實驗室的用水知識你了解多少？關(guān)于的水的知識你又了解多少？下面就來介紹一下水的相關(guān)知識。
 

　　1、水的基本性質(zhì)

 

　　1個水分子(H2O)是由1個氧原子和2個氫原子彎曲鍵結(jié)而成。由于正、負(fù)電荷的中心不一致，因此屬于極性分子。當(dāng)2個水分子同時存在時，二者會由靜電交互作用與氫鍵結(jié)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(jié)合，形成晶體般的整齊結(jié)構(gòu)。

 

　　水分子聚合體中，由于氫鍵鍵結(jié)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會部分?jǐn)嗔?，而形成逐次移動變化的狀態(tài)，因此水在整體上呈現(xiàn)液態(tài)，而此結(jié)構(gòu)變化每秒可達(dá)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(zhì)，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(jīng)由靜電的交互作用，很強的結(jié)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(jié)合產(chǎn)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(fù)極矩的氧原子相互作用，而陰離子則形成相反的結(jié)構(gòu)。

 

　　2、水中存在的雜質(zhì)

 

　　源水雜質(zhì)（共5類）   A.  電解質(zhì)   B.  有機物   C.  顆粒物質(zhì)   D.  微生物   E.  溶解氣體

 

　　A.電解質(zhì)：水中的電解質(zhì)包括可溶性無機物，有機物，以及帶電的膠體粒子。影響水的電導(dǎo)率。通常水的雜質(zhì)越多，水的電導(dǎo)率就會高。我們知道，雜質(zhì)多的水，對我們的化學(xué)分析會產(chǎn)生很不利的影響。電解質(zhì)中尤以陰陽離子為主。一般可以通過用離子色譜法或原子吸收光譜法對其進(jìn)行含量測定。也可聯(lián)用質(zhì)譜法分析，對其中的位未知組分初步鑒定。

 

　　B.有機物：水中所含的有機物通常指有機酸和有機金屬化合物，測定方法通常為測定其化學(xué)耗氧量。

 

　　C.顆粒物質(zhì)：泥沙、塵埃、有機物、微生物等。可以用專門的顆粒測定器測定

 

　　D.微生物：細(xì)菌，浮游生物，藻類等

 

　　E.溶解氣體：N2 、O2、  CL2 、 CO  、 CO2  等，可以用氣相色譜法測定其含量

 

　　3、實驗用水所要求的純度

 

　　所謂實驗，是指對現(xiàn)象所推測的假設(shè)加以驗證的動作。假設(shè)能否被證明為真理，與假設(shè)能否具有再現(xiàn)性的結(jié)果至關(guān)重要。實驗的再現(xiàn)性除了要有良好的技巧，還受到所用化學(xué)試劑的純度和分析儀器的精密度的影響。實驗中用來配置溶液的化學(xué)試劑，及所使用的水的純度也非常重要。假設(shè)水中污染物對實驗檢測會造成影響，就必須去除這些物質(zhì)。此外，為了取得良好的再現(xiàn)性結(jié)果，使用能保持穩(wěn)定水質(zhì)的純水是必要的。

 

　　隨著實驗用的分析系統(tǒng)靈敏度的提高，對水的純度有了更高的要求。    1ppm = 1mg/L    1ppb  = 1μg/L    1ppt   = 1ng/L = 1μg/ml

 

　　4、水的純度的表示方法

 

　　在水中，將距離1cm的兩片表面積為1cm2大小的電極加以通電，來監(jiān)測兩極間的導(dǎo)電率，通過所加電壓和測得的電流能夠獲知兩極間的電阻值，這個數(shù)值在水質(zhì)分析中通常被稱為電阻率或比電阻，其單位用MΩ.cm(mega ohm-centimeter)來表示。

 

　　電阻率的倒數(shù)稱為導(dǎo)電率或電導(dǎo)率，用μs/cm(micro Siemens per centimeter)來表示。

 

　　這兩個參數(shù)是表示水的純度的最常用參數(shù)。

 

　　將自來水中的離子去除，會使得電阻率值升高（導(dǎo)電率降低），但并非無限制的增加，這是因為部分水分子會電離為氫離子和氫氧根離子，其電阻率值極限值18.248MΩ.cm(25℃)。此外，電阻率值會隨著水的電離常數(shù)而改變，因而會受到水溫的影響。例如，25℃的超純水，其電阻值為18.2MΩ.cm,但在0℃則為84.2MΩ.cm, 100 ℃則為1.3MΩ.cm。在25 ℃附近，當(dāng)溫度上升1 ℃，其電阻值將下降0.84MΩ.cm。因此，多使用補償至25 ℃的電阻率值來做衡量標(biāo)準(zhǔn)。

 

