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實驗室用水知識大全

2017-11-01

一、水的基本性質

    1個水分子(H2O)是由1個氧原子和2個氫原子彎曲鍵結而成,由于正、負電荷的中心不一致,因此屬于極性分子。當2個水分子同時存在時,二者會由靜電交互作用與氫鍵結合,互相吸引并保持一定的距離。而1個水分子可以同時與4個水分子結合,形成晶體般的整齊結構。

水分子聚合體中,由于氫鍵鍵結的網狀結構會部分斷裂,而形成逐次移動變化的狀態,因此水在整體上呈現液態,而此結構變化每秒可達1012次。一般而言,水若含有適量的鈉、鉀離子及硅酸鹽等礦物質,就會覺得好喝,若含有大量殘留的鹽類,如鎂、鈣等非酸堿中性鹽類,就會覺得難喝。也就是說,所謂的水除了H2O外,還含有許多其它的成分,而這些成分的種類和含量決定了水的味道。水極易溶解鹽類,即使陰陽離子經由靜電的交互作用,很強的結合在一起,在水中也很容易電解。這是因為,水分子可以和離子結合產生“水合離子”。離子的半徑很小,電荷大的離子會與水分子強力的交互作用,由水分子在離子的周圍緊密排列。這時候,陽離子會與帶負極矩的氧原子相互作用,而陰離子則形成相反的結構。


                               水.png


二、水中存在的雜質

1、可溶性無機物:無機鹽類、溶解氣體、重金屬、硬度成分(鈣、鎂等)

2、可溶性有機物:木質素、單寧、腐植酸、內毒素、RNA分解酶、農藥。、三氯甲烷、環境荷爾蒙物質、界面活性劑、有機溶劑。

3、微粒子:鐵銹、膠體、懸浮物、固體顆粒。

4、微生物:細菌類、藻類。

三、實驗室用水的分級標準

實驗室純水分四個等級:

1、蒸餾水:

     實驗室最常用的一種純水,可經由單一弱堿性陰離子交換樹脂、反滲透或單次蒸餾制成,能去除自來水內大部分的污染物。通常電導率在1-50μs/cm之間。典型的應用包括玻璃器皿的清洗、高壓滅菌器、恒溫恒濕實驗箱和清洗機用水。


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                                                    蒸餾水設備器


2、去離子水:

    應用離子交換樹脂去除水中的陰離子和陽離子,電導率通常在1.0-0.1μs/cm之間,水中存在可溶性的有機物,可以污染離子交換柱從而降低其功效,去離子水存放后也容易引起細菌的繁殖,但能滿足多種需求,如清洗、制備分析標準樣、制備試劑和稀釋樣品等。

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                                                       去離子水設備 

3、反滲水:

    反滲透就是逆著自然滲透作用逆向流動。反滲透的基本工作原理是:運用特制的高壓水泵,將原水加至6—20公斤壓力,使原水在壓力的作用下滲透過孔徑只有0.0001微米的反滲透膜。化學離子和細菌、真菌、病毒體不能通過,隨廢水排出,只允許體積小于0.0001微米的水分子和礦物質(離子)通過。反滲水克服了蒸餾水和去離子水的許多缺點,利用反滲透技術可以有效的去除水中的溶解鹽、膠體,細菌、病毒、細菌內毒素和大部分有機物等雜質。


                                        反滲水設備.jpg

                                                           反滲水設備


4、超純水:

    超純水在TOC、細菌、內毒素等指標方面并不相同,要根據實驗的要求來確定,如細胞培養則對細菌和內毒素有要求,而HPLC則要求TOC低。超純水在電阻率、有機物含量、顆粒和細菌含量方面接近理論上的純度極限,通過離子交換、RO膜或蒸餾手段預純化,再經過核子級離子交換精純化得到超純水。通常超純水的電阻率可達18.2MΩ-cmTOC<10ppb,濾除0.1μm甚至更小的顆粒,細菌含量低于1CFU/ml。超純水適合多種精密分析實驗的需求,如高效液相色譜(HPLC),離子色譜(IC)和離子捕獲-質譜(ICP-MS)。少熱源超純水適用于像真核細胞培養等生物應用,超濾技術通常用于去除大分子生物活性物質,如熱源(結果為<0.005IU/ml)以及無法檢測到的核酸酶和蛋白酶。

