實驗室用水培訓講學

1、由于實驗需求不同，使用的實驗用水等級也不同，今天給大家介紹一下實驗室用 水的標準。在此之前我們先看一下評價水的常用指標。一. 1、電阻率(electrical resistivity ):衡量實驗室用水導電性能的指標，單位為 MQ cm，隨著水內(nèi)無機離子的減少電 阻加大則數(shù)值逐漸變大，實驗室超純水的標準：電阻率為18.2MQ cm。2、總有機碳(Total Organic Carbon , TOC ):水中碳的的濃度，反映水中氧化的有機化合物的含量，單位為 ppm或ppb。3、內(nèi)毒素(Endotoxin ):革蘭氏陰性細菌的脂多糖細胞壁碎片，又稱之為熱原”單位cuf/ml。二. 各類水比較1、

2、蒸餾水:實驗室最常用的一種純水，雖設備便宜，但極其耗能和費水且速度慢，應用會逐 漸減少。蒸餾水能去除自來水內(nèi)大部分的污染物，但揮發(fā)性的雜質無法去除，如二氧化碳、氨、二氧化硅以及一些有機物。新鮮的蒸餾水是無菌的，但儲存后細 菌易繁殖；此外，儲存的容器也很講究，若是非惰性的物質，離子和容器的塑形 物質會析出造成二次污染。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，但水中仍然存在可溶性的有機 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。去離子水的電導率通常在1.0 - 0.1 S/cm之間(電阻率在1.0 -10.0 M? -cm )。 它通過采用含強陰

3、離子交換樹脂的混床離子交換制成，有相對較高的有機物和細 菌污染水平，能滿足多種需求，如清洗、配置分析標準樣、制備試劑和稀釋樣品。3、反滲水：其生成的原理是水分子在壓力的作用下，通過反滲透膜成為純水，水中的雜質被反滲透膜截留排出。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(nèi)毒素和大部分有機 物等雜質，但不同廠家生產(chǎn)的反滲透膜對反滲水的質量影響很大。4、純水：純水的純化水平最低，通常電導率在 1-50(S/cm之間。它可經(jīng)由單一弱堿性陰 離子交換樹脂、反滲透或單次蒸餾制成。典型的純水應用包括玻璃器皿的清洗和 清洗機用水。5、實驗室純水通

4、常實驗室純水不僅要求在離子指標上有較高純度，而且要求低濃度有機物和微 生物。典型的指標是電導率1.0 S/cm(電阻率1.0 M? -cm)，總有機碳(TOC) 含量小于50 ppb以及細菌含量低于1CFU/ml。其水質可適用于多種需求，從試 劑制備和溶液稀釋，到為細胞培養(yǎng)配備營養(yǎng)液和微生物研究。 實驗室純水可雙蒸 而成，或整合RO和離子交換/ EDI多種技術制成，也可以再結合吸附介質和 UV 燈。6、超純水(Ultra-pure grade water ):其標準是水電阻率為18.2MQ cm。但超純水在TOC、細菌、內(nèi)毒素等指標方面 并不相同，要根據(jù)實驗的要求來確定，如細胞培養(yǎng)則對細菌和內(nèi)

5、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(jīng)過核子級離子交換精純化得到超純 水其標準是水電阻率為18.2MQ cm。但超純水在TOC、細菌、內(nèi)毒素等指標方面 并不相同，要根據(jù)實驗的要求來確定，如細胞培養(yǎng)則對細菌和內(nèi)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(jīng)過核子級離子交換精純化得到超純 水。三. 水的純化技術微孔深層過濾?對顆粒的通過設置了物理屏障，并根據(jù)過濾微細顆粒的大小分級，