　　此外像總有機碳含量（TOC），熱源內(nèi)毒素含量，細(xì)菌含量，顆粒含量，微生物含量，總?cè)芙夤腆w含量（TDS）等也常常被用作補充說明水質(zhì)的重要參數(shù)。因此，水的純度標(biāo)準(zhǔn)通常由以上這些參數(shù)的一項或幾項來綜合說明、分級。

 

　　5、純水的分級標(biāo)準(zhǔn)

 

　　實驗室純水可分為4個常規(guī)等級：純水、去離子水、實驗室Ⅱ級純水和超純水

 

　　純水：純化水平最低，通常電導(dǎo)率在1——50μs/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。典型的應(yīng)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。

 

　　去離子水：電導(dǎo)率通常在1.0-0.1μs/cm之間。通過采用含強陰離子交換樹脂的混床離子交換制成，但它有相對較高的有機物和細(xì)菌污染水平，能滿足多種需求，如清洗、制備分析標(biāo)準(zhǔn)樣、制備試劑和稀釋樣品等。

 

　　實驗室Ⅱ級純水：電導(dǎo)率<1.0μs/cm，總有機碳（TOC）含量小于50ppb以及細(xì)菌含量低于1CFU/ml。其水質(zhì)可適用于多種需求，從試劑制備和溶液稀釋，到為細(xì)胞培養(yǎng)配備營養(yǎng)液和微生物研究。這種純水可雙蒸而成，或整合RO和離子交換/EDI多種技術(shù)制成，也可以再結(jié)合吸附介質(zhì)和UV燈。

 

　　超純水：這種級別的純水在電阻率、有機物含量、顆粒和細(xì)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(yù)純化，再經(jīng)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(dá)18.2MΩ-cm ，TOC<10ppb，濾除0.1μm甚至更小的顆粒，細(xì)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(zhì)譜（ICP——MS）。少熱源超純水適用于像真核細(xì)胞培養(yǎng)等生物應(yīng)用，超濾技術(shù)通常用于去除大分子生物活性物質(zhì)，如熱源（結(jié)果為<0.005IU/ml）以及無法檢測到的核酸酶和蛋白酶。

 

　　目前世界上比較通用的純水標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾個：

 

　　國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO），美國臨床病理學(xué)會（CAP）試藥級用水標(biāo)準(zhǔn)，美國測試和材料實驗社團組織（ASTM），臨床試驗標(biāo)準(zhǔn)國際委員會（NCCLS），美國藥學(xué)會（USP）等。同時，我國也有相應(yīng)的純水標(biāo)準(zhǔn)：中國國家電子級超純水規(guī)格GB/T11446-1997和中國國家實驗室用水規(guī)格GB6682-92等。因此市面上絕大多數(shù)的純水系統(tǒng)，無論是進(jìn)口的還是國產(chǎn)的，都是依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計流程的。

 

　　6、純水的應(yīng)用

 

　　目前純水主要應(yīng)用在兩大領(lǐng)域：

 

　　一、生命科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域二、分析和常規(guī)應(yīng)用領(lǐng)域

 

　　生命科學(xué)應(yīng)用方面，主要有：細(xì)菌細(xì)胞培養(yǎng)，臨床生物化學(xué)，電泳，電生理學(xué)，酶聯(lián)免疫吸附分析，內(nèi)毒素分析，組織學(xué)，水栽培，細(xì)胞免疫化學(xué)，哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)，介質(zhì)制備，微生物分析，分子生物學(xué)，單克隆抗體研究，植物組織培養(yǎng)，放射性免疫分析等等。

 

　　分析和常規(guī)應(yīng)用方面，主要有：蒸餾水器供水，蒸汽發(fā)生器，玻璃器皿清洗，樣本稀釋和試劑制備，超純水系統(tǒng)供水，固相萃取，普通化學(xué)，電化學(xué)，分光光度計，TOC分析，水質(zhì)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(zhì)聯(lián)用（HPLC-MS），電耦合等離子光譜儀（ICP-AES），等離子質(zhì)譜（ICP-MS），痕量金屬檢測，氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）等等.

 

　　對水的純度要求極高的幾個主要應(yīng)用：

 

　　電泳：電泳用水最重要的要求是生物活性物質(zhì)諸如內(nèi)毒素（通常小于0.05EU/ml），核糖核酸酶和蛋白酶（不可測定）的去除。最好用電阻率18.2 MΩ-cm，TOC<10ppb，0.1μm或更小孔徑的微濾以及細(xì)菌含量低于1CFU/ml的超純水作為供水。

 

　　內(nèi)毒素分析：從分離到細(xì)胞培養(yǎng)的各種應(yīng)用領(lǐng)域用水都要求規(guī)定內(nèi)毒素指標(biāo)，內(nèi)毒素最大指標(biāo)范圍從0.25IU/ml到0.03IU/ml。對內(nèi)毒素分析，適用少內(nèi)毒素的超純水，通常是0.05IU/ml或更小。超濾是制造少內(nèi)毒素超純水的必須手段（國際上通常使用MWCO為5000道爾頓的超濾膜），而且可以結(jié)合UV等進(jìn)行光氧化。