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                                                                   超純凈水設備


四、實驗室用水按照GB6682-2008水標準進行分類,可以分成3個等級。

1)三級水標準,電阻率0.2 MΩ.cm @ 25℃,用于一般化學分析實驗,可用蒸餾或離子交換等方法制取。

2)二級水標準,電阻率≥1MΩ.cm @25℃,二級用水用于無機痕量分析等實驗,如原子吸收光譜分析用水。二級用水可用多次蒸餾或離子交換等方法制取。

3)一級水標準,電阻率≥18 .25MΩ[email protected]℃,一級水用于有嚴格要求的分析實驗,包括對顆粒有要求的實驗,如高效液相色譜分析用水。一級用水可以用二級經過石英設備蒸餾或離子交換混合床處理后,再經0.2μm微孔濾膜過濾來制取。

目前世界上比較通用的純水標準主要有以下幾個:國際標準化組織(ISO),美國臨床病理學會(CAP)試藥級用水標準,美國測試和材料實驗社團組織(ASTM),臨床試驗標準國際委員會(NCCLS),美國藥學會(USP)等。同時,我國也有相應的純水標準:中國國家電子級超純水規格GB/T 11446.4-2013和中國國家實驗室用水規格GB/T 6682-2008等。因此市面上絕大多數的純水系統,無論是進口的還是國產的,都是依據這些標準來設計流程的。


五、不同級別純水的應用領域 

應用領域

純水級別

相關參數

高效液相色譜(HPLC)

氣相色譜(GC)

原子吸收(AA)

電感耦合等離子體光譜(ICP)

電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)

分子生物學實驗和細胞培養等

I級水

電阻率(MΩ.cm):>18.0

TOC含量(ppb):<10

熱原(Eu/ml):<0.03

顆粒(units/ml):<1

硅化物 (ppb):<10

細菌(clu/ml):<1

pH:NA




制備常用試劑溶液

制備緩沖液

II級水

電阻率(MΩ.cm):>1.0

TOC含量(ppb):<50

熱原(Eu/ml):<0.25

顆粒(units/ml):NA

硅化物 (ppb):<100

細菌(clu/ml):<100

pH:NA




沖洗玻璃器皿

水浴用水

III級水

電阻率(MΩ.cm):>0.05

TOC含量(ppb):<200

熱原(Eu/ml):NA

顆粒(units/ml):NA

硅化物 (ppb):<1000

細菌(clu/ml):<1000

pH:5.0-7.5

 

六、目前純水主要應用的領域

1、生命科學應用領域

    生命科學應用方面,主要有:細菌細胞培養,臨床生物化學,電泳,電生理學,酶聯免疫吸附分析,內毒素分析,組織學,水栽培,細胞免疫化學,哺乳動物細胞培養,介質制備,微生物分析,分子生物學,單克隆抗體研究,植物組織培養,放射性免疫分析等等。

2、分析和常規應用領域

    分析和常規應用方面,主要有:蒸餾水器供水,蒸汽發生器,玻璃器皿清洗,樣本稀釋和試劑制備,超純水系統供水,固相萃取,普通化學,電化學,分光光度計,TOC分析,水質分析,離子色譜,火焰法原子吸收(Flame-AAS),石墨爐原子吸收(GF-AAS),高效液相色譜(HPLC),液質聯用(HPLC-MS),電耦合等離子光譜儀(ICP-AES),等離子質譜(ICP-MS),痕量金屬檢測,氣質聯用(GC-MS)等等.

 

 


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