6、由纏繞 纖維或壓緊的物質形成多孔矩陣，通過吸附或捕捉方式截留顆粒。深層過濾器(一 般為1-50卩m)l常作為一種經(jīng)濟的純化方式用于截留大量的懸浮固體，并保護下 游的純化設備不被污染和堵塞。它們需要定期更換?；钚蕴嘉?舌性碳通常用于預處理系統(tǒng)以去除進水中的氯和氯胺，防止它們破壞過濾 膜和離子交換樹脂。?大部分活性碳是由椰殼或煤在有水蒸氣和 CO2的條件下，經(jīng)800-1000 C 煅燒而形成具活性的木炭，經(jīng)過酸洗去掉殘余氧化物和其他溶解物質。用于水處 理的活性碳通常孔徑范圍在 500-1000nm之間，每克比表面積大約1000m2，通 常是顆粒狀壓縮成型的，并裝填于純化柱中以防止產(chǎn)生太過微細顆粒

7、污染下游。?舌性碳的巨大表面和海量微孔以及吸附的物質，成為微生物的繁殖地。微 生物的生長可以通過添加非溶解性生物殺滅劑到碳中，如銀，得到部分抑制?；钚蕴贾枰ㄆ诟鼡Q以保持最少的細菌含量。反滲透(RO)?反滲透膜通常用于濾除直徑小于1nm的污染物，典型的反滲透方式可以濾 掉水中90%的離子污染物，大部分有機物和幾乎全部微粒污染物。反滲透對分子量100道爾頓的非離子污染物的去除能力較低，而隨污染物分子量的增大， RO膜的濾除能力也隨之增強。理論上說，這種方式可以100%濾除300道爾頓 分子量的分子和包括膠體及微生物在內(nèi)的顆粒，溶解的氣體則無法靠RO膜去除。術于其出色的純化功效，反滲透是一項對去

8、除絕大部分雜質非常具成本效 益的技術。不過，其產(chǎn)水速度相對較低，所以使用時通常配以儲水箱暫存產(chǎn)成水 以備使用或進一步純化。反滲透裝置保護后續(xù)系統(tǒng)免收膠體和有機物的堵塞或污 染，其后續(xù)系統(tǒng)通常配備離子交換或電滲析裝置。離子交換?離子交換樹脂床能通過與H+和OH-的離子交換，從水中有效去除離子。離 子交換樹脂是直徑小于1mm的多孔小球，由交鏈的含有大量功能強大的離子交 換點的不溶性聚合物制成。水中的離子依據(jù)它們的相對電荷密度競爭離子交換樹 脂的交換點而被樹脂吸附。樹脂分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩種。爲子交換樹脂床放在小型濾柱或大型濾筒中使用，一般使用一段時間后就 要更換，此時陰陽離子交換基團已經(jīng)替

9、換了樹脂中大部分H+和OH-的活性點。通過將RO膜設置在離子交換之前的方式，可得到更純的水質并延長填料的使用 壽命，該方法經(jīng)常用于生產(chǎn)高純度超純水的實驗室純水系統(tǒng)中。這種方法也可避 免離子交換樹脂表面被大的有機物分子堵塞，從而降低其交換能力。電滲析?電滲析（EDI）是一項結合了離子交換樹脂和離子選擇性通透膜，并結合直流 電去除水中離子化雜質的技術。該項技術的發(fā)展克服了離子交換樹脂的局限性， 特別是離子交換柱耗竭時離子雜質的釋放及重填或再生離子交換柱的工作。冰通過一個或多個在陽離子或陰離子選擇膜之間填滿離子交換樹脂的管 腔，在電場的作用下，離子在離子交換樹脂間向管腔的兩側移動并進入另外的管 腔，

10、這個過程中也會電解產(chǎn)生維持樹脂處于再生狀態(tài)所需的H+和OH-流向兩側獨立管腔的離子被水沖刷掉。?通常，EDI的產(chǎn)成水電阻率可達到5-17MQ -cm（在25 C時），總有機碳含量（TOC）低于20ppb。由于系統(tǒng)內(nèi)化學和電環(huán)境 的作用抑制微生物生長，使細菌水平達到最小化。一般來說， EDI不能產(chǎn)生電阻 率 18.2MQ -cm的超純水。必須在EDI之后放置離子交換柱才可生產(chǎn) 18.2MQ -cm的超純水，并且因為水中只有極少數(shù)量的離子存在，所以延長了離子交 換柱的使用壽命。蒸餾礁餾法是通過改變水的形態(tài) 從液態(tài)到氣態(tài)再回到液態(tài)，將水和污染物 分離。每一個轉換過程都為純水與污染物的分離提供了機會。

