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实验室用水知识大全

2017-11-01

一、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?#34892;?#19981;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?#27426;?#30340;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?#34892;?#30416;类,就会觉得难喝。也就是说,所谓的水除了H2O外,还含?#34892;?#22810;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?#23567;?#36825;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。


                               水.png


二、水中存在的杂质

1、可溶性无机物:无机盐类、溶解气体、重金属、硬度成分(钙、镁等)

2、可溶性有机物:木质素、单宁、腐植酸、内毒素、RNA分解酶、农药。、三氯甲烷、环境荷尔蒙物质、界面活性剂、有机溶剂。

3、微粒子:铁锈、胶体、悬浮物、固体颗粒。

4、微生物?#21512;?#33740;类、藻类。

三、实验室用水的分级标准

实验室纯水分四个等级:

1、蒸馏水:

     实验室最常用的一种纯水,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,能去除自来水内大部分的污染物。通常电导率在1-50μs/cm之间。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。


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                                                    蒸馏水设备器


2、去离子水:

    应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子,电导率通常在1.0-0.1μs/cm之间,水中存在可溶性的有机物,可以污染离子交换柱从而降低其功效,去离子水存放后也容易引起细菌的繁?#24120;?#20294;能满足多?#20013;?#27714;,如清洗、制备分析标准样、制备试剂和稀释样品等。

                                   去离子水设备.jpg

                                                       去离子水设备 

3、反渗水:

    反渗透就是逆着自然渗透作用逆向流动。反渗透的基本工作原理是:运用特制的高压水泵,将原水加至6—20公斤压力,使原水在压力的作用下渗透过孔径只有0.0001微米的反渗透膜。化学离子和细菌、真菌、病毒体不能通过,随废水排出,只允许体积小于0.0001微米的水分子和矿物质(离子)通过。反渗水克服了蒸馏水和去离子水的许多缺点,利用反渗透技术可以?#34892;?#30340;去除水中的溶解盐、胶体,细菌、病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质。


                                        反渗水设备.jpg

                                                           反渗水设备


4、超纯水:

    超纯水在TOC、细菌、内毒素等指标方面并不相同,要根据实验的要求来确定,如细胞培养则对细菌和内毒素有要求,而HPLC则要求TOC低。超纯水在电阻率、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-cmTOC<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?#21512;?#33394;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。

                                  超纯水设备.jpg

                                                                   超纯净水设备


四、实验室用水按照GB6682-2008水标准进行分类,可以分成3个等级。

1)三级水标准,电阻率0.2 MΩ.cm @ 25℃,用于一般化学分析实验,可用蒸馏或离子交换等方法制取。

2)二级水标准,电阻率≥1MΩ.cm @25℃,二级用水用于无机痕量分析等实验,如原子吸收光谱分析用水。二级用水可用多次蒸馏或离子交换等方法制取。

3)一级水标准,电阻率≥18 .25MΩ[email protected]℃,一级水用于有?#32454;?#35201;求的分析实验,包括对颗粒有要求的实验,如高效?#21512;?#33394;谱分析用水。一级用水可以用二级经过石英设备蒸馏或离子交换混合床处理后,再经0.2μm微孔?#22235;?#36807;滤来制取。

目前世界上比较通用的纯水标准主要有以下几个:国?#26102;?#20934;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/T 11446.4-2013和中国国家实验室用水规格GB/T 6682-2008等。因此市面上绝大多数的纯水?#20302;常?#26080;论是进口的还是国产的,都是依据这些标准来设计流程的。


五、不同级别纯水的应用领域 

应用领域

纯水级别

相关?#38382;?/span>

高效?#21512;?#33394;谱(HPLC)

气相色谱(GC)

原子吸收(AA)

电感耦合等离子体光谱(ICP)

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)

分子生物学实验和细胞培养等

I级水

电阻率(MΩ.cm):>18.0

TOC含量(ppb):<10

热原(Eu/ml):<0.03

颗粒(units/ml):<1

硅化物 (ppb):<10

细菌(clu/ml):<1

pH:NA




制备常用试剂溶液

制备缓冲液

II级水

电阻率(MΩ.cm):>1.0

TOC含量(ppb):<50

热原(Eu/ml):<0.25

颗粒(units/ml):NA

硅化物 (ppb):<100

细菌(clu/ml):<100

pH:NA




冲洗玻璃器皿

水浴用水

III级水

电阻率(MΩ.cm):>0.05

TOC含量(ppb):<200

热原(Eu/ml):NA

颗粒(units/ml):NA

硅化物 (ppb):<1000

细菌(clu/ml):<1000

pH:5.0-7.5

 

六、目前纯水主要应用的领域

1、生命科学应用领域

    生命科学应用方面,主要有?#21512;?#33740;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。

2、分析和常规应用领域

    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?#20302;?#20379;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?#21512;?#33394;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.

 

 


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