29.65 0.0003191 119 13.63 4.11 209 29.65
160 34.10 0.0003670 136 15.39 4.64 182 34.10
180 38.52 0.0004146 153 17.14 5.12 161 38.52
200 42.95 0.0004623 170 18.90 5.92 144 42.95
300 64.60 0.0006953 32.7 253 28.00 8.79 96 64.60
400 86.20 0.0009275 42.4 338 37.10 11.70 71.9 86.20
500 108.00 0.001163 52.3 423 46.20 14.60 57.4 108.00
600 129.40 0.001393 62.0 507 55.30 17.50 47.9 129.40
700 151.00 0.001625 72.0 592 64.60 20.44 41.0 151.00
800 172.60 0.001858 82.0 677 73.80 23.36 35.9 172.60
900 194.20 0.002090 92.1 762 83.00 26.28 31.9 194.20
1000 215.80 0.002323 102.1 846 92.30 29.20 28.7 215.80
1200 259.00 0.002788 122 1016 111 35.1 23.9 259.00
1400 302.30 0.003254 143 1185 129 40.9 20.5 302.30
1600 345.30 0.003717 163 1354 148 46.7 18.0 345.30
1800 388.50 0.004182 183 1524 166 52.6 15.6 388.50
2000 431.70 0.004647 204 1693 185 58.4 14.4 431.70
2500 539.40 0.005806 254 2115 231 73.0 11.5 539.40
3000 647.30 0.006967 305 2538 277 87.6 9.6 647.30
3500 755.20 0.008129 356 2961 323 102 8.21 755.20
4000 863.10 0.009290 408 3385 369 117 7.18 863.10
4500 970.90 0.01045 458 3807 415 131 6.39 970.90
5000 1078.80 0.01161 509 4230 461 146 5.75 1078.80
6000 1294.60 0.01393 610 5077 553 175 4.78 1294.60
7000 1510.30 0.01626 712 5922 646 204 4.11 1510.30
8000 1726.10 0.01858 814 6769 728 234 3.59 1726.10
9000 1941.90 0.02092 916 7615 830 263 3.19 1941.90
10,000 2157.60 0.02322 1018 8461 922 292 2.87 2157.60
15,000 3236.50 0.03483 1526 12692 438 1.92 3236.50
20,000 4315.30 0.04645 2035 16923 584 1.44 4315.30
 

 运动粘度

乘以 得数
得数 除以
英尺2/秒 92903.04 厘沲
英尺2/秒 0.092903 米2/秒
米2/秒 10.7639 英尺2/秒
米2/秒 1000000.0 厘沲
厘沲 0.000001 米2/秒
厘沲 0.0000107639 英尺2/秒

 绝对粘度或动力粘度

乘以 得数
得数 除以
磅力-秒/英尺2 47880.26 厘泊
磅力-秒/英尺2 47.8803 帕-秒
厘泊 0.000102 公斤-秒/米2
厘泊 0.001 磅力-秒/英尺2*
帕-秒 0.0208854 帕-秒
帕-秒 1000 厘泊

*有时绝对粘度也可以磅质量来表示。 在种情况下:厘泊 x 0.000672 = 磅质量/英尺 秒

 绝对粘度换算为运动粘度

乘以 得数
得数 除以
厘泊 1/密度 (克/厘米3) 厘沲
厘泊 0.00067197/密度 (磅/英尺3) 英尺2/秒
磅力-秒 /英尺 2 32.174/密度 (磅/英尺3) 英尺2/秒
公斤-秒 /米2 9.80665/密度 (公斤/米3) 米2/秒
帕-秒 1000/密度 (克/厘米3) 厘沲

 运动粘度换算为绝对粘度

乘以 得数
得数 除以
厘沲 密度 (克/厘米3) 厘泊
米2/秒 0.10197 x 密度 (公斤/米3) 公斤-秒/米2
英尺2/秒 0.03108 x 密度 (磅/英尺3) 磅力-秒/英尺2
英尺2/秒 1488.16 x 密度 (磅/英尺3) 厘泊
厘沲 0.001 x 密度 (克/厘米3) 帕-秒
米2/秒 1000 x 密度 (克/厘米3) 帕-秒

 

长度

乘以 —> 得数
得数 <— 除以
英寸 2.54 厘米
英尺 12 英寸
英尺 0.305
1.094
1010

 流速


乘以 —> 得数
得数 <— 除以
厘米3/分钟 1 毫升/分钟
英尺3/分钟 28.31 升/分钟
英尺3/分钟 1.699 米3/小时
英尺3/小时 472 毫升/分钟
英尺3/小时 0.125 加仑/分钟
加仑/小时 63.1 毫升/分钟
加仑/小时 0.134 英尺3/小时
加仑/分钟 0.227 米3/小时
加仑/分钟 3.785 升/分钟
盎司/分钟 29.57 毫升/分钟

压力(帕/英寸2)换算为英尺

psi 英尺水柱 psi 英尺水柱 psi 英尺水柱
1 2.31 13 30.0 45 103.9
2 4.62 14 32.3 50 115.5
3 6.93 15 34.7 55 127.1
4 9.24 16 37.0 60 138.6
5 11.6 17 39.3 65 150.1
6 13.7 18 41.6 70 161.7
7 16.2 19 43.9 75 173.3
8 18.5 20 46.2 80 184.8
9 20.8 25 57.7 85 196.3
10 23.1 30 69.3 90 207.9
11 25.4 35 80.9 95 219.5
12 27.7 40 92.4 100 231.0

压力(液体泵)

 

乘以 —> 得数
得数 <— 除以
磅/英寸2(表压) 2.31 英尺水柱
磅/英寸2(绝对压强) 6.9 千帕
磅/英寸2(表压) 2.03 英寸汞柱
磅/英寸2(绝对压强) 0.068 标准大气压
磅/英寸2(绝对压强) 0.068
标准大气压 33.9 英尺水柱
标准大气压 760 毫米汞柱
英寸汞柱 1.133 英尺水柱
毫米汞柱 0.039 英寸汞柱
牛顿/米2 1  

 压力/真空    

乘以 —> 得数
得数 <— 除以
标准大气压 33.9 英尺水柱
标准大气压 760 毫米汞柱
标准大气压 1033.2 克/厘米2
标准大气压 14.70 磅/英寸2
atm 1.013
标准大气压 101.3 千帕
14.5 磅/英寸2
0.9869 标准大气压
100 千帕
英尺水柱 0.4335 磅/英寸2
千帕 0.01 达因/厘米2
千帕 0.1450 磅/英寸2
千帕 7.5 毫米汞柱
磅/英寸2 0.0703 公斤/厘米2

 体积(液体泵) 

乘以 —> 得数
得数 <— 除以
加仑 128 流体盎司
加仑 3.785
1000 厘米3
磅水 0.119 加仑
加仑(英国) 1.2 加仑(美国)
英尺3 7.48 加仑
英寸3 0.00433 加仑
厘米3 0.0338 流体盎司
米3 264.2 加仑
米3 1000

 其它

乘以 —> 得数
得数 <— 除以
马力 0.746 千瓦
马力 42.44 Btu/分钟
马力 396,000 磅 英寸/分钟
马力 1.014 公制马力
0.7376 磅 英尺/秒
44.25 磅 英尺/秒
磅-英尺 0.1368 公斤-米
盎司-英寸 0.072 公斤-厘米
盎司-英寸 70,600 达因-厘米
盎司-英寸 0.00706 牛米
高斯 0.0001 泰斯拉

 体积

乘以 —> 得数
得数 <— 除以
厘米3 1 毫升
盎司(流体) 29.57 毫升
英尺3 7.48 加仑
英尺3 0.0283 米3
加仑 128 盎司(流体)
加仑 3.785
加仑 0.8333 英国标准加仑
米3 1000

 质量

乘以 —> 得数
得数 <— 除以
药衡英钱 60 英厘
药衡英钱 0.1371 常衡盎司
药衡英钱 0.008571 常衡磅
药衡英钱 3.88794
药衡磅 5760 英厘
药衡磅 13.1657 常衡盎司
药衡磅 0.822857 常衡磅
药衡磅 373.242
药衡盎司 480 英厘
药衡盎司 1.09714 常衡盎司
药衡盎司 0.068571 常衡磅
药衡盎司 31.1035
常衡英钱 27.344 英厘
常衡英钱 0.0625 常衡盎司
常衡英钱 0.003906 常衡磅
常衡英钱 1.77185
常衡磅 7000 英厘
常衡磅 16 常衡盎司
常衡磅 453.592
常衡磅 437.5 英厘
常衡盎司 0.0625 常衡磅
常衡盎司 28.3495
克拉 3.0865 英厘
克拉 0.2
15.432 英厘
0.0353 盎司
0.4536 公斤
盎司 28.35