11、理論上，除蒸汽壓力與水接近的物質和共沸化合物，蒸餾法能去除所有種類的水中污染物。?像RO 一樣，蒸餾法生產(chǎn)純水的速度較慢，所以蒸餾水必須先儲存起來以 備日后使用。?蒸餾水器非常耗電 每生產(chǎn)1升純水通常耗費1KW電力。依據(jù)蒸餾水器 的不同設計，蒸餾水的電阻率大約能達到 1MQ -cm，因為空氣中的C02會溶入蒸餾水中迅速降低其電導率。新鮮蒸餾水是 無菌的，但如果保存不當，一段時間后就不再是無菌的了。微濾? 屯水系統(tǒng)中的微濾器對水中顆粒物和微生物進行物理性阻截。膜濾器完全 根據(jù)顆粒的大小分級，有較一致的分子結構，截留所有大于其表面孔徑的顆粒。?膜濾器（0.05- 0.20卩m通常被放置在盡可能接近

12、出水點的地方來捕獲微生 物和微細顆粒。?所截留的顆粒物包括微生物或其代謝物和可溶性物質，可能再次從濾器中 瀝濾出來，所以對微濾器的適當維護（定期消毒和周期性更換）是必要的，使其性 能保持在理想水平。新安裝的濾器通常要求在使用前沖洗以去除可能含有的可萃 取污染物。超濾?超濾（UF）是一個過濾術語，指能去除如蛋白質大小的顆粒的過濾器。膜孔 徑通常在1-50nm之間，中空纖維結構的超濾膜通常有較高的濾過速率。超濾膜根據(jù)其降低相關污染物濃度的效率來分級。?超濾膜通常安裝在靠近純水儀出水口的位置以降低微生物和有機大分子， 包括核酸酶和內(nèi)毒素的濃度。超濾必須定期清洗或更換以保持其效能。 超濾可以 以傳統(tǒng)的

13、方式安裝，所有水流徑直穿透濾膜，或者以更佳的方式一一切向流方式， 一部分進水平行流過膜表面帶走污染物以減少其對膜表面的堵塞。? 寸于保障超純水在顆粒、細菌和熱源含量等各項指標上保持穩(wěn)定的高質量， 超濾法是一項出色的技術。國際上通行的用于超純水儀的超濾膜截留分子量是 5000道爾頓。紫外燈?紫外燈通常作為殺菌裝置分解和光氧化有機污染物使其極化或離子化，一 般安裝在離子交換柱之前，便于離子交換柱將其吸附去除。實驗室純水系統(tǒng)的紫 外燈光源為低壓汞燈。?254nm波長的射線具備最強的殺菌能力， 能破壞DNA和RNA聚合酶，只 需低量就可有效阻止細菌的復制，較高劑量時有殺菌作用。 UV燈組件和UV燈 本

14、身的設計應提供足夠的UV劑量以避免活菌的滋生并抑制微生物生長。?較短波長（185nm）的射線對有機物有非常好的氧化作用。UV將大的有機分 子裂變?yōu)檩^小的離子化合物，并被后置的離子交換柱純化去除。通過第一個離子 交換柱對有機離子的去除，優(yōu)化了 UV的效能。?先進的超純水系統(tǒng)都會使用這種雙波長的紫外燈組件。實驗室用水等級名稱一級二級三級pH 范圍（25C）5.0- 7.5電導率（25 C） ,ms/m <0.010.100.50比電阻（25C，MD，cm） >1010.2可氧化物質（以0計）mg/L0.080.40V吸光度（254nm,1cm光程） <0.0010.01蒸發(fā)殘渣（105±25C），mg/L1.02.0可溶性硅（以 SiO2計），mg/L V0.010.02一級水用于有嚴格要求的分析實驗，如液相色譜分析用水等。二級水用于無機痕量分析，如原子吸收光譜分析用水等。三級水用于一般化學分析實驗。中國國家實驗室用水標準