實(shí)驗室中的各種水

1、水的性質(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(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(wǎng)狀結構會(huì )部分斷裂，而形成逐次移動(dòng)變化的狀態(tài)，因此水在整體上呈現液態(tài)，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(zhì)，就會(huì )覺(jué)得好喝，若含有大量殘留的鹽類(lèi)，如鎂、鈣等非酸堿中性鹽類(lèi)，就會(huì )覺(jué)得難喝。也就是說(shuō)，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(lèi)和含量決定了水的味道。

水極易溶解鹽類(lèi)，即使陰陽(yáng)離子經(jīng)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(chǎn)生“水合離子”。離子的半徑很小，電荷大的離子會(huì )與水分子強力的交互作用，由水分子在離子的周?chē)o密排列。這時(shí)候，陽(yáng)離子會(huì )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、水中的雜質(zhì)

      ①可溶性無(wú)機物：無(wú)機鹽類(lèi)、溶解氣體、重金屬、硬度成分(鈣、鎂等)。

      ②可溶性有機物：木質(zhì)素、單寧、腐植酸、內毒素、RNA分解酶、農藥。、三氯甲烷、環(huán)境荷爾蒙物質(zhì)、界面活性劑、有機溶劑。

      ③微粒子：鐵銹、膠體、懸浮物、固體顆粒。

      ④微生物：細菌類(lèi)、藻類(lèi)。

3、實(shí)驗室用水要求

      所謂實(shí)驗，是指對現象所推測的假設加以驗證的動(dòng)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(guān)重要。實(shí)驗的再現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。假設水中污染物對實(shí)驗檢測會(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性結果，使用能保持穩定水質(zhì)的純水是必要的。

      隨著(zhù)實(shí)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。在水中，將距離1cm的兩片表面積為1c㎡大小的電極加以通電，來(lái)監測兩極間的導電率，通過(guò)所加電壓和測得的電流能夠獲知兩極間的電阻值，這個(gè)數值在水質(zhì)分析中通常被稱(chēng)為電阻率或比電阻，其單位用MΩ.cm來(lái)表示。電阻率的倒數稱(chēng)為導電率或電導率，用μs/cm來(lái)表示。這兩個(gè)參數是表示水的純度的最常用參數。

      將自來(lái)水中的離子去除，會(huì )使得電阻率值升高(導電率降低)，單并非無(wú)限制的增加，這是因為部分水分子會(huì )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(huì )隨著(zhù)水的電離常數而改變，因而會(huì )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(lái)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(shuō)明水質(zhì)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(lái)綜合說(shuō)明、分級。

4、純水的分級標準

      純水：純化水平最低，通常電導率在1-50μs/cm之間。它可經(jīng)由單一弱堿性陰離子交換樹(shù)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(shí)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(guò)采用含強陰離子交換樹(shù)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(mǎn)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(shí)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(zhì)可適用于多種需求，從試劑制備和溶液稀釋?zhuān)綖榧毎囵B配備營(yíng)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(shù)制成，也可以再結合吸附介質(zhì)和UV燈。

      超純水：這種級別的純水在電阻率、有機物含量、顆粒和細菌含量方面接近理論上的純度極限，通過(guò)離子交換、RO膜或蒸餾手段預純化，再經(jīng)過(guò)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(shí)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胞培養等生物應用，超濾技術(shù)通常用于去除大分子生物活性物質(zhì)，如熱源(結果為<0.005IU/ml)以及無(wú)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(gè)：國際標準化組織(ISO)，美國臨床病理學(xué)會(huì )(CAP)試藥級用水標準，美國測試和材料實(shí)驗社團組織(ASTM)，臨床試驗標準國際委員會(huì )(NCCLS)，美國藥學(xué)會(huì )(USP)等。同時(shí)，我國也有相應的純水標準：中國國家電子級超純水規格GB/T 11446-1997和中國國家實(shí)驗室用水規格GB/T 6682-2008等。因此市面上絕大多數的純水系統，無(wú)論是進(jìn)口的還是國產(chǎn)的，都是依據這些標準來(lái)設計流程的。

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