【我与蒲公英5周年-技术组】化验室用什么样的纯水

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【我与蒲公英5周年-技术组】化验室用什么样的纯水


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    化验中用来配置溶液的化学试剂，及所使用的水的纯度也非常重要。假设水中污染物对化验检测会造成影响，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。随着化验用的分析系统灵敏度的提高，对水的纯度有了更高的要求。
一，化验室纯水的等级
    化验室纯水可分为4个常规等级：纯水、去离子水、化验室Ⅱ级纯水和超纯水。
    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(megaohm-centimeter)来表示。电阻率的倒数称为导电率或电导率，用μs/cm(microSiemensper centimeter)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)，单并非无限制的增加，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，像总有机碳含量(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。
1、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。
2、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。
3、化验室Ⅱ级纯水：电导率<1.0μs/cm，总有机碳(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。
4、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，如高效液相色谱仪(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。
也有按下面国家实验室纯水标准的分级。
实验室纯水的分类与标准：国家实验室纯水标准（GB/T 6682）依据水的纯度（水的导电性）分1、2、3级，1级电导率小于0.1μs/cm；2级电导率小于1.0μs/cm；3级电导率小于5.0μs/cm；
   不同级别的水其生产工艺、生产产本相差较大，所以其用途也相以区分。
☆三级水是最低级别的实验室级纯水，推荐用于玻璃器皿洗涤；水浴、高压灭菌锅用水以及超纯水系统的进水。
☆二级水一般用于常规实验室应用，比如缓冲液、pH 溶液及微生物培养基的制备；为超纯水系统、临床生化分析仪、培养箱、老化机供水；也可为化学分析或合成制备试剂。
☆一 级水往往用于严格的实验应用，如HPLC 流动相制备；GC 空白样制备和样品稀释、HPLC、AA、ICP-MS等高精度分析技术；缓冲液、哺乳动物培养基制备及试管婴儿；分子生物学试剂制备(DNA 测序、PCR 扩增等)；电泳及杂交实验溶液配制等。
二、纯水的应用
目前，纯水主要应用在两大领域：生命科学应用领域、分析和常规应用领域。
1、生命科学应用方面
    主要有：细菌细胞培养，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。
2、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，超纯水系统供水，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)，高效液相色谱(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.
三、纯水机的类型
1、常规理化分析型，适用于常规化学分析，定性分析，缓冲溶液配制等;
2、超低TOC型，超低有机物，适用于高效液相色谱，离子色谱，气相色谱，气质联用，总有机碳(TOC)分析，有机物分析，毛细管电泳，微电子部件冲洗，毒理学研究，环保实验分析等;
3、除热源型，除去热源(内毒素)，应用于液相/气相色谱、氨基酸分析、蛋白质纯化、电泳/凝胶分析、毒理研究、动植物细胞培养、组织培养、试管婴儿、分子生物学实验等项目;   
4、既超低TOC又除热源型，既除有机物又除内毒素，适宜于微生物培养基配置、环境分析实验，物理学电化学及界面研究，各种高精度仪器分析，分子生物学及生命科学，试管婴儿，组织培养，动物及植物细胞培养，氨基酸分析，双向电泳等;   
5、基础应用型，适用于高效液相色谱，离子色谱,原子吸收及发射光谱，质谱分析仪，氨基酸分析仪，PCR应用及分析，气相分析仪器，高精密光学镜片冲洗，分析试剂及药品的配置、稀释，精密仪器分析用水等。
四、对水的纯度要求极高的几个主要应用
1、电泳
   电泳用水最重要的要求是生物活性物质诸如内毒素(通常小于0.05EU/mL)，核糖核酸酶和蛋白酶(不可测定)的去除。最好用电阻率18.2MΩ-cm，TOC<10ppb，0.1μm或更小孔径的微滤以及细菌含量低于1CFU/mL的超纯水作为供水。
2、内毒素分析
   从分离到细胞培养的各种应用领域用水都要求规定内毒素指标，内毒素最大指标范围从0.25IU/mL到0.03IU/mL。对内毒素分析，适用少内毒素的超纯水，通常是0.05IU/mL或更小。超滤是制造少内毒素超纯水的必须手段(国际上通常使用MWCO为5000道尔顿的超滤膜)，而且可以结合UV等进行光氧化。
3、石磨炉原子吸收光谱
    GF-AAS与其他原子吸收光谱测定的不同之处是，其火焰炉被电子发热石墨管或棒替代，能在元素分析中达到很高的灵敏度。GF-AAS要求顶级纯水系统，提供ppt级的杂质水平，18.2MΩ-cm的电阻率和低TOC水平。内置监测仪提供纯度保证，最终的水质指标是由良好的预处理系统，加上连续循环流路和纯水的超纯化而实现。最好选用重蒸馏水。
4、电感耦合等离子光谱仪
   在ICP-AES应用中，对不同元素的灵敏度明显不同,但金属、过渡金属、磷和硫检测下限都在ppb范围内。ICP-AES对水的纯度要求相当严格，电阻率大于18MΩ-cm的超纯水是必须的，TOC的要求一般不太重要，前处理要求反渗透或离子交换。
5、 等离子质谱
ICP-MS可被用于测定在ppt水平的元素。对这种灵敏的ICP-MS分析工作，水的纯度要求非常严格，要求水中杂质在ppt水平，电阻率18.2MΩ-cm和较低的TOC。最终的水质指标是由良好的预处理系统，加上连续循环流路和纯水的超纯化而实现。
6、质谱分析
质谱能对混合物进行痕量分析，由于其高灵敏度，要求最高纯度的用水。所有的样本制备和前处理，例如固相萃取都需要超纯水。要求水中杂质在ppt水平，进行有机物分析时要求电阻率18.2MΩ-cm，非常低的TOC，一般指标小于3ppb。
7、痕量金属检测
先进的现代分析仪器不断提升分析的灵敏度。痕量元素现在通过使用诸如ICP-MS技术，可测定在ppt和亚ppt水平的物质。痕量分析工作需要不含可测定成分的纯水，并且水质要求适用于最严格最灵敏的ICP-MS工作。因此，空白试剂，标准样稀释和样本制备均需要纯度最高的超纯水，甚至需要在无尘室中操作。随着科技的发展，越来越多的应用开始要求使用纯度高的超纯水。
五、超纯水保持最佳水质的方法
1、超纯水取水后很容易遭到环境污染，所以使用前取水(即取即用)方式时最合适的。只有把超纯水与环境接触的时间缩到极短，才能够获得纯度极高的超纯水。
2、在配置高纯度的化学试剂时，尽量不要使用长时间储桶中存放的超纯水，因为储桶经长时间使用后，会因杂质、微生物的污染而造成水质的劣化，像这种水，在使用时已经不再是超纯水
3、纯水储桶最好安装空气过滤器，防止环境因素造成的污染。
4、 储水桶请勿放置在日光直射处，水温上升，容易造成微生物繁殖。特别是半透明储水桶，也会因为日光通透而造成藻类繁殖。
5、超纯水取水时一定要将初期的出水放掉，以获得稳定的水质。
6、取水时让超纯水顺着容器侧壁流入，尽量不要让气泡产生，可降低空气污染。
7、请不要在终端滤器后再连接软管，使用直接取水的方式才能获得纯度高的超纯水。
8、长时间不用纯水时，应将压力储水桶中的RO水全部放掉以防止污染。
9、超纯水机若长时间不使用，再次使用时应把初期纯水充分放掉以确保水质。
10、原则上，纯水机应至少每7～10天通水一次，以防止微生物污染。

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