实验室用水知识大全

2018-05-29 10:52:18

　　今天和大家分享的产品知识是关于实验室用水的，希望如下内容对大家有所帮助。

　　1.水的基本性质

　　1个水分子(H₂O)是由1个氧原子和2个氢原子弯曲键结而成。由于正、负电荷的中心不一致，因此属于极性分子。当2个水分子同时存在时，二者会由静电交互作用与氢键结合，互相吸引并保持一定的距离。而1个水分子可以同时与4个水分子结合，形成晶体般的整齐结构。

　　水分子聚合体中，由于氢键键结的网状结构会部分断裂，而形成逐次移动变化的状态，因此，水在整体上呈现液态，而此结构变化每秒可达1012次。

　　一般而言，水若含有适量的钠、钾离子及硅酸盐等矿物质，就会觉得好喝，若含有大量残留的盐类，如镁、钙等非酸碱中性盐类，就会觉得难喝。也就是说，所谓的水除了H₂O外，还含有许多其它的成分，而这些成分的种类和含量决定了水的味道。

　　水极易溶解盐类，即使阴阳离子经由静电的交互作用，很强的结合在一起，在水中也很容易电解。这是因为，水分子可以和离子结合产生“水合离子”。离子的半径很小，电荷大的离子会与水分子强力的交互作用，由水分子在离子的周围紧密排列。这时候，阳离子会与带负极矩的氧原子相互作用，而阴离子则形成相反的结构。

　　2.水中存在的杂质

　　源水杂质(共5类):

　　A.电解质：

　　水中的电解质包括:可溶性无机物，有机物，以及带电的胶体粒子。影响水的电导率。通常水的杂质越多，水的电导率就会高。我们知道，杂质多的水，对我们的化学分析会产生很不利的影响。电解质中尤以阴阳离子为主。一般可以通过用离子色谱法或原子吸收光谱法对其进行含量测定。也可联用质谱法分析，对其中的位未知组分初步鉴定。。。

　　B.有机物：

　　水中所含的有机物通常指有机酸和有机金属化合物，测定方法通常为测定其化学耗氧量。。。

　　C.颗粒物质：

　　泥沙、尘埃、有机物、微生物等，可以用专门的颗粒测定器测定。。。

　　D.微生物：

　　细菌，浮游生物，藻类等。。。

　　E.溶解气体：

　　N₂、O₂、Cl₂、 CO、CO₂等，可以用气相色谱法测定其含量。。。

　　3.实验用水所要求的纯度

　　所谓实验，是指对现象所推测的假设加以验证的动作。假设能否被证明为真理，与假设能否具有再现性的结果至关重要。实验的再现性除了要有良好的技巧，还受到所用化学试剂的纯度和分析仪器的精密度的影响。实验中用来配置溶液的化学试剂，及所使用的水的纯度也非常重要。假设水中污染物对实验检测会造成影响，就必须去除这些物质。此外，为了取得良好的再现性结果，使用能保持稳定水质的纯水是必要的。

　　随着实验用的分析系统灵敏度的提高，对水的纯度有了更高的要求。

　　1ppm=1mg/L;

　　1ppb=1μg/L;

　　1ppt=1ng/L=1μg/mL;

　　4.水的纯度的表示方法

　　在水中，将距离1cm的两片表面积为1cm2大小的电极加以通电，来监测两极间的导电率，通过所加电压和测得的电流能够获知两极间的电阻值，这个数值在水质分析中通常被称为电阻率或比电阻，其单位用MΩ.cm(mega ohm-centimeter)来表示。

　　电阻率的倒数称为导电率或电导率，用μs/cm(micro Siemens per centimeter)来表示。

　　这两个参数是表示水的纯度的最常用参数。

　　将自来水中的离子去除，会使得电阻率值升高(导电率降低)，但并非无限制的增加，这是因为部分水分子会电离为氢离子和氢氧根离子，其电阻率值极限值18.248MΩ.cm(25℃)。此外，电阻率值会随着水的电离常数而改变，因而会受到水温的影响。例如：25℃的超纯水，其电阻值为18.2MΩ.cm,但在0℃则为84.2MΩ.cm, 100℃则为1.3MΩ.cm。在25℃附近，当温度上升1℃，其电阻值将下降0.84MΩ.cm。因此，多使用补偿至25℃的电阻率值来做衡量标准。