 比较微粒尺寸

美国 目 英寸 微米 美国 目 英寸 微米
3 0.265 6730 40 0.0165 420
3-1/2 0.223 5660 45 0.0138 354
4 0.187 4760 50 0.0117 297
5 0.157 4000 60 0.0098 250
6 0.132 3360 70 0.0083 210
7 0.111 2830 80 0.0070 177
8 0.937 2380 100 0.0059 149
10 0.787 2000 120 0.0049 125
12 0.0661 1680 140 0.0041 105
14 0.0555 1410 170 0.0035 88
16 0.0469 1190 200 0.0029 74
18 0.0394 1000 230 0.0024 63
20 0.0331 841 270 0.0021 53
25 0.0280 707 325 0.0017 44
30 0.0232 595 400 0.0015 37
35 0.0197 500

 比重 x 1 = 克/毫升 克/升 x 8.345404 =磅/加仑 磅/加仑 x 0.119826 = 克/毫升

 华氏度 = (1.8 x 摄氏度) + 32 摄氏度 = (华氏度 - 32) x 0.555 绝对温标 = 摄氏度 + 273.2

泵送粘性流体

  • 蠕动泵是泵送粘性流体的理想选择
  • 选择比泵水管尺寸大一些的管道
  • 降低泵速
  • 采用泵管闭合程度可调的泵
         — 灌泵时调大闭合程度
         — 调低闭合程度以延长泵管寿命
  • 增大入口处的压力
  • 选用硬质泵管 (Norprene®管、PharMed®管、Viton®管以及Tygon ® LFL管)为宜 

 如何减少脉动

  • 使用脉动缓释器
  • 采用泵管闭合程度可调的泵
         — 调低闭合程度以延长泵管寿命
         — 采用背压
  • 采用辊子脉动正好相互抵消的两个泵头
  • 给您的泵系统再增加一条排液管 

管材相容性 

  • 请参阅化学相容性图表
  • 对未知或有疑问的化学物质一定要进行先期测试
  • 建议采用浸没试验:
  • 截取一段泵管样本。 .
  • 称重、测长度(可能的话还可采集其它特性点)。
  • 在封闭容器中浸泡48小时。
  • 检查该泵管样本是否出现膨胀、脆化、开裂、变软等损坏情况。如无异常, 可与泵连接进行试验。. 

如何延长管道寿命  

  • 降低转速、增大管径
  • 降低泵管的闭合程度
  • 采用Masterflex 高性能精密管道
  • 选择使用寿命较长的管材(Norprene管, PharMed管, Tygon LFL管, BioPharm增强型铂金硅胶管)
  • 降低系统中的流体压力
  • 定期停机, 将管道往前挪移20至25厘米(8至10英寸)

 泵送磨蚀性流体

  • 软微粒的尺寸绝不能大于管道内径的25%
  • 硬微粒的尺寸绝不能大于管道内径的5%
  • 尽量降低泵速
  • 采用泵管闭合程度可调的泵
         — 灌泵时调大闭合程度
         — 调低闭合程度以延长泵管寿命
  • 选择耐磨管材,如Norprene管/PharMed管及Viton管为宜。

泵管选购提示 

  • 最耐用的管材—Norprene管/PharMed管,BioPharm 增强型硅胶管管
  • 透明管材—Tygon/硅胶管
  • 符合USP Class VI级规定的管材—PharMed管/Silicone管/C-Flex管, Tygon LFL管
  • 高纯度管材—铂金硅胶胶
  • 耐压力/真空的管材—高压Norprene管,高压PharMed管,Norprene管/PharMed管/ Tygon管

1. 定义您的应用要求

  • 需要多大的流速?
  • 我需要泵送什么化学品?
  • 流体相关条件(如流体粘度或背压)是否在应用中具有重要作用?

2. 根据您的流速,选择泵系列

  • C/L®.. 0.002 - 43 mL/min
  • L/S®.. 0.0005 - 3400 mL/min
  • I/P®.. 0.012 - 26 LPM
  • B/T®... 0.3 - 37 LPM

3. 选择泵头、泵管和驱动器
    L/S 和 I/P泵系列分为三类组件,即泵头、泵管和驱动器。如需一套完整的软管泵系统,请选择相同系列的泵头、泵管和驱动器。

泵头 考虑因素:
流                  速——不同泵头具有不同的流速。
泵 管 更 换频 率——某些泵头可以快速更换泵管。
所需要的通道数——大多数泵头是可叠连的。
化  学  相  容 性——当化学品会溅出时,泵头的材料就变得极为重要。
精                  度—— 标准泵头可以提供精度最高且重复性最好的流速。

泵管 考虑因素:
流           速—— 泵管尺寸会直接影响流速。
化学相容性——参见Cole-Parmer目录、网站或来电咨询。
泵 管 寿 命——下图

上表所示为Masterflex® 泵管的平均使用寿命(单位:小时)。测试条件:将泵管与Masterflex® 泵头配合使用,在21°C、0 bar条件下,持续进行水的传输。泵管寿命按失效日期或流速减少50%的时间(以较早时间为准)计算。降低驱动器速度可延长泵管使用寿命。L/S® 16、I/P® 73和B/T® 91泵管在不同速度条件下的使用寿命如下表所示。


流体粘度,是否含有固体颗粒物、背压或吸程——高性能泵管是这些情况的最佳选择。
流 体 温 度——有关每种泵管适用温度范围的相关信息,参见Cole-Parmer目录、网站或来电咨询。

驱动器考虑因素:
流                             速——驱动器的转速与流速有直接关系。
定    速    或     变     速——变速驱动器可以调节流速。
流速或分配体积的精度——多款驱动器均配有数字速度控制电路,用以获得高精度和高可重复性的流速。
远 程 控 制或电脑 连接——有些驱动器可以连接到您的过程控制器上,或通过脚踏开关进行操作。
环        境       防       护——大多数驱动器完全密封,防水防尘。

或者购买整套 Masterflex ® 系统:

有关完整的 MASTERFLEX® L/S ® 和 I/P® 软管泵系统信息, 参见Cole-Parmer目录、网站或来电咨询。

为最大限度提高粘稠液体传输效率,请遵守下列步骤:
粘稠液体传输用泵管的选型
1. 减小泵的速度。速度的增加超过某一点时对流速无影响。泵的最大效率速度随粘度增加和泵管尺寸减小而减小。
2. 请选择比传输水所需尺寸更大的泵管。下表可帮助您选择出最合适的尺寸
3. 请选择Norprene®、PharMed® BPT、PharmaPure®、GORE® Style 100 SC、GORE® Style 500、Chem-Durance® Bio或Tygon® LFL等牢固型泵管。这些泵管在泵头咬合之后能够快速恢复至原来形  状,因此性能更好。L/S®、I/P®和B/T®应选择高效精密泵管—管壁较厚的泵管恢复至原来形状的速度比精密泵管更快。形状恢复速度越快,则将液体吸入泵管的力就越大。
4. 请选择内壁光滑的泵管。光滑内壁可以减小摩擦力。可选择BioPharm、BioPharmPlus、Tygon®、Tygon® LFL或硅胶管。
5. 减小流体粘度。如果可行,可以对流体加热;粘度通常随温度升高而减小。

如何使用此表:
例如:如果传输800cp的液体,需要确定传输该粘稠液体所需的最小泵管尺寸。 从表左侧的“粘度”轴上找到800cp。沿此处向上达到直线位置。沿直线与800cp的交叉点向下达到“最小泵管尺寸”轴,可以确定所需泵管范围。所示情况下 800cp落在L/S 16 泵管尺寸范围内。因此,传输800cp液体所需的最小泵管尺寸为L/S 16。L/S 16还适用于小于800cpd的粘度。
考虑因素: 所有粘度测试数据均采用Norprene、PharMed BPT、Viton和Tygon等材质结实的泵管测得,因为这些材质的泵管在传输粘稠液体时所表现的性能最佳。测试采用液体在21°C、0 bar背压条件下进行。此表仅可作为一般参考,不能视为对实现所示结果的担保。

■ 高精度,可满足严格的紧公差标准
■ 均经过出厂测试和光学检测
■ 设计符合多项标准和评级

应用广泛的泵管
Masterflex泵管是多个市场中多种应用的理想选择,
包括:
■ 化学品处理       ■ 环境
■ 食品饮料          ■ 工业
■ 医疗研究          ■ 实验室
■ 教育                 ■ 印刷
■ 水处理             ■ 生物技术
■ 制药                ■ 半导体
■ 生命科学:组织和细胞培养、发酵

为确保流速控制精确且泵管寿命较长,请在您的泵管应用中仅使用Masterflex泵管。我们的专用泵管始终是您的选择,因为不同与其他泵管产品,专用泵管是针对您的蠕动泵处理需求,特别设计生产,来配合您的蠕动泵达到最佳性能。
Masterflex泵管可使您的流体传输系统实现最佳性能。我们提供21种不同材质的泵管,并有多种泵管尺寸可供选择,总有一种泵管能够满足您的流体处理应用需求。选择我们的高效精密泵管,更适合高压应用,并提供更大的吸程;而且可以处理更高粘度流体,具有更长的使用寿命。

