实验中用来配置溶液的化学试剂,及所使用的水的纯度非常重要。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。
水中存在的杂质:
● 微粒物:铁锈、泥沙、胶体、悬浮物、固体颗粒
● 可溶性无机物:无机盐类、溶解气体、重金属、硬度成分 (钙、镁等)
● 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
● 微生物:细菌类、藻类
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来表示。电阻率的倒数称为导电率或电导率,用μs/cm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。
此外像总有机炭含量(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。
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,总有机炭(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。