　　此外，像总有机碳含量(TOC)，热源内毒素含量，细菌含量，颗粒含量，微生物含量，总溶解固体含量(TDS)等也常常被用作补充说明水质的重要参数。因此，水的纯度标准通常由以上这些参数的一项或几项来综合说明、分级。

　5.纯水的分级标准

　　实验室纯水可分为4个常规等级：纯水、去离子水、实验室Ⅱ级纯水和超纯水

　　纯水：纯化水平最低，通常电导率在1～50μs/cm之间。它可经由单一弱碱性阴离子交换树脂、反渗透或单次蒸馏制成。典型的应用包括玻璃器皿的清洗、高压灭菌器、恒温恒湿实验箱和清洗机用水。

　　去离子水：电导率通常在1.0～0.1μs/cm之间。通过采用含强阴离子交换树脂的混床离子交换制成，但它有相对较高的有机物和细菌污染水平，能满足多种需求，如清洗、制备分析标准样、制备试剂和稀释样品等。

　　实验室Ⅱ级纯水：电导率<1.0μs/cm，总有机碳(TOC)含量小于50ppb以及细菌含量低于1CFU/mL。其水质可适用于多种需求，从试剂制备和溶液稀释，到为细胞培养配备营养液和微生物研究。这种纯水可双蒸而成，或整合RO和离子交换/EDI多种技术制成，也可以再结合吸附介质和UV灯。

　　超纯水：这种级别的纯水在电阻率、有机物含量、颗粒和细菌含量方面接近理论上的纯度极限，通过离子交换、RO膜或蒸馏手段预纯化，再经过核子级离子交换精纯化得到超纯水。通常超纯水的电阻率可达18.2MΩ-cm ，TOC<10ppb，滤除0.1μm甚至更小的颗粒，细菌含量低于1CFU/mL。超纯水适合多种精密分析实验的需求，如高效液相色谱(HPLC)，离子色谱(IC)和离子捕获-质谱(ICP-MS)。少热源超纯水适用于像真核细胞培养等生物应用，超滤技术通常用于去除大分子生物活性物质，如热源(结果为<0.005IU/mL)以及无法检测到的核酸酶和蛋白酶。

　　目前世界上比较通用的纯水标准主要有以下几个：

　　国际标准化组织(ISO)，美国临床病理学会(CAP)试药级用水标准，美国测试和材料实验社团组织(ASTM)，临床试验标准国际委员会(NCCLS)，美国药学会(USP)等。同时，我国也有相应的纯水标准：中国国家电子级超纯水规格GB/T11446-1997和中国国家实验室用水规格GB6682-92等。因此市面上绝大多数的纯水系统，无论是进口的还是国产的，都是依据这些标准来设计流程的。

　　6.纯水的应用

　　目前：纯水主要应用在两大领域：

　　一.生命科学应用领域

　　细菌细胞培养，临床生物化学，电泳，电生理学，酶联免疫吸附分析，内毒素分析，组织学，水栽培，细胞免疫化学，哺乳动物细胞培养，介质制备，微生物分析，分子生物学，单克隆抗体研究，植物组织培养，放射性免疫分析等等。

　　二.分析和常规应用领域

　　蒸馏水器供水，蒸汽发生器，玻璃器皿清洗，样本稀释和试剂制备，超纯水系统供水，固相萃取，普通化学，电化学，分光光度计，TOC分析，水质分析，离子色谱，火焰法原子吸收(Flame-AAS)，石墨炉原子吸收(GF-AAS)，高效液相色谱(HPLC)，液质联用(HPLC-MS)，电耦合等离子光谱仪(ICP-AES)，等离子质谱(ICP-MS)，痕量金属检测，气质联用(GC-MS)等等.