专用于挑战性应用的泵管

Masterflex®独有Puri-Flex™泵管
从生物工艺和生物制造法规标准方面来看,该泵管可满足并超过您的纯度期望值。它具有低溶出、低蛋白质粘连和低透气性等特点。Puri-Flex符合USP Class VI、FDA 21 CFR 177.2600及21 CFR177.1810、RoHs compliance、REACH compliance、ADCF、ISO 10993-4和10993-5的要求。泵管易于焊接或热封,因此,非常方便用于生物技术连接(BioConnect)。Puri-Flex有多种灭菌方式:在135°C、EtO和高达45 kGy的伽马射线条件下进行高温高压灭菌。在Masterflex蠕动泵中使用时,其材质的寿命较长。

Masterflex®独有Chem-Durance® Bio 泵管
Chem-Durance Bio泵管具有极佳的耐化学性和较长的传输使用寿命,并且符合USP Class VI标准。无增塑剂内壁有助于减少剥落。热塑外壁更持久耐用—尤其是在较高压力条件下。

PTFE 泵管
可提供采用PTFE泵管的蠕动泵头。PTFE泵管具有化学惰性,不会吸收或浸入流体,并且可耐受高达6.8 bar的压力

GORE® 100 SC型和500型泵管
100 SC型泵管不会产生可检出颗粒,从而可以防止流体污染,并且在100 rpm条件下可使用6000多个小时。其独特的设计和材质还可实现无与伦比的流速稳定性。500型泵管具有与100 SC型相同的优点,并且具有更强的耐化学性,流体相容性也更大。500型泵管为氟橡胶材质,可耐受腐蚀性化学品。

高压泵管
需要在压力条件下进行传输? Masterflex高压PharMed® BPT和Norprene®泵管可持续耐受高达10.2 bar的压力。 PTFE泵管还可处理高达6.8 bar的压力,而100SC型和500型泵管在高达4.1 bar压力条件下的寿命更长。

Viton®
Viton® 的耐化学性能通过食品与饮料应用FDA认证。

GORE® 高回弹 —400型泵管
膨体聚四氟乙烯(EPTFE)与Viton® F型氟橡胶(FKM)的独特复合,使其能够耐受多种化学物质。泵管采用多层结构,传输腐蚀性介质时可在几百小时内保持稳定的流速。可耐受芳香烃、酒精(包括甲醇)、蒸汽和浓酸。此种泵管主要用于工业应用场合,在压力高达4 bar条件下的持续寿命较长。

快接型卫生泵管包
此管配有光滑的预制卫生迷你接头,可进行无菌流体传输,并可以与带有类似预制端部的接头或其它卫生泵管快速连接。L/S® 泵管请参见Cole-Parmer网站或目录,I/P® 卫生泵管Cole-Parmer网站或目录。

散装泵管及定制泵管订购
卷装和散装泵管可帮助您节省时间和金钱并减少浪费,并且便于您始终备有足够的泵管。

什么是UV254 UVA?为什么要测量它们?

水和废水中发现的一些有机化合物(如木质素、单宁酸、腐殖质和多种芳香族化合物)可较强地吸收紫外光(UV)。UV吸收性与有机碳含量、颜色和消毒副产品(DBPs)的前身如三卤甲烷THMs)和卤乙酸(HAAs)1有很强的相关性。因为UV吸收性相比常用于测量有机物的TOC、COD和BOD2测量方法要简单,其可作为淡水、盐水和海水中成分有效的替代性测量。并以用于监测工业污水,来评估凝结、碳吸收、和一些其它水处理过程中有机物的去除效果。

UV254是在254nm波长下UV光的吸收量,是测量有机化合物的历史性选择。然而,200-400nm之间的扫描可用于确定干扰物是否存在,及选择合适的波长。比如,280nm波长可在一些水样中更适用于BOD测量。

 

下图3显示了4个扫描光谱。上面的3个扫描对应着含有高浓度自然有机物(NOM)的腐植酸和富里酸。地下水(Ramo Sulfureo)含的有机物很少,曲线不光滑,较上面3个无明显特征。

 

什么是SUVA?为什么要测量它?

特殊UV吸光率(SUVA)是254nm UV吸收性与溶解性有机碳(DOC)浓度的比例。

SUVA = UVA / DOC。

SUVA用来表征水中的有机物种类,SUVA值越低,生成DBPs(会造成长期的健康风险)的比例就越低。

在美国,消毒剂和消毒剂副产品法规(DBPR)要求特定水处理设备在第1阶段能在原水和过滤后水之间去除一定比例的TOC。如果原水中有机物浓度很高,DBPR要求第2阶段在使用消毒剂前加强水处理去除TOC。但是,如果原水或已处理好水的SUVA值<2 L/mg-m,可能推迟TOC的去除要求,设备也不会被要求增强絮凝和软化作用。低的SUVA值说明了有机物不太可能形成DBPs。

 

UV254的测量

可使用波长范围具有200-400nm的分光光度计来测量UV254,以及匹配的光程长1cm石英比色皿。对于低吸光率样品可选择5或10cm光程长比色皿。推荐使用可扫描UV范围的仪器,并可评估和校正由一些干扰物影响的UV吸收性。

 在测量样品前,如有必要需要将样品pH值调解时pH4-10,然后再过滤样品。

 用不含有机物的过滤水做空白,然后测量过滤后的样品。

 读数的单位是m-1,详见Standard Methods标准方法5910 UV-Absorbing Organic Constituents有机成分的吸收(www.standardmethods.org)。

 质控:重复测量、复制样品、基线吸光度检查、过滤空白、分光光度计检测样品、浑浊滤液检查(可选)。

 

SUVA的测量

对于SUVA的测量,分光光度计必须能够测量254nm下的吸光度,范围从0.0045 至≥ 1.0cm-1UVA。比色皿为石英材质,光程长为1、5或10cm。

 在测量前,将样品用0.45μm滤膜过滤去除有机碳颗粒,并不调节pH值。

 用实验室试剂水(LRW)调零,然后测量过滤好的样品。

 读数的单位是m-1,详见EPA方法415.3(http://www.epa.gov/nerlcwww/ordmeth.htm)。

 质控:性能初始化演示(由仪器生产商、科学服务公司或已认证的分光光度计滤镜专家每年完成一次),实验室试剂水读数、零点检查、过滤空白、复制样品和分光光度计检测样品。

 

干扰

原水含有胶体颗粒,UV吸收一些非有机物如铁、硝酸根、亚硝酸根和溴等离子,会干扰254nm波长对UVA的测量。一些氧化和还原性试剂也会吸收UVA。从200-400nm扫描UV吸收性可用来确定干扰物质是否存在。对于UVA测量,如果干扰超过总吸收的10%,可选择另一个波长来替换。对于SUVA测量,可将结果标记为“疑似UVA干扰”。

 

测量UVAUV254SUVA的设备

Thermo Scientific Orion AquaMate 8000 UV-Vis紫外可见水质分析仪是一个非常好的选择。该仪器可提供所有需要的波长,可进行光谱扫描,并且便于操作,准确性、重复性等性能都十分卓越。可使用1、5、10cm比色皿。符合UVA、UV254和SUVA的测量要求。详见www.thermoscientific.com/AquaMate8000

其它相关附件、耗材可浏览:http://www.unitylabservices.com,含:

1cm 石英比色皿,PN 331742-000;

分光光度计检测溶液和空白(wav photo accessory 0.25A + blank),PN 222-234700;

波长验证滤光片(per Sect. 6.13 of EPA Method 415.3),PN 333150;

分光光度计性能校正服务(每年一次)

 

备注:

1. Method 5910, UV-Absorbing Organic Constituents (2011), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater.

2. Total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD), and biological oxygen demand (BOD).

3. Birdwell, J.E, and Engel, A.S., 2010. Characterization of dissolved organic matter in cave and spring waters using UV–Vis absorbance

and fluorescence spectroscopy, Organic Geochemistry 41, 270–280.

什么是碱度?

根据标准方法中水和废水(SM 2320 碱度)检查中的描述“水能中和酸的能力就是碱度”,即可滴定碱的总量。同样可表征为水可承受pH变化使得酸性更强的能力(或水的缓冲能力)。碱度主要与碳酸根、碳酸氢根、氢氧根离子有关,也可能与硼酸根、磷酸根、硅酸根等碱性物质有关。

 

为什么需要测量碱度?