 

　　石磨爐原子吸收光譜：GF-AAS與其他原子吸收光譜測定的不同之處是，其火焰爐被電子發(fā)熱石墨管或棒替代，能在元素分析中達(dá)到很高的靈敏度。GF-AAS要求頂級純水系統(tǒng)，提供ppt級的雜質(zhì)水平，18.2 MΩ-cm的電阻率和低TOC水平。內(nèi)置監(jiān)測儀提供純度保證，最終的水質(zhì)指標(biāo)是由良好的預(yù)處理系統(tǒng)，加上連續(xù)循環(huán)流路和純水的超純化而實現(xiàn)。

 

　　電感耦合等離子光譜儀：在ICP-AES應(yīng)用中，對不同元素的靈敏度明顯不同，但金屬、過渡金屬、磷和硫檢測下限都在ppb范圍內(nèi)。ICP-AES對水的純度要求相當(dāng)嚴(yán)格，電阻率大于18 MΩ-cm的超純水是必須的，TOC的要求一般不太重要，前處理要求反滲透或離子交換。

 

　　等離子質(zhì)譜：ICP-MS可被用于測定在ppt水平的元素。對這種靈敏的ICP-MS分析工作，水的純度要求非常嚴(yán)格，要求水中雜質(zhì)在ppt水平，電阻率18.2 MΩ-cm和較低的TOC。最終的水質(zhì)指標(biāo)是由良好的預(yù)處理系統(tǒng)，加上連續(xù)循環(huán)流路和純水的超純化而實現(xiàn)。

 

　　質(zhì)譜分析：質(zhì)譜能對混合物進(jìn)行痕量分析，由于其高靈敏度，要求最高純度的用水。所有的樣本制備和前處理，例如固相萃取都需要超純水。要求水中雜質(zhì)在ppt水平，進(jìn)行有機物分析時要求電阻率18.2 MΩ-cm，非常低的TOC，一般指標(biāo)小于3ppb。

 

　　痕量金屬檢測：先進(jìn)的現(xiàn)代分析儀器不斷提升分析的靈敏度。痕量元素現(xiàn)在通過使用諸如ICP-MS技術(shù)，可測定在ppt和亞ppt水平的物質(zhì)。痕量分析工作需要不含可測定成分的純水，并且水質(zhì)要求適用于最嚴(yán)格最靈敏的ICP-MS工作。因此，空白試劑，標(biāo)準(zhǔn)樣稀釋和樣本制備均需要純度最高的超純水，甚至需要在無塵室中操作。

 

　　隨著科技的發(fā)展，越來越多的應(yīng)用開始要求使用純度高的超純水。

 

　　7、超純水保持最佳水質(zhì)的方法

 

　　超純水取水后很容易遭到環(huán)境污染，所以使用前取水（即取即用）方式時最合適的。只有把超純水與環(huán)境接觸的時間縮到極短，才能夠獲得純度極高的超純水。

 

　　在配置高純度的化學(xué)試劑時，盡量不要使用長時間儲桶中存放的超純水，因為儲桶經(jīng)長時間使用后，會因雜質(zhì)、微生物的污染而造成水質(zhì)的劣化，像這種水，在使用時已經(jīng)不再是超純水。純水儲桶最好安裝空氣過濾器，防止環(huán)境因素造成的污染。

 

　　儲水桶請勿放置在日光直射處，水溫上升，容易造成微生物繁殖。特別是半透明儲水桶，也會因為日光通透而造成藻類繁殖。

 

　　超純水取水時一定要將初期的出水放掉，以獲得穩(wěn)定的水質(zhì)。

 

　　取水時讓超純水順著容器側(cè)壁流入，盡量不要讓氣泡產(chǎn)生，可降低空氣污染。

 

　　請不要在終端濾器后再連接軟管，使用直接取水的方式才能獲得純度高的超純水。

 

　　長時間不用純水時，應(yīng)將壓力儲水桶中的RO水全部放掉以防止污染。

 

　　超純水機若長時間不使用，再次使用時應(yīng)把初期純水充分放掉以確保水質(zhì)。

 

　　原則上，純水機應(yīng)至少每7—10天通水一次，以防止微生物污染。

 

　　超純水使用要點：

 

　　1.即取即用

 

　　2.排掉前端初期水

 

　　3.取水時避免產(chǎn)生氣泡

 

　　水是很常見的，但是很少有人那么認(rèn)真的去了解一下關(guān)于水的一些細(xì)節(jié)。也很少有人對水那么深入的去研究，但是水對于我們來說不僅是我們?nèi)祟惿娴谋厝粭l件，同樣也是一個實驗室正常運行的基本條件。