　　对水的纯度要求极高的几个主要应用：

　　电泳：电泳用水最重要的要求是生物活性物质诸如内毒素(通常小于0.05EU/mL)，核糖核酸酶和蛋白酶(不可测定)的去除。最好用电阻率18.2 MΩ-cm，TOC<10ppb，0.1μm或更小孔径的微滤以及细菌含量低于1CFU/mL的超纯水作为供水。

　　内毒素分析：从分离到细胞培养的各种应用领域用水都要求规定内毒素指标，内毒素最大指标范围从0.25IU/mL到0.03IU/mL。对内毒素分析，适用少内毒素的超纯水，通常是0.05IU/mL或更小。超滤是制造少内毒素超纯水的必须手段(国际上通常使用MWCO为5000道尔顿的超滤膜)，而且，可以结合UV等进行光氧化。

　　石磨炉原子吸收光谱：GF-AAS与其他原子吸收光谱测定的不同之处是，其火焰炉被电子发热石墨管或棒替代，能在元素分析中达到很高的灵敏度。GF-AAS要求顶级纯水系统，提供ppt级的杂质水平，18.2 MΩ-cm的电阻率和低TOC水平。内置监测仪提供纯度保证，最终的水质指标是由良好的预处理系统，加上连续循环流路和纯水的超纯化而实现。

　　电感耦合等离子光谱仪：在ICP-AES应用中，对不同元素的灵敏度明显不同，但金属、过渡金属、磷和硫检测下限都在ppb范围内。ICP-AES对水的纯度要求相当严格，电阻率大于18 MΩ-cm的超纯水是必须的，TOC的要求一般不太重要，前处理要求反渗透或离子交换。

　　等离子质谱：ICP-MS可被用于测定在ppt水平的元素。对这种灵敏的ICP-MS分析工作，水的纯度要求非常严格，要求水中杂质在ppt水平，电阻率18.2MΩ-cm和较低的TOC。最终的水质指标是由良好的预处理系统，加上连续循环流路和纯水的超纯化而实现。

　　质谱分析：质谱能对混合物进行痕量分析，由于其高灵敏度，要求最高纯度的用水。所有的样本制备和前处理，例如，固相萃取都需要超纯水。要求水中杂质在ppt水平，进行有机物分析时要求电阻率18.2 MΩ-cm，非常低的TOC，一般指标小于3ppb。

　　痕量金属检测：先进的现代分析仪器不断提升分析的灵敏度。痕量元素现在通过使用诸如ICP-MS技术，可测定在ppt和亚ppt水平的物质。痕量分析工作需要不含可测定成分的纯水，并且水质要求适用于最严格最灵敏的ICP-MS工作。因此，空白试剂，标准样稀释和样本制备均需要纯度最高的超纯水，甚至需要在无尘室中操作。

　　随着科技的发展，越来越多的应用开始要求使用纯度高的超纯水。

　　7.超纯水保持最佳水质的方法

　　超纯水取水后很容易遭到环境污染，所以使用前取水(即取即用)方式时最合适的。只有把超纯水与环境接触的时间缩到极短，才能够获得纯度极高的超纯水。

　　在配置高纯度的化学试剂时，尽量不要使用长时间储桶中存放的超纯水，因为储桶经长时间使用后，会因杂质、微生物的污染而造成水质的劣化，像这种水，在使用时已经不再是超纯水。

　　纯水储桶最好安装空气过滤器，防止环境因素造成的污染。

　　储水桶请勿放置在日光直射处，水温上升，容易造成微生物繁殖。特别是半透明储水桶，也会因为日光通透而造成藻类繁殖。

　　超纯水取水时一定要将初期的出水放掉，以获得稳定的水质。

　　取水时让超纯水顺着容器侧壁流入，尽量不要让气泡产生，可降低空气污染。

　　请不要在终端滤器后再连接软管，使用直接取水的方式才能获得纯度高的超纯水。

　　长时间不用纯水时，应将压力储水桶中的RO水全部放掉以防止污染。

　　超纯水机若长时间不使用，再次使用时应把初期纯水充分放掉以确保水质。

　　原则上，纯水机应至少每7～10天通水一次，以防止微生物污染。