在许多环境和工业领域中,碱度都是重要的测量参数:

水质——碱度可抵抗来自于自然界或人类活动引起的pH快速变化,所以碱度的高低对于鱼类和淡水生物很重要。为了鉴定地表水酸化的敏感性,美国环保署监测各区域地表水的碱度,并制作了总碱度地图(http://water.usgs.gov/owq/hardness-alkalinity.html)。此外,碱度过高也会损害水生物。

污水厂——碱度在污水处理中扮演着重要的角色。污水原水的碱度与很多因素有关,如水源、悬浮有机物的数量、游离氢氧根碱性物质是否存在、碳酸氢盐和可溶二氧化碳量的多少等。在污水处理中,使用了不同的化学物质调节处理过程中的最佳碱度,如曝气池的生物硝化作用、出水的加氯消毒、厌氧池内活性生物生成酸的中和作用、抑制腐蚀。

饮用水厂(自来水厂)——在饮用水处理中碱度也很重要。在不同处理阶段都要测量碱度,如原水、沉淀池、出水。在水的软化、防腐控制、杀菌、絮凝沉淀和氧化过程中碱度都是重要的参数。根据消毒剂及其副产品法规(DBPR),饮用水厂通常同时测量原水的碱度和TOC并通告。

 

样品的采集和储存

通常,采集样品需遵循以下原则:

在低温下,用聚乙烯瓶或硼硅酸盐玻璃瓶保存样品。记录采集地水源的pH值。样品瓶要填满并盖紧。不要过滤、稀释、浓缩或改变样品。水样应尽快测量,在4℃下最多可储存14天。

 

测量方法

滴定法

滴定法是经典方法,且EPA认可。在室温下用酸性标准溶液滴定至预选终点,结果以mg/L CaCO3来表示。终点可由pH电极或观察显色剂颜色变化来确定。通过滴定至终点使用的硫酸或盐酸标准液来计算碱度。可测量以下两种碱度:

 P-碱度(或称酚酞碱度)——用酸滴定至pH 8.3。测量了样品中包含由碳酸盐、氢氧根和部分碳酸氢根引起的碱度。P-碱度达到一定程度可抑制腐蚀,但过量的碱度也会导致腐蚀(脆化)或苛性水,尝起来有灼烧感。P-碱度由以下公式计算:

P-alkalinity, mg CaCO3/L = ((滴定至pH 8.3使用的酸标准液mL体积数)*(酸标准液浓度)*50000)

样品mL体积数

 

 总碱度也称为M-碱度(M代表滴定至甲基橙色),由酸滴定至pH 4.5,所有的碳酸盐、氢氧根和碳酸氢根都被滴定。总碱度(M-碱度)可由以下公式计算:

M-alkalinity, mg CaCO3/L = ((滴定至pH 4.5使用的酸标准液mL体积数) *(酸标准液浓度)*50000)

样品mL体积数

 

P-碱度和M-碱度可帮助用户确定水的性质。比如:如果P-碱度大于M碱度的一半,水中的氢氧根和碳酸根会造成水有腐蚀性;如果P-碱度为0,则水中没有氢氧根和碳酸根。可参考标准方法2320查看更多详细信息。

Orion pH电极可成功用于碱度的终点滴定。滴定前需要对电极进行校准。肥皂、油状物、悬浮物、沉淀物以及一些会附着在pH球泡引起响应迟钝的物资会影响滴定。必要时及时清洗电极或在添加滴定剂间给予电极另外的时间使其达到稳定。

 

比色法

比色法测量碱度的原理类似于传统的滴定法,但是pH终点虽然不同,但添加的酸是预制的。试剂通常含有多种酸和pH敏感显色剂。当酸与样品中的碱性物质反应时,改变了样品的pH值,并改变了显色剂的颜色。pH的改变导致颜色的变化,其与样品中的碱度成比例,利用特定波长(P-碱度用560nm,M-碱度用610nm)可测量其吸光度。

 

Orion总碱度套装

Orion总碱度套装同样由一些酸组成,可与样品中可滴定的碱性物质反应。样品中的pH值会随之变化,可用pH电极来测量。试剂添加后的pH读数不同于总碱度。

 

滴定法

比色法

Orion总碱度套装

P-碱度

总碱度(M-碱度)

样品量

200mL

10mL

100mL

测量范围

碱度所有范围

P-碱度:5-200mg/L CaCO3 M-碱度:5-200mg/L CaCO3

0-225mg/L CaCO3

干扰

可附着在pH球泡上的物质

样品中的浊度和颜色

可附着在pH球泡上的物质

优点

浊度和颜色无干扰。

滴定可自动进行。

测量范围大。

EPA认可的方法。

样品体积小。

出结果快。

便于操作和携带。

可测量P-碱度和M-碱度。

浊度和颜色无干扰。

比滴定法快。

测量范围大。

 

推荐设备

Orion pH电极和pH测量仪。

Orion试剂:

AC2002 (M-碱度),

AC3002P。

Orion 仪器:

 AQ3700,

AQ7000 or AQ8000。

Orion 700010 总碱度套装

 

应用贴士

如何表示一份样品的浓度含量

 在分析实验室,我们经常用摩尔浓度(M)、当量浓度(N)、百万分之一(ppm)、mg/L等单位来表示浓度结果。在食品和饮料行业中,浓度不常用以上这些单位来表示,而用mg/100g,mg/罐,mg/份,每日摄入量%(%DV)。因为这些单位通常能表示某些成分的含量。比如,薯片中的盐含量单位在质量控制和营养成分标签中是不同的。我们接下来讨论如何适合地表示这些分析结果的两种方式。

 方法1——将分析结果从浓度单位转化成需要的单位

例1 用重量/重量单位来表示固体食物的含量——薯片碎片中的钠含量

• 3.5 g 薯片与去离子水混合后,定容于1L容量瓶中。

• 取50 mL准备好的样品进行测量。

• 仪表读数为25.2  mg/L钠离子浓度。

• 接下来将该浓度以需要的单位来表示。

 先选择合适的单位。

• 如果需要以mg/100g来表示,按以下公式来转换:

mg/100g = (钠离子浓度mg/L)*(容量瓶容积)* 100g * DF1 / (样品重量g)

        =  25.2 mg/L*1 L*100*1/3.5g = 720 mg/100g

• 如果需要以mg/份来表示,将每份的重量放入上述公式中计算即可(比如每份薯片的重量为28g):

mg/份= (钠离子浓度mg/L)* (容量瓶容积)* 每份样品的重量g * DF1 /(样品重量g)

        =  25.2 mg/L*1 L*28*1/3.5g = 202 mg/100g

 

例2 用容量单位来表示液体或饮料的含量——健身饮料中的钠含量

• 仪表测量健身饮料中钠浓度的读数为465 mg/L。

• 接下来将该浓度以需要的单位来表示。

先选择合适的单位。

• 根据营养含量标签所示,每份含量为8oz,需要用mg/份为单位来表示。

接下来将oz转化成L。

• 1 oz(US fluid ounce)= 0.02957 L

最后一步将仪表读数乘以转换系数再乘以每份的oz数:

mg/份=  465 mg/L*0.02957L/oz*8 oz = 110 mg/份

 1注意:如果样品浓度超出测量范围,可在测量前稀释样品——用移液管取少量的高浓度样品(一整份)移入容量瓶,用去离子水定容。在这种情况下需要计算稀释倍数(DF),并将其计算进公式中。比如将200mL样品稀释至1000mL,则稀释倍数为5:

DF = (稀释后的体积)/ (稀释前的体积)= 1000 / 200 = 5。

 

方法2 ——用同样的方法来准备标准液和样品,得到的结果直接以需要的浓度单位来显示

例1 罐装食品——番茄酱中的钾含量

钾离子选择电极用直接测量法来测定,以mg/份为单位来表示。

• 每份为1罐(或100g,1杯)。

• 最后的浓度为811 mg/罐。

• 将1份样品置入1L容量瓶中,用去离子水定容(某些样品为了混合均匀可能需要预搅拌)。

• 准备校准用标准液,能够涵盖待测样品的浓度,以质量每升为单位。比如本例子中使用100 mg/L 和1000 mg/L标准液,能够涵盖样品浓度811 mg/罐。

• 根据电极和仪表的操作手册进行二点校准。

• 取50mL稀释样品倒入烧杯并加入ISA。

• 测量浓度。

• 最后读数的单位就是每份的重量含量,无需进一步计算。

 注意:如果1L容量瓶不适用来准备样品,也可用更小的容量瓶成比例的与更小份量的样品和去离子水来混合。详见下表:

                                                                   不同容量瓶对应的样品量

容量瓶容量,mL

每份量=

100g

每份量=

1罐

每份量=

1杯

每份量=

8oz

100

10g

0.1罐

——

0.8oz

250

25g

0.25罐

0.25杯(2oz)

2.0oz

500

50g

0.5罐

0.5杯(4oz)

4.0oz

应用贴士

电导率和浓度的关系

 

可基于浓度和电导率的经验关系来测量电导率将其转换成浓度。

 电导率是衡量物质导电性的能力,水溶液的电导率取决于溶解性电解质离解出的离子,由离子产生电导率。溶液中离子浓度增加会引起溶液导电性能的增长。这种电导率和浓度之间的关系可以将电导率测量值转化成浓度。

