實驗室用水知識大全

2017-11-15 李記生物

李記生物

1、水的基本性質

  1個水分子(H2O)是由1個氧原子和2個氫原子彎曲鍵結而成。由于正、負電荷的中心不一致，因此屬于極性分子。當2個水分子同時存在時，二者會由靜電交互作用與氫鍵結合，互相吸引并保持一定的距離。而1個水分子可以同時與4個水分子結合，形成晶體般的整齊結構。

 水分子聚合體中，由于氫鍵鍵結的網狀結構會部分斷裂，而形成逐次移動變化的狀態，因此水在整體上呈現液態，而此結構變化每秒可達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，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，即使陰陽離子經由靜電的交互作用，很強的結合在一起，在水中也很容易電解。這是因為，水分子可以和離子結合產生“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，陽離子會與帶負極矩的氧原子相互作用，而陰離子則形成相反的結構。

2、水中存在的雜質

源水雜質（共5類）

   A.  電解質

   B.  有機物

   C.  顆粒物質

   D.  微生物

   E.  溶解氣體

A.電解質：水中的電解質包括可溶性無機物，有機物，以及帶電的膠體粒子。影響水的電導率。通常水的雜質越多，水的電導率就會高。我們知道，雜質多的水，對我們的化學分析會產生很不利的影響。電解質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行含量測定。也可聯用質譜法分析，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耗氧量。

C.顆粒物質：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，是指對現象所推測的假設加以驗證的動作。假設能否被證明為真理，與假設能否具有再現性的結果至關重要。實驗的再現性除了要有良好的技巧，還受到所用化學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試劑，及所使用的水的純度也非常重要。假設水中污染物對實驗檢測會造成影響，就必須去除這些物質。此外，為了取得良好的再現性結果，使用能保持穩定水質的純水是必要的。

隨著實驗用的分析系統靈敏度的提高，對水的純度有了更高的要求。

    1ppm = 1mg/L

    1ppb  = 1μg/L

    1μg/L=1ng/ml=1ppt

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，來監測兩極間的導電率，通過所加電壓和測得的電流能夠獲知兩極間的電阻值，這個數值在水質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。

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

        這兩個參數是表示水的純度的zui常用參數。

  將自來水中的離子去除，會使得電阻率值升高（導電率降低），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準。

  此外像總有機碳含量（TOC），熱源內毒素含量，細菌含量，顆粒含量，微生物含量，總溶解固體含量（TDS）等也常常被用作補充說明水質的重要參數。因此，水的純度標準通常由以上這些參數的一項或幾項來綜合說明、分級。

5、純水的分級標準

 實驗室純水可分為4個常規等級：純水、去離子水、實驗室Ⅱ級純水和超純水

純水：純化水平zui低，通常電導率在1－50μs/cm之間。它可經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菌污染水平，能滿足多種需求，如清洗、制備分析標準樣、制備試劑和稀釋樣品等。

實驗室Ⅱ級純水：電導率<1.0μs/cm，總有機碳（TOC）含量小于50ppb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，到為細胞培養配備營養液和微生物研究。這種純水可雙蒸而成，或整合RO和離子交換/EDI多種技術制成，也可以再結合吸附介質和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18.2MΩ-cm ，TOC<10ppb，濾除0.1μm甚至更小的顆粒，細菌含量低于1CFU/ml。超純水適合多種精密分析實驗的需求，如液相色譜（HPLC），離子色譜（IC）和離子捕獲－質譜（ICP－MS）。少熱源超純水適用于像真核細胞培養等生物應用，超濾技術通常用于去除大分子生物活性物質，如熱源（結果為<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準主要有以下幾個：

 標準化組織（ISO），美國臨床病理學會（CAP）試藥級用水標準，美國測試和材料實驗社團組織（ASTM），臨床試驗標準委員會（NCCLS），美國藥學會（USP）等。同時，我國也有相應的純水標準：中國國家電子級超純水規格GB/T11446-1997和中國國家實驗室用水規格GB6682-92等。因此市面上絕大多數的純水系統，無論是進口的還是國產的，都是依據這些標準來設計流程的。