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实验室的用水常识你了解多少?

华锐净化 / 2020-11-17 08:51:50 / 阅读次
实验室的用水常识你了解多少?

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实验室的用水常识你了解多少?

  实验室的用水常识你了解多少?关于的水的常识你又了解多少?下面就来先容一下水的相关常识。
 

  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   B.  有机物   C.  颗粒物质   D.  微生物   E.  溶解气体

 

  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。大家知道,杂质多的水,对大家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取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、生命科学应用领域二、分析和常规应用领域

 

  生命科学应用方面,主要有: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。

 

  分析和常规应用方面,主要有: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,火焰法原子吸取(Flame-AAS),石墨炉原子吸取(GF-AAS),高效液相色谱(HPLC),液质联用(HPLC-MS),电耦合等离子光谱仪

 

  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。

 

  石磨炉原子吸取光谱:GF-AAS与其他原子吸取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18.2 MΩ-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

 

  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。

 

  超纯水使用要点:

 

  1.即取即用

 

  2.排掉前端初期水

 

  3.取水时避免产生气泡

 

  水是很常见的,但是很少有人那么认真的去了解一下关于水的一些细节。也很少有人对水那么深入的去研究,但是水对于大家来说不仅是大家人类生存的必然条件,同样也是一个实验室正常运行的基本条件。

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