 电导率作为间接确定浓度的方法常用于一些工业应用中,该方法有很多好处——灵敏,易于测量,降低分析成本,特别适用于实时监测中。

 然而,这种间接方法也有一些局限性,稍后讨论。

 

电导率不具体

电导率测量的是溶液中的总离子浓度,并不能区分出离子的种类。所以更适用于含有单一离子种类的溶液。

 

每种电解液的电导率与浓度的相关性都不同

 不同酸、碱、盐的电导率与浓度相关性曲线都不同,大多数情况下在一定浓度范围内都呈线性,并且曲线可以有多种形式。如下图所示有些电解液(如氯化钾)在很大浓度范围内都呈线性,而其它一些曲线则呈钟形。

常见酸、碱、盐在25℃时的电导率

 

 如上图所示,许多电解液曲线都有最大值。在这种情况下,某一电导率值会对应两个不同的浓度,可以用电导率来测量最大值范围前或后的浓度,因为此时的电导率变化非常明显(斜率大)。比如对硫酸的曲线,电导率可以用来测量出的硫酸范围是0-23%或40-85%,不能测量出的硫酸浓度范围在23-43%(该段曲线电导率变化缓慢)。

 

电导率-浓度曲线的形状取决于温度

 离子溶液的电导率与温度有很大的关系,通常用每℃的电导率相对变化来表示,即温度系数或温度因子。不同电解液的温度系数都不同,一些酸、碱、盐的温度系数已知,但有一些需要通过实验来确定。

 电导率-浓度曲线会随温度变化,大多数电解液的电导率-浓度曲线都在25℃下绘制。如果实验在25℃下进行,可参考现有的曲线。

 如果不在参考温度下进行测量,且温度系数已知,那可进行温度补偿来计算。详见应用贴士#110“电导率测量中的温度补偿”中关于Thermo Scientific Orion 和AquaSensors测量仪温度补偿选项。

 如果温度系数未知,可以通过实验来确定。同样也可针对特定的温度来自建电导率-浓度曲线。

 

 

 

应用贴士

纯水和其它低电导率水中的pH

实验室和Grab样品测量

 现在可以挑战纯化水(及其它低电导率水样)的pH测量了!这取决于低离子强度和样品的未缓冲性。这些因素导致了读数噪音大、响应慢、漂移大、精确度和准确度低。本贴士将讨论如何解决这些问题。

 pH测试的难度

电导率小于100μS/cm的水样通常被称为低电导率水样(见ASTM D5464)。高纯水的pH值取决于水中二氧化碳(CO2)的含量,通常在5.5 – 7.5pH。测量纯水和低电导率水样的难度在于:

  • 低电导率水样阻抗高,这会导致读数噪音大且信号漂移。
  • 因为水中离子浓度低,缓冲性也很弱,所以常受污染物(比如吸收CO2和氨气,或接触采样、运输、储存、操作和测试等来源中的污染物)的影响。
  • 电极内部填充液和外部样品之间的巨大离子强度差异可能产生明显的液接界电位,会影响测量的准确性、精确性,延长稳定时间。

很难想到这些简单的pH检测会有这么大的难度。

 优化pH测试结果的几个要素

以下几点要素能够优化纯水或其它低电导率水样中pH检测结果,包括:

  • 电极、液接界、填充液的选择:
    • 尽管低阻抗液接界经常被采用,但专家并不同意这种电极液接界是最好的。

 避免使用含有饱和银的电极填充液——与纯水接触产生沉淀,导致液接界堵塞产生高阻抗。

  • 使用屏蔽性好、阻抗高的pH电极来降低型号噪音。

 在我们的实验中,Orion ROSS® pH电极(使用无银填充液)性能表现最好——8107三合一的毛细管液接界,8102的陶瓷液接界,8172的Sure-Flow®液接界。

  • 因为pH测量对温度敏感,使用三合一电极或自动温度补偿(ATC)探头来测量样品的温度,并自动调节电极的响应斜率。
  • 采样的注意事项
  • 低电导水样品尽量少接触空气和CO2。推荐使用玻璃仪器,因为空气会扩散穿过塑料容器。
  • 集装箱化运输和保存样品,可以不留顶部空气。
  • 采样后应尽快测试样品以减少样品的温度变化,样品曝气,与样品容器接触的时间。
  • 确保所有容器和设备在使用前纯水冲洗三次以避免各种来源的交叉污染。

 

  • pH电极的校准
    • 当标准液与待测样相差2℃以内可以获得最优结果,请使用ATC或三合一pH电极来测量温度  。

 如果标准液和待测样不能在同一温度下测量pH,可以使用ATC或三合一pH电极测量温度将斜率调节一致,并测量出当前温度下的pH值

 报告中应同时包含pH值和温度。

  • 校准后冲洗电极可以避免交叉污染待测样。

 如果有微量pH缓冲液残留也会显著改变纯水的pH值结果。

 请使用高纯水冲洗探头。

pH电极处理方法

 因为纯水会萃取出pH球泡中的离子,请使用电极存储液浸泡电极以恢复pH球泡表面成分。

 如果响应迟钝,请清洗pH电极来活化pH球泡和液接界。推荐使用Orion pH清洗液C (Orion 900023)。

 怎样测试纯水、其他低电导率水的pH?

  • 方法一:使用最优方法冲洗和测试技术
    • 测试每个样品前,准备一份测试样品和一份或多份用来清洗的样品,。测试样品前将pH电极浸入清洗样品中慢慢摇动。

 清洗可以减少交叉干扰,将电极调整到样品的温度,清洗液接界并使其适应样品的离子强度。

 相同冲洗技术可以用于校准过程中。

  • 缓慢搅拌样品可以提高电极响应速度。只要空气不会因为搅拌进入样品,就可以持续地进行搅拌。
    • 使用连续读数模式,允许足够的时间使电极完全响应。当有足够的时间达到稳定时可获得最好的精确度和准确度。

 一旦确定标准响应时间,考虑使用定时读数模式在充分的时间间隔后,取得一致和准确的结果。

为了使测量精度更高,推荐参考ASTM D1293来连续测量多份样品直到漂移达到最小,并且连续两份样品的结果都满足标准。详见ASTM D1293@www.astm.org

 方法二:调节样品离子强度(比如USP Purified Water test protocol)

    • 为了明显改善精确度和测量响应时间,可以在样品中加入离子强度调节剂,这不会明显影响pH值1

 通过调节离子强度,可以克服样品的高阻抗,并且消除了样品和电极填充液之间的离子强度差异。

  • 加入0.30mL饱和KCl溶液(约3 - 4 M),到100mL的待测样品中,轻微搅拌并照常测量。

也可使用Orion 纯水pH检测套件(Orion 700001),包括KCl背景的稀释缓冲液,和pH ISA离子强度调节剂,可以使样品背景接近标准液的背景。

 1比如,添加KCl至0.01M可引起+0.02pH的漂移。(Metcalf, Peck, and Arent, , Analyst, July 1990, Vol 115, 899).

应用贴士

pH温度补偿-简化方法

 Q:我可不可以将pH温度补偿关闭,测量pH时不进行温度补偿?

A:不推荐,但是有办法可以最小化温度对pH测量的影响。

 pH的温度补偿可能有一些难以理解。设想用户在问这个问题时,他可能会想“仪表究竟对读数做了什么?会不会对结果有不好的影响?”

 因为温度影响了pH电极的斜率、pH标准缓冲液的值以及样品的pH值,所以不可能完全去除温度补偿的影响。然后,有一些简单的方法能够最小化这些影响,并最大化pH测量的准确性和把握。

 简化pH温度补偿的关键在于在相同的温度下进行校准和测量,并且知道该温度值。

 方法1:室温下储存校准用缓冲液,并将样品置于室温下

  1. 测量室温下储存校准用缓冲液的温度。
  2. 将样品置于同缓冲液相同的室温下。见注意事项1。
  3. 在手动或自动模式下,输入室温值。见注意事项2。
  4. 在室温下,校准并测量。

 方法2:将校准用缓冲液冷却或升温至样品温度

  1. 测量采样和测试时样品的温度。
  2. 将pH校准用缓冲液冷却或升温至与样品相同的温度。见注意事项3。
  3. 在手动或自动模式下,输入样品温度值。见注意事项2。
  4. 在样品温度下,校准并测量。

 为什么有效?

