水的(de)基本性質:1個水分子(H2O)是由1個氧原子和2個氫原子(zǐ)彎曲鍵結而成。由於正、負電荷的中心不一致,因此屬於極(jí)性分(fèn)子。當2個水分子同時存在時,二者會由靜電交(jiāo)互作用與氫鍵結(jié)合,互相吸引並(bìng)保持一定的距離。而1個水分子可以(yǐ)同時與4個水分子結合,形成晶(jīng)體般的整齊結構。
水分子聚合體中,由於氫鍵鍵結的網狀(zhuàng)結構會部分斷裂,而形成逐次移動變化的狀態(tài),因此水在整體上呈現液態,而此結構變化每秒可達(dá)1012次。一般而言,水若含有適量的鈉、鉀離(lí)子及矽酸鹽等礦物質,就會覺得好喝,若(ruò)含有大量殘(cán)留的鹽類,如鎂、鈣等非酸堿中性鹽類,就會覺(jiào)得難喝。也就是說,所謂的(de)水除了H2O外,還含有許多其它的成分,而這些(xiē)成分的種類(lèi)和含量決定了水的味道。
水(shuǐ)極易溶解(jiě)鹽類,即使陰陽離(lí)子經由靜電(diàn)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(de)周圍緊密排(pái)列(liè)。這時候(hòu),陽離子會與帶負極矩的氧原子相互(hù)作用,而陰離子則形成相反的結構。
水中存在的雜質(zhì)
可溶性無機(jī)物:無機鹽類、溶解氣體、重金(jīn)屬、硬度成分(鈣、鎂等)
可溶性(xìng)有機物:木質素、單寧、腐植酸、內毒素、RNA分解酶(méi)、農藥、三氯甲烷(wán)、環境荷爾蒙物質(zhì)、界麵活性劑、有機溶劑(jì)
微粒(lì)子(zǐ):鐵鏽、膠體、懸浮物、固(gù)體顆粒
微生物:細菌類、藻類
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(zhēn)理,與假設能否具有再現性(xìng)的結果至關重要。實(shí)驗的再現性(xìng)除了要有良好的技(jì)巧,還受到所用化(huà)學試劑的純度和分析(xī)儀器的精密(mì)度的影響。實驗中用來配置溶液的化學試劑,及所使用的(de)水的純度也非常重要。假設水中汙染物對實驗檢測會造成影響,就必須去除這些(xiē)物質。此外(wài),為了取得良好的再現性結果,使用能(néng)保持穩定水質的純水是必要的。
隨(suí)著實驗用的分析係統靈(líng)敏度的提(tí)高,對水的純度有了更高的要求。
1ppm=1mg/L
1ppb=1μg/L
1ppt=1ng/L=1μg/ml
在水中,將(jiāng)距(jù)離1cm的兩片表麵積為(wéi)1cm2大小的電極加(jiā)以(yǐ)通電,來監測(cè)兩極間的導電率(lǜ),通過(guò)所加電壓和測得的電流能夠獲知兩極間的電(diàn)阻值,這個數值在水質分析(xī)中通常被(bèi)稱為電阻率或比電阻,其單位用MΩ.cm來表示。電阻率的倒數稱為(wéi)導電率或(huò)電導率,用μs/cm來表(biǎo)示。
這兩(liǎng)個參數是表示水的純度的(de)最常用參數。
將自(zì)來水中的離子(zǐ)去(qù)除,會使得電(diàn)阻率值升高(導電率降低),單並非無限製的增加,這是因為部分水分子會電離為氫(qīng)離子和氫(qīng)氧根離子,其(qí)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(cháng)數而改變,因而會(huì)受到(dào)水溫(wēn)的影響。例如,25℃的超純水,其電阻(zǔ)值為(wéi)18.2MΩ.cm,但在(zài)0℃則為84.2MΩ.cm,100℃則為1.3MΩ.cm。在25℃附近,當溫度上(shàng)升1℃,其電阻值將下降0.84MΩ.cm。因此(cǐ),多使用補償至25℃的電阻率值來做衡量標準(zhǔn)。
此外(wài)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(tǐ)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(shàng)這些參數的一項或幾項來綜合說明、分級。
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(shuǐ)和超純水
純水:純化水平最(zuì)低,通常(cháng)電導率在1-50μs/cm之間。它(tā)可經由單一弱堿性陰(yīn)離子交換樹(shù)脂、反滲透或(huò)單次蒸餾製成。典型的(de)應用包括玻璃器(qì)皿的清洗、高壓滅菌(jun1)器、恒溫恒濕實驗(yàn)箱和清洗機用水(shuǐ)。
去離子水:電導率通(tōng)常在1.0-0.1μs/cm之間(jiān)。通過采用含(hán)強陰離子交換樹脂的混床離子交換製成,但它(tā)有相對較高(gāo)的有機物和細菌汙染水平,能滿足多種需求,如清洗、製備分析標準樣、製備試劑和稀釋(shì)樣品等。
實驗室Ⅱ級純水:電導率<1.0μs/cm,總有(yǒu)機(jī)碳(TOC)含量(liàng)小於50ppb以及細菌含量低於(yú)1CFU/ml。其水質可適用於多種需求,從試劑製備和溶液稀釋,到為細胞培養配備營養液和微生物研究。這種純水可雙(shuāng)蒸而成,或整合RO和離子交換/EDI多(duō)種技術製(zhì)成(chéng),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(liàng)、顆粒和細菌含量方麵接近理(lǐ)論上的純度極限,通過離子交換、RO膜或蒸(zhēng)餾手段預(yù)純化,再經(jīng)過核子級離子交(jiāo)換(huàn)精純化得到超純(chún)水。通常超純水的電阻率(lǜ)可(kě)達18.2MΩ-cm,TOC<10ppb,濾除(chú)0.1μm甚(shèn)至更(gèng)小(xiǎo)的顆(kē)粒,細菌含量低(dī)於1CFU/ml。超(chāo)純水適合多種精密分析實驗的需求,如高效液相色譜(HPLC),離子色譜(IC)和離子捕獲-質譜(ICP-MS)。少熱源超純水適用於像真核(hé)細胞培養等生物應用,超濾技術通常用(yòng)於(yú)去除大分子生物活性物質(zhì),如熱源(結(jié)果為<0.005IU/ml)以及無法檢測到的核(hé)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(jǐ)個:國(guó)際標準化組織(zhī)(ISO),美國臨床病理學會(CAP)試藥級用水(shuǐ)標準,美(měi)國(guó)測試和材料實驗社團組織(ASTM),臨床試驗標準國際委員會(NCCLS),美(měi)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(guī)格GB/T11446-1997和中(zhōng)國國家實驗室用水規格(gé)GB6682-92等。因此市麵上絕大多數的純水係統,無論是進口(kǒu)的還是國產的,都是依據這些標(biāo)準來設計流程的。


