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浅谈实验室纯水及超纯水制备技术

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         目前, 纯水技术已广泛应用于工业、食品、医药、化学、卫生、环保等领域, 作者仅就从事化学分析及仪器应用、组织培养和分子生物学等实验室使用纯水技术概述如下。
1 水中污染物的分类及检测
 
通常我们所使用的自来水中含有一些杂质, 主要包括以下5种。
1.1 电解质
 
电解质是指水中呈离子状态存在的物质, 包括可溶性的无机物, 有机物及带电的胶体离子等, 其中阳离子有H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+等;阴离子有Cl-、NO3-、HCO3-、HSi O3-等;带电的胶体粒子有铁、硅、铝的化合物及有机胶体化合物等;另外, 还有有机酸离子。由于电解质具有导电性, 所以可以用测量水的电阻率 (MΩ.cm) 或电导率 (μs/cm) 的方法来反映此类杂质的相对含量, 电阻率和电导率互为倒数关系。
1.2 有机物
 
水中有机物主要指天然来源及人工合成的有机物质, 如有机酸、有机金属化合物等。这类物质体积庞大, 常以阴性或中性状态存在, 通常用总有机碳测定仪来检测此类物质的含量。
1.3 颗粒物质
 
水中的颗粒物质包括泥沙、尘埃、有机物、微生物及胶体的颗粒等, 这些物质都是非可溶性的, 一般通过SDI (Silt Density Index) 仪来检测。
1.4 细菌、微生物
 
水中的细菌及微生物包括细菌、藻类和真菌等, 可用培养法或膜过滤法测定其含量。
1.5 溶解气体
 
水中的溶解气体包括N2、O2、Cl2、H2O、CO、CO2、CH4等, 可用气相色谱及液相色谱和化学法测定其含量。
 
由于原水中存在以上污染物, 会直接影响我们进行化学分析、分子生物学实验及仪器测试的准确性, 所以实验中应使用纯水。
2 实验室纯水的一般性定义
 
通常我们将实验室用纯水分为三级, I级水为试剂级超纯水, II级水为分析级用水, III级水为普通实验用水。具体技术参数详见表1。
 
表1 实验用纯水技术参数    下载原表

不同的实验项目要求使用不同级别的纯水, 如开展分子生物学实验、组织培养、化学分析及仪器测试用水为I级, II级水一般用于微生物培养基配制、缓冲液配制、溶解实验、生化试剂配制等, III级水通常作为蒸汽灭菌等设备的进水, 也可清洗实验用的玻璃器皿等。不同级别的纯水需要不同的纯化技术手段来实现。
3 水质纯化方法
 
水质的纯化方法有多种, 通常采用的有蒸馏法、离子交换法、连续去离子技术 (EDI) 、反渗透、超滤、膜过滤、活性碳过滤、UV光照射法等, 我们可根据实验项目及用水要求采用一种或多种纯化方法。下面就其中的一些常用方法做一介绍。
3.1 蒸馏法
 
按蒸馏器皿可分为玻璃、石英、金属蒸馏器。按蒸馏次数可分为一次、二次和多次蒸馏法。蒸馏法能去除大部分污染物, 由于加热过程中很难排除二氧化碳的溶入, 所以水的电阻率是很低的, 一般为0.2-1 MΩ·cm, 只能满足普通分析实验室的用水要求。其优点是此方法易于操作, 缺点是在加热过程中会产生二次污染, 不易控制水质, 水耗费较高。
3.2 反渗透
 
反渗透是目前一

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