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實驗室的實驗用水知識
閱讀次數：646 發布時間：2020/12/31 9:22:45

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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、負電荷的中心不致，因此屬于性分子。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，而此結構變化每可達1012次。
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，陽離子會與帶負矩的氧原子相互作用，而陰離子則形成相反的結構。

水中存在的雜質

可溶性無機物：無機鹽類、溶解氣體、重金屬、硬度成分(鈣、鎂等)。

可溶性有機物：木質素、單寧、腐植酸、內毒素、RNA分解酶、農藥。、三氯甲烷、環境荷爾蒙物質、界面活性劑、有機溶劑。

微粒子：鐵銹、膠體、懸浮物、固體顆粒。

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
1ppt=1ng/L=1μg/ml

在水中，將距離1cm的兩片表面積為1cm2大小的電加以通電，來監測兩間的導電率，通過所加電壓和測得的電流能夠獲知兩間的電阻值，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(megaohm-centimeter)來表示。電阻率的倒數稱為導電率或電導率，用μs/cm(microSiemenspercentimeter)來表示。

這兩個參數是表示水的純度的-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)，單并非無限制的增加，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項或幾項來綜合說明、分。

純水的分標準

實驗室純水可分為4個常規等：純水、去離子水、實驗室Ⅱ純水和超純水。

純水：純化水平-低，通常電導率在1-50μs/cm之間。它可經由單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限，通過離子交換、RO膜或蒸餾手段預純化，再經過核子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：中國國家電子超純水規格GB/T 11446.4-2013和中國國家實驗室用水規格GB/T 6682-2008等。因此市面上絕大多數的純水系統，無論是進口的還是國產的，都是依據這些標準來設計流程的。