  • 有必要知道校准用缓冲液的温度来纠正它的pH值。当输入正确的温度值(手动或自动),Orion Star仪表会通过自动校准功能自动进行补偿。
  • 保持样品的温度接近校准用缓冲液的温度会最小化温度补偿纠正的影响。
  • 测量样品和缓冲液的温度,使得它们能够被调节到适合对方。

 要注意温度补偿纠正措施不能解释样品自身自然温度影响的结果导致了样品pH的改变。这些影响对于大多数样品未知,并且不能纠正。正因如此,通常见到很多方法中建议pH和温度同时测量并记录。其他方法可能指定pH在样品温度下进行测量。

 如果有必要在不同于校准的温度下测量pH,要注意到应用的温度补偿纠正会变大,就像缓冲液和样品的温度和pH值会进一步拉大。对于样品pH读数的温度补偿纠正系数一般为0.003pH/℃/pH,以pH为基准计算(见注意事项4)。

 比如,如果在20℃下进行校准,但是测量的样品温度为38℃且读数为pH8.5。则温度补偿纠正应该接近0.003 pH x (38-20℃)x (8.5-7.0 pH单位)=0.08 pH。

 注意事项:

  1. 测量样品的温度,使之能够复合校准用缓冲液的温度。根据理想的精确程度,缓冲液和样品温度相差1℃通常可以接受。
  2. 可通过Orion pH三合一电极或自动温度补偿探头来自动测量温度。
  3. 测量校准用缓冲液的温度,使之能够复合样品的温度。根据理想的精确程度,缓冲液和样品温度相差1℃通常可以接受。
  4. pH电极斜率改变为0.2 mV/℃或0.003 pH/℃,见图A-5。图中pH值不随温度变化的点位等电位点。玻璃pH电极的等电位点通常为pH 7。样品pH值离7越大,温度改变时pH读数的变化越大,需要的温度补偿纠正越大。

                    图A-5 pH电极不同温度下的响应图

应用贴士

试剂空白/方法空白

 什么是试剂空白?

SM 1020B质控中如下定义试剂空白:“试剂空白中包含水和所有试剂,而这些试剂在测量过程中通常与样品反应。试剂空白用来确定试剂的影响和测量过程中所有操作步骤带来的误差。”

试剂空白的另一个同义词是方法空白

 如何准备并测试试剂空白?

用试剂水*(通常为去离子水)替换样品加入到试剂中,然后按分析样品的步骤同样来操作。

 应多久准备并测试试剂空白?

  • 当使用新批次的试剂时应准备并测试试剂空白
  • 每批次样品至少包括一个试剂空白

 试剂空白接受标准

  • 估计污染物含量的试剂空白
  • 试剂空白的可接受范围是,浓度应低于方法检测限(MDL)或最低校准用标液的0.5倍(除非方法规定不用)

 纠正方法

  • 如果在试剂空白中含有不可接受的污染物,确认并消除其来源。
  • 消除污染物后再测试样品,然后试剂空白应显示无污染物。否则,认为结果没有达到测试方法的标准要求。
  • 用含有污染物空白测试后的样品必须重新进行准备和测量。

  * 试剂水的要求条件要不同于有机或生物样品。

测量参数
直接测量法测量海水中的钙
简介
海水中的钙离子可使用奥立龙Orion钙离子复合电极搭配 Dual Star双通道pH/离子浓度测量仪或Orion其它型号的离子计,用直接测量法测量。测量前,需将样品进行稀释到与校准用标液离子强度一致。
参考
1. Calcium Ion Selective Electrode User Guide(钙离子选择电极操作手册), www.thermoscientific.com/water
2. ASTM D1141, Standard Practice for the Preparation of Substitute Ocean Water(海水代用品准备的标准过程).
推荐仪器及设备
奥立龙Orion Dual Star双通道pH/离子浓度测量仪 (Orion 2115000)或Orion Star Plus系列台式仪表(Orion 1119000 or 1115000);奥立龙Orion钙离子复合电极 (Orion 9720BNWP);搅拌电极(096019);移液管或移液器;100mL 量筒;100mL和1L 容量瓶;150mL 烧杯。
选配:打印机;RS232 数据线 (1010053).
溶液
0.1M 钙离子标准液 (Orion 922006);离子强度调节剂(ISA) (Orion 932011);离子电极填充液(Orion 900061);去离子水
选配:海水替代样
溶液的准备
1.1000 mg/L钙离子标准液:移取250mL 0.1M的钙离子标准液至1L的容量瓶,用去离子水定容。
2.1 mg/L钙离子标准液:移取0.1mL 1000 mg/L的钙离子标准液至100mL的容量瓶,用去离子水定容。
3.10 mg/L钙离子标准液:移取1mL 1000 mg/L的钙离子标准液至100mL的容量瓶,用去离子水定容。
4.100 mg/L钙离子标准液:移取10mL 1000 mg/L的钙离子标准液至100mL的容量瓶,用去离子水定容。
仪表设置
将电极和搅拌电极接至仪表并记下选取的通道。参考Dual Star仪表操作手册将Electrode ID(电极种类)设为Ca2+,Measurement Mode(测量模式)ISE,resolution(分辨率)3,units(单位)mg/L,Read
Type(读数方式-自动) Auto*,Autoblank(自动空白)ON,Data Log(数据存储)ON,Stirrer Speed (搅拌速度)4。设置完毕后,仪表会在第一行显示三位数字,并在右侧显示“ISE: mg/L”。
*或选择continuous read(连续读数)。

电极准备
参考电极用户手册来准备电极。
电极性能检查
至少每天检查一次电极斜率(参考电极用户手册)。可比较第1分钟和第2分钟的读数来检查漂移。结果必须与要求的标准一致。如果斜率和漂移存在问题可参考电极手册中的故障排除章节。
电极的存储、浸泡和清晰
如果短期内(2~3天)还要使用电极,可将电极浸泡在10-2M的钙离子标准液中。如果储存时间超过3天,参考电极手册来操作。
样品的保存
无需保存。
样品的准备
吸取2 mL样品至100mL量筒并加入去离子水至100 mL刻度线。然后将该溶液倒入150mL烧杯并加入2mL离子强度调节剂。
准备空白溶液,量取100mL去离子水倒入150烧杯并加入2mL离子强度调节剂。
样品的准备
尽量在相同的温度下校准和测量,这样的结果更准确。必须往所有的标准液和样品中添加离子强度调节剂ISA。
对样品:吸取2mL样品加入100mL的量筒中,加去离子水至100mL刻度。将这些样品倒入150mL的烧杯并加入2mLISA。
对每一个校准用标液:将100mL标液加入烧杯并加入2mL ISA。
校准
参考仪表操作手册进行3点校准,分别使用浓度为1mg/L,10 mg/L,100 mg/L的钙离子标液。校准斜率应为每十倍浓度标液25-30mV。测量一个新鲜的中浓度标液来验证校准是否准确。如果读数不准,请参考电极操作手册中的故障排除章节。
测量
用去离子水清洗电极和搅拌电极,然后置入样品中,按下测量键和搅拌键来进行测量。等稳定后仪表将显示并锁定测量值,此时可以打印或输出数据。将该读数乘以稀释倍数50,就可以得到最终海水样品中钙离子的浓度值。
质量控制(QC)
推荐测量以下样品进行质量控制:钙离子标准液,空白试剂测量,样品复制样,质控样,基质加标。

奥立龙Orion Dual Star pH/离子浓度测量仪使用直接测量法测量海水中的钙离子

注意: 1. 用钙离子浓度为417mg/L的质控样来代替海水样,三个复制样品的结果重复性和精确性都很好(回收率96.4%)。
            2. 两支电极表现了良好的精确性,并且它们的结果都很接近。

测量参数
直接测量法测量海水中的氟
简介
海水中的氟离子可使用奥立龙Orion氟离子复合电极搭配 Dual Star双通道pH/离子浓度测量仪或Orion其它型号的离子计,用直接测量法测量。为了克服海水高离子强度的影响,使用不含氟的模拟海水来配置标准液,这样能与样品的背景一致。
参考
1. Orion Fluoride Ion Selective Electrode User Guide(氟离子选择电极操作手册), www.thermoscientific.com/water2. ASTM D1141. Standard Practice for the Preparation of Substitute Ocean Water(海水代用品准备的标准过程).
3. Method 4500-F- C, Ion Selective Electrode Method. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. APHA, AWWA, & WEF, Washington, D.C. www.standardmethods.org
推荐仪器及设备
奥立龙Orion Dual Star双通道pH/离子浓度测量仪 (Orion 2115000或Orion Star Plus系列台式仪表(Orion 1119000 or 1115000);奥立龙Orion氟离子复合电极 (Orion 9609BNWP);搅拌电极(096019);移液管或移液器;50mL 量筒;100mL 容量瓶;100mL 烧杯。
选配:打印机;RS232 数据线 (1010053)。
溶液
100mg/L 氟离子标准液 (Orion 940907);TISAB II (940909);电极填充液Optimum Results A Filling Solution (900061);去离子水;海水替代样(见下文)。
溶液的准备
1.参照ASTM D1141准备不含氟的海水替代样来稀释标准液。
2.1 mg/L氟离子校准用标准液:移取1mL 100mg/L的氟离子标准液至100mL的容量瓶,用不含氟的海水替代样品来定容。
3.5 mg/L氟离子校准用标准液:移取5mL 100mg/L的氟离子标准液至100mL的容量瓶,用不含氟的海水替代样品来定容。
4.10 mg/L氟离子校准用标准液:移取10mL 100mg/L的氟离子标准液至100mL的容量瓶,用不含氟的海水替代样品来定容。
5.参照ASTM D1141来准备不含氟的海水替代样作为质控样。
仪表设置
将电极和搅拌电极接至仪表。参考Dual Star仪表操作手册将Electrode ID(电极种类)设为F-,Measurement Mode(测量模式)ISE,resolution(分辨率)3,units(单位)mg/L,Read Type(读数方式-自动) Auto*,Autoblank(自动空白)ON,Data Log(数据存储)ON,Stirrer Speed (搅拌速度)4。设置完毕后,仪表会在第一行显示三位数字,并在右侧显示“ISE: mg/L”。
*或选择continuous read(连续读数)。

