純水機水箱中的生物膜污染控制

目前大部分的實驗室純水機，如果是以自來水作為進水的機器，通常配有儲水箱。水箱作為一個極其重要的單元，用于保存由反滲透或離子交換制備的純水及為后續設備，包括超純水系統作供水。因此如何使水箱中的純水不受二次污染，即保證整個水質鏈的穩定，是非常重要的。

在眾多潛在的污染可能中，微生物污染是最普遍的，也是最難以控制的。目前多數廠家采取在水箱中上部放置紫外燈的方式，用以控制微生物的生長。此方法利用紫外殺菌的原理，看似有效，但在實際運行中確有很大的問題。

水箱中的微生物存在形式是生物膜，這也是微生物普遍存在的形式。其由多層的混合種群的微生物聚集而成，伴有各種微生物分泌的保護性多糖成分，結構極其復雜。生物膜附著于固體表面，以水箱底部為最多，具有一定的厚度，在到達一定程度后，用手即有滑膩的觸感。生物膜隨時間而不斷堆積，并不斷從水中汲取營養，雖然純水中的營養極其少，但水箱頂部的換氣口可造成二次污染，導致空氣中的粒子，有機物等進入水中。

傳統的策略靠紫外燈的連續或間歇性照射殺滅微生物，但類似于大型水系統，在新水箱中效果較好，但使用一段時間后，就會失控，結果是紫外殺菌的效果在水箱中非常差。原因是與生物膜的性質有關的。前面提到生物膜是多層結構的，在水箱使用一段時間后可能堆積達數百層，紫外線在水中或在膜中會有連續的衰減，且強度也可被某些多糖類成分吸收。因此，上層的微生物可能被殺滅，但中層及底層的微生物并未得到控制。且生物膜存在一個特殊性質，稱作“交互喂養”，即在生物膜體系內部，臨近種群微生物分泌的代謝產物，或者微生物死亡后的尸體，會喂養其他活體的微生物。這樣一來，上層被紫外線照射后死亡的微生物，在很大程度上成為了中下層微生物的食物。結果可想而知，殺滅微生物的速度可能還不及微生物由于得到充足營養而生長繁殖的速度。這就是導致失控的原因。因此，水箱中的紫外燈對于生物膜控制效果是甚微的。

一般的補救方法是定期消毒，周期一般不超過三個月，否則失控的程度是清洗也無法彌補的。這個清洗周期在管路或其他組件中可以延長，如半年至一年。因為在水箱中水是相對靜止的狀態，微生物污染的可接受限度是相對短的。在制藥用水系統中，由于有保溫循環的策略，因此污染的程度是可控的。

隨著儲水技術的發展，現今也推出了較為先進的拋棄型儲水技術。如賽多利斯公司的袋式水箱，即采用特殊安全材料，在減小微生物附著生長，形成生物膜的同時，定期更換直接接觸水的儲水部分，以保證水質的安全穩定，降低風險，且可以大幅度節省清洗等維護成本。這樣即可在最大程度上減小生物膜污染。這類技術在生物制藥及其他領域也已有廣泛的應用。

綜上，實驗室純水系統看似簡單，但實際運行中需要細心的維護保養，才能長期穩定的運行，也可節省由污染導致的耗材快速損耗。而只有良好的水質，才能保證各類實驗的準確結果和一致性。