實(shí)驗(yàn)室用純水知識(shí)詳解
水自古以來(lái)就是地球生物的生命之源,人們的現(xiàn)代生活是不能離開水這種物質(zhì),而現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、生物、科技的發(fā)展都無(wú)法離開水的作用,由于人類對(duì)水資源的無(wú)情浪費(fèi)和污染,使得水里面的雜質(zhì)越來(lái)越多,而不能被直接利用的水資源也越來(lái)越多,也就促進(jìn)了現(xiàn)在的水處理行業(yè)的發(fā)展。超純水機(jī)的出現(xiàn),解決了人們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)水純度的需求,而不同的工藝也改變了水中殘留的物質(zhì),實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)也成為了現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室的必備物品。
水的基本性質(zhì)
•1個(gè)水分子(H2O)是由1個(gè)氧原子和2個(gè)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(gè)水分子同時(shí)存在時(shí),二者會(huì)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(gè)水分子可以同時(shí)與4個(gè)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(huì)部分?jǐn)嗔?,而形成逐次移?dòng)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(huì)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(huì)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(yáng)離子經(jīng)由靜電的交互作用,很強(qiáng)的結(jié)合在一起,在水中也很容易電解。這是因?yàn)?,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(huì)與水分子強(qiáng)力的交互作用,由水分子在離子的周圍緊密排列。這時(shí)候,陽(yáng)離子會(huì)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)。
水中存在的雜質(zhì)
•可溶性無(wú)機(jī)物:無(wú)機(jī)鹽類、溶解氣體、重金屬、硬度成分(鈣、鎂等)
•可溶性有機(jī)物:木質(zhì)素、單寧、腐植酸、內(nèi)毒素、RNA分解酶、農(nóng)藥、三氯甲烷、環(huán)境荷爾蒙物質(zhì)、界面活性劑、有機(jī)溶劑
•微粒子:鐵銹、膠體、懸浮物、固體顆粒
•微生物:細(xì)菌類、藻類
實(shí)驗(yàn)用水為何會(huì)比較重要?
所謂實(shí)驗(yàn),是指對(duì)現(xiàn)象所推測(cè)的假設(shè)加以驗(yàn)證的動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中用來(lái)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(duì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)會(huì)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。
•實(shí)驗(yàn)室純水可分為4個(gè)常規(guī)等級(jí):純水、去離子水、實(shí)驗(yàn)室Ⅱ級(jí)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(shí)驗(yàn)箱和清洗機(jī)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(qiáng)陰離子交換樹脂的混床離子交換制成,但它有相對(duì)較高的有機(jī)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(shí)驗(yàn)室Ⅱ級(jí)純水:電導(dǎo)率<1.0μs/cm,總有機(jī)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(yíng)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(jí)別的純水在電阻率、有機(jī)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(jí)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(shí)驗(yàn)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(wú)法檢測(cè)到的核酸酶和蛋白酶。
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