电极准备
参考电极用户手册来准备电极。
电极性能检查
至少每天检查一次电极斜率(参考电极用户手册)。可比较第1分钟和第2分钟的读数来检查漂移。结果必须与要求的标准一致。如果斜率和漂移存在问题可参考电极手册中的故障排除章节。
电极的存储、浸泡和清晰
参考电极用户手册来储存电极:1)测量过程中;2)过夜;3)长时间储存。测量过程中,请用去离子水冲洗电极。
样品的保存
将样品收集在塑料瓶中,一般存放不可超过28天。可参考EPA 40 CFR Part 136.3或其它文献中的方法。
样品准备
尽量在相同的温度下校准和测量,这样的结果更准确。将25.0mL样品倒入100mL烧杯,并添加25.0mL TISAB II。必须往所有的标准液和样品中添加TISAB II。如果样品量更大,可按1:1的比例添加TISAB II。
校准
参考仪表操作手册进行3点校准,分别使用浓度为1mg/L,5 mg/L,10 mg/L的氟离子标液。测量一个新鲜的中浓度标液来验证校准是否准确。如果读数不准,请参考电极操作手册中的故障排除章节。
测量
用去离子水清洗氟离子电极和搅拌电极,然后甩干并置入样品中,按下测量键和搅拌键来进行测量。等稳定后仪表将显示并锁定测量值,此时可以打印或输出数据。从样品中取出氟离子电极和搅拌电极,用去离子水清洗并甩干后放入下一个样品。按下测量键继续测量。
质量控制(QC)
推荐测量以下样品进行质量控制:氟离子标准液,空白试剂测量,样品复制样,质控样,基质加标。

测量结果
奥立龙Orion Dual Star pH/离子浓度测量仪使用直接测量法测量海水中的氟离子

注意,实验中用氟离子浓度为1.36mg/L的海水替代样来作为质控样。

测量参数
双已知加量法测量海水中的钙
简介
海水中的钙离子可使用奥立龙Orion Dual Star双通道pH/离子浓度测量仪内置的双已知加量法(DKA)来测量。测量前,需将样品进行稀释来最小化海水中高离子强度的影响,因为在稀释后的样品中,钙离子的浓度在线性范围内。DKA技术可同时计算出电极的斜率和钙离子的浓度。
参考
1. Calcium Ion Selective Electrode User Guide(钙离子选择电极操作手册), www.thermoscientific.com/water
2. ASTM D1141, Standard Practice for the Preparation of Substitute Ocean Water(海水替代样准备的标准过程).
推荐仪器及设备
奥立龙Orion Dual Star双通道pH/离子浓度测量仪 (Orion 2115000);奥立龙Orion钙离子复合电极 (Orion 9720BNWP);搅拌电极(096019);移液管或移液器;100mL 量筒;100mL 容量瓶;150mL 烧杯。
选配:打印机;RS232 数据线 (1010053).
溶液
0.1M 钙离子标准液 (Orion 922006);离子强度调节剂(ISA) (Orion932011);电极填充液 (Orion 900061); 1000 mg/L 钙离子标准液(用户自配);去离子水。
选配:400mg/L钙离子标准液(用户自配);海水替代样(用户自配或另购)。
溶液的准备
1.1000 mg/L钙离子标准液:移取250mL 0.1M的钙离子标准液至1L的容量瓶,用去离子水定容。
2.400 mg/L钙离子标准液:移取10mL 0.1M的钙离子标准液至100mL的容量瓶,用去离子水定容。
3.参照ASTM D1141来准备海水替代样做为质控样。
仪表设置
将电极接至仪表并记下选取的通道。将搅拌电极也接至仪表。参考Dual Star仪表操作手册将Electrode ID(电极种类)设为Ca2+,Measurement Mode(测量模式)ISE,resolution(分辨率)3,units(单位)mg/L,Data Log(数据存储)ON,Export Data(输出数据至打印机)Printer,,Format(打印机或计算机格式)Printer or PC,Stirrer Speed(搅拌速度)4,Incremental Techniques(增量技术双已知加量法)Double Known Addition。完成设置后,仪表屏幕底部会显示“enter sample volume(输入样品量)”。

电极准备
参考电极用户手册来准备电极。
电极性能检查
至少每天检查一次电极斜率(参考电极用户手册)。可比较第1分钟和第2分钟的读数来检查漂移。结果必须与要求的标准一致。如果斜率和漂移存在问题可参考电极手册中的故障排除章节。
电极的存储、浸泡和清晰
如果短期内(2~3天)还要使用电极,可将电极浸泡在10-2M的钙离子标准液中。如果储存时间超过3天,参考电极手册来操作。
样品的保存
无需保存。
样品的准备
吸取2 mL样品至100mL量筒并加入去离子水至100 mL刻度线。然后将该溶液倒入150mL烧杯并加入2mL离子强度调节剂。
准备空白溶液,量取100mL去离子水倒入150烧杯并加入2mL离子强度调节剂。
测量
用去离子水清洗电极和搅拌电极,然后将它们置入样品。按下star按键开始测量。然后在接下来的屏幕显示中输入以下信息:
• Sample volume样品量——2 mL
• Total volume总量——102 mL
• Std concentration标准液浓度——1000 mg/L
• 1st std increment第一次加入量——1.0 mL
• 2nd std increment第二次加入量——10.0 mL
当完成后,仪表会显示测量测结果和电极斜率。按下Log/Print按键可以打印或储存结果。
质量控制(QC)
推荐测量以下样品进行质量控制:钙离子标准液,空白试剂测量,样品复制样,质控样,基质加标。

注意: 1. 用钙离子浓度为417mg/L的质控样来代替海水样,三个复制样品的结果重复性和精确性都很好(平均回收率1#电极100.5%,2#电极99.3%。)
2. 两支电极表现了良好的精确性,并且它们的结果都很接近。

测量参数
双已知加量法测量海水中的氟
简介
海水中的氟离子可使用奥立龙Orion Dual Star双通道pH/离子浓度测量仪内置的双已知加量法(DKA)来测量。DKA技术可同时计算出电极的斜率和氟离子的浓度。因为在样品中直接测定电极斜率,所以DKA技术对于测量高离子强度的样品(如海水)十分有效,在复杂背景样品的测量中精确度更高。

参考
1. Orion Fluoride Ion Selective Electrode User Guide(氟离子选择电极操作手册), www.thermoscientific.com/water

2. ASTM D1141, Standard Practice for the Preparation of Substitute Ocean Water(海水替代样准备的标准过程).

3. Method 4500-F- C, Ion Selective Electrode Method, known-additions method option. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. APHA, AWWA, & WEF, Washington, D.C. www.standardmethods.org

推荐仪器及设备
奥立龙Orion Dual Star双通道pH/离子浓度测量仪 (Orion 2115000);奥立龙Orion氟离子复合电极 (Orion 9609BNWP);搅拌电极(096019);移液管或移液器;50mL 量筒;100mL 容量瓶;150mL 烧杯。
选配:打印机;RS232 数据线 (1010053)。

溶液
100mg/L 氟离子标准液 (Orion 940907);TISAB II (940909);电极填充液Optimum Results A Filling Solution (900061);去离子水。
选配:1mg/L氟离子确认用标准液;海水替代样。


溶液的准备
1.1 mg/L氟离子确认用标准液:移取1mL 100mg/L的氟离子标准液至100mL的容量瓶,用去离子水定容。
2.参照ASTM D1141来准备海水替代样做为质控样。
仪表设置
将电极接至仪表并记下选取的通道。将搅拌电极也接至仪表。参考Dual Star仪表操作手册将Electrode ID(电极种类)设为F-,Measurement Mode(测量模式)ISE,resolution(分辨率)3,units(单位)mg/L,Data Log(数据存储)ON,Export Data(输出数据至打印机)Printer,,Format(打印机或计算机格式)Printer or PC,Stirrer Speed(搅拌速度)4,Incremental Techniques(增量技术双已知加量法)Double Known Addition。完成设置后,仪表屏幕底部会显示“enter sample volume(输入样品量)”。

电极准备
参考电极用户手册来准备电极。
电极性能检查
至少每天检查一次电极斜率(参考电极用户手册)。可比较第1分钟和第2分钟的读数来检查漂移。结果必须与要求的标准一致。如果斜率和漂移存在问题可参考电极手册中的故障排除章节。
电极的存储、浸泡和清晰
参考电极用户手册来储存电极:1)测量过程中;2)过夜;3)长时间储存。测量过程中,请用去离子水冲洗电极。
样品的保存
将样品收集在塑料瓶中,一般存放不可超过28天。可参考EPA 40 CFR Part 136.3或其它文献中的方法。
样品准备
尽量在相同的温度下校准和测量,这样的结果更准确。将50.0mL样品倒入150mL烧杯,并添加50.0mL TISAB II。如果样品量更小,见第2页。
校准
使用双已知加量法时无需校准,因为在测量过程中,会往样品内二次加入已知浓度的标准液,仪表会自动计算样品的浓度和电极的斜率值。
分析
用去离子水清洗电极和搅拌电极,然后将它们置入样品。按下star按键开始测量。然后在接下来的屏幕显示中输入以下信息:
• Sample volume样品量——50 mL
• Total volume总量——100 mL
• Std concentration标准液浓度——100 mg/L
• 1st std increment第一次加入量——1.0 mL
• 2nd std increment第二次加入量——10.0 mL
当完成后,仪表会显示测量测结果和电极斜率。按下Log/Print按键可以打印或储存结果。
质量控制(QC)
推荐测量以下样品进行质量控制:氟离子标准液,空白试剂测量,样品复制样,质控样,基质加标。

少量样品时准备的方法:
准备:将25.0mL样品倒入100mL的烧杯,并添加25.0mL的TISAB II,总体积50.0mL。
分析:用去离子水清洗电极和搅拌电极,然后将它们置入样品。按下star按键开始测量。然后在接下来的屏幕显示中输入以下信息:
• Sample volume样品量——25 mL
• Total volume总量——50 mL
• Std concentration标准液浓度——100 mg/L
• 1st std increment第一次加入量——0.5 mL
• 2nd std increment第二次加入量——5.0 mL
当完成后,仪表会显示测量测结果和电极斜率。按下Log/Print按键可以打印或储存结果。
奥立龙Orion Dual Star pH/离子浓度测量仪使用双已知加量法测量海水中的氟离子

注意,实验中用氟离子浓度为1.36mg/L的海水替代样来作为质控样。

应用贴士

当电导率电极性能变差。。。。。。

 

抱怨1:我的不锈钢电导率电池常数以往一直是0.092cm-1,最近慢慢上升现在已经到了0.234cm-1

抱怨2:我的不锈钢电导率电极读数重复性不好,以前读数误差都能在2%以内,但是最近读数非常低,误差已经超过4%。

 


 

Q:通常是什么原因导致了这两个问题?

A:一般都是制药行业用户测量纯水时会遇到这两个问题,而且通常都是由于不锈钢电导率电极脏了而引起的。

 

Q:电导率电极怎么会脏呢?它看上去很干净,并且平时只测量纯水。

A:随着使用时间的增长,会在电极的测量表面覆盖上一层薄薄的沉积物(比如生物膜、油等),而肉眼是无法看见的。这些沉积物会改变电导率电极表面的特性,从而引起电导池常数和电极润湿性的改变。不锈钢电极表面如果不能适当湿润的话,有时会聚集气泡从而使得读数重复性不好(引起读数偏低)。

 

Q:如何恢复电极性能?

A:很简单,清洗电极即可!将电极浸泡在1%碱性洗涤剂中短时间(30分钟)即可恢复性能。或者浸泡在洗涤剂中过夜或超声30分钟。然后彻底冲洗电极并置于去离子水浸泡(15分钟)来去除残余的洗涤剂。

 


 

举例:不锈钢电导率电极清洗前后的表现

抱怨1——清洗前,电导池常数为0.234cm-1,读数误差很大。清洗后,电导池常数0.093cm-1,(几乎与线缆上标注的0.093cm-1一致),并且读数误差很小。

       

 抱怨2——清洗前,读数不可靠并且有时会低于标准值达4%。清洗后,读数准确且误差在1.3%范围内。

  

测量样品、参数
纯水中的电导率 — 低浓度样品电导率测量的精确性
简介
本应用方法包含的实验步骤及数据,验证了使用奥立龙Orion 100μs/cm电导率标准液用于校准奥立龙Orion 013016MD不锈钢电导率电极后,测量纯水电导率的精确性。
概述
许多实验室通过测量电导率来检测纯水的质量,需要考虑的问题是如何选择合适的标准液来校准(验证)电极常数。
市场上有多家厂商生产低于100μs/cm(最低5μs/cm)的标准液。然而,低浓度标准液是不被推荐用于电极常数的校准(美国药典USP<645>中规定,电极常数的误差必须在±2%范围内)。ASTM D5391中提到“由于大气压和容器表面污染的不确定性,不推荐使用浓度低于100μs/cm的标准液直接校准电导率电极。”
比如,浓度的级别在5-20μs/cm的NIST电导率标准液,浓度范围误差会达到±8.3 – 2.4%.
而使用奥立龙Orion 100μs/cm电导率标准液校准奥立龙Orion 013016MD不锈钢电导率电极,精度响应可低至0.055μs/cm(超纯水的电导率)。
本应用方法使用超纯水(UPW)理论电导率值,在特定温度下评估电导率测量的精确性。
参考
1. 美国药典USP <645> Water Conductivity, USP29-NF24, Page 2653, 美国药典协会, 12601 Twinbrook Parkway, Rockville, MD 20852-1790, USAwww.usp.org
2. M. Gingerella和J.A. Jacanin, "低浓度电导率标准液中的精确性", Cal Lab - 国际计量学期刊, 2000年8月。
3. “流动高纯水样品的电导率和电阻的标准测试方法”,ASTM标准年刊, Designation: D5391, (ASTM-美国标准测试协会American Society for Testing and Materials)。
4. Thornton, R.D.,Morash, K.R., Light, T.S.,Saunders,C.H., and Bevilacqua,A.C.,“升温高纯水的电阻检测”,超纯水,Vol. 11, No. 9, December 1994, pp. 18-24。
Electrode Log # 81
推荐设备
3-Star Plus台式电导率套装(Orion 1114003)含电导率电极(Orion 013016MD),流通池,电导校准套件(Orion 1010001),100μs/cm 电导率标准液(Orion 011008),打印机(Orion 1010006)-选配,Star Navigator 软件(Orion 1010007)-选配。
溶液的准备
100μs/cm电导率标准液(Orion 011008);去离子水(DI),电阻率≥18.0MΩ·cm。
仪表设置
将电极接至仪表。在测量模式中按“Setup”键,将温度补偿关闭(temperature compensation – off),电导电极类型USP(conductivity cell type - USP),电极常数0.100(cell constant - 0.100)。
电极的储存、浸泡和清洗
如果需要储存过夜或更长的时间,将电极清洗干净并用滤纸将水吸干。
测量过程中可将电极存放在水中。
测试前,用去离子水(DI)充分冲洗电极,并甩干后使用。
样品的准备
用超纯水(电阻率大于18.0MΩ·cm)冲洗流通池。
校准/验证
可用100μs/cm电导率标准液润洗电极,然后再测试该标准液,记下读数和温度值,与第3页的电导率标准值表格中的数字进行比较。如果相差在2%以内,校准合格。如果不是,请参考相关的应用方法《Log20# USP 645 Water Conductivity, Stage 1》中说明的解决方法。
分析
将电极置入提供的流通池中,并接上管线中的超纯水冲洗一段时间,保证管线和流通池中没有气泡,因为这些气泡会影响电导率值。等到温度和电导率读数稳定后,按下“Measure”键来记录或打印数据。与相应温度下的理论值进行比较可判断测量的准确性(见第3页方程)。
*同样可参考与USP <645> Conductivity of Pure Water相关的应用方法23、26、27中的生产步骤和建议。

注意
*理论值基于T. Light的公式,Ultra Pure Water超纯水,2004年2/3月刊,第17-21页。
100μs/cm电导率标准液的理论值可以查阅奥立龙Orion 011008标准液操作说明中的电导率-温度对照表。
0.001 M KCl标准液理论值可在ASTM D1125中查找到。
结论:
1. A、B两支电极的读数与相应温度下的超纯水电导率理论值的误差都在-0.002μs/cm范围内。
2. 用100μs/cm电导率标准液校准的准确性可达到0.055μs/cm(25℃时纯水的电导率值)。
3. 用100μs/cm电导率标准液校准/验证电极常数可在±2%的误差范围内。
低浓度的线性可通过测量超纯水至小数点后三位来确定。测量系统可满足美国药典USP<645>要求的电导率读数误差在
±0.1μs/cm内。

纵向坐标为温度值的整数位,横向坐标为温度值的小数位,两者交叉得到的数字就是相应温度下的电导率标准液理论值。比如,在25.4℃是,电极读数应为100.9μs/cm ±2%。

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