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实验室纯水解读
       实验室纯水作为实验室使用为广泛的溶剂，作为实验员的我们每天都在使用，而且每个实验室使用的纯水类别和纯水用量都大有区别。但是目前实验室对于纯水概念并不普及，实验员对纯水的制备及使用存在较大误区。为了让广大用户更加了解纯水，合理使用和维护实验室纯水机。本期，厦门广晟达带您一起解读实验室纯水制备及应用。
一、实验室纯水分类
根据国标GB/T 6682-2008分析实验室用水规格分类如下：
（1）一级水：用于有严格要求的分析试验，包括对颗粒有要求的试验。如液相色谱分析用水。
（2）二级水：用于无机痕量分析等试验，如原子吸收光谱分析用水。
（3）三级水：用于一般化学分析试验。
实际实验室应用对应纯水分类为：
（1）一级水：超纯水
（2）二级水：去离子水
（3）三级水：蒸馏水
（4）RO水：反渗透水
 
 以下为国标GB/T 6682-2008分析实验室用水规格

注：在纯水机中，通常使用μS/cm作为电导率单位，使用MΩ·cm作为电阻率的单位，通常1ms/m=10μS/cm，1μS/cm=1/1MΩ·cm。
 
二、实验室纯水解读

• 实验室纯水之  一级水

定义
       一级水就是我们实验室所说的超纯水，又称UP水，是指电阻率达到18.25MΩ*cm（25℃）的水。这种水中除了水分子外，几乎没有什么杂质，更没有细菌、病毒、含氯二噁英等有机物，是几乎去除氧和氢以外所有原子的水。
       国标GB/T 6682-2008规定其电导率≤0.01mS/m（25℃）也就是≤0.1μS/cm。
 
制备方法
       一级水可用二级水经过石英设备蒸馏或离子交换混合床处理后，在经0.2μm微孔滤膜过滤来制取。现市面纯水机通常采用RO水或者二级水为进水，离子交换混床纯化柱过滤，再通过紫外灯消毒杀菌后经0.2μm终端滤膜过滤制取。
 
应用
—HPLC、UHPLC、HPLC-MS
—GC、GC-MS
—ICP、ICP-MS
—AAS、AFS
等微量痕量分析
 

• 实验室纯水之  二级水

定义
       二级水相当于是我们实验室所说的去离子水，又称DI水、EDI水。是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。国际标准化组织ISO/TC 147规定的“去离子”定义为：“去离子水完全或不完全的去除离子物质”。国标GB/T 6682-2008规定其电导率≤0.1mS/m（25℃）也就是≤1μS/cm。
       应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子，但水中仍然存在可溶性的有机物。可污染离子交换柱从而降低其功效，去离子水存放后也容易引起细菌的繁殖。
 
制备方法
       二级水可用多次蒸馏和离子交换方法制取。现市面纯水机存在两种制取方式，即DI和EDI水制取方式。
       DI水可用反渗透水或蒸馏水经过离子交换树脂进行离子交换去除水中阳离子和阴离子而制取。
       EDI是一种新兴的技术，又称连续点除盐技术，它科学地将电渗析技术和离子交换技术融为一体，以反渗透水或蒸馏水为进水通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用，在电场的作用下实现水中离子的定向迁移，从而达到水的深度净化除盐，并通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生，因此EDI制水过程不需要酸碱化学药品再生不需要反复更换耗材即可连续制取高品质纯水，它具有技术先进、结构紧凑、操作简单的优点。
 
应用
—一般试剂的配置
—清洗机、老化机、高压高温灭菌器等进水
—微生物培养基配置
—缓冲液的配置
—制备化学和生化试剂
—超纯水系统进水等
 

• 实验室纯水之  三级水

定义
       三级水相当于实验室蒸馏水，蒸馏水又分为单次蒸馏水和多次蒸馏水。去除水中大部分的污染物，但对于可挥发性的杂质无法去除，如二氧化碳、氨以及一些有机物。新鲜制取的蒸馏水是无菌的，但粗存后细菌易繁殖。
       国标GB/T 6682-2008规定其电导率≤0.5mS/m（25℃）也就是≤5μS/cm，PH5.0~7.5。
 
制备方法
       蒸馏水可通过自来水直接加热收集冷凝水制取。现市面设备有各种规格的蒸馏水器，设备价格便宜，但是对于实验室应用，高温危险，制水速度慢等因素使其使用率逐渐退出实验室纯水舞台。现主要应用于企业小型实验室。
 
应用
—一般化学分析实验
—缓冲液和常规试剂的配制
—高压灭菌器、水浴锅、消毒机等设备供水
—实验室动物饲养及微生物培养
—常规实验室玻璃器皿及其他实验容器的清洗
 

• 实验室纯水之  RO水

定义
       RO水又称反渗透、逆渗透水，一种以压力差为推动力，从水中分离出杂质的膜分离操作。对渗透膜一侧的水施加压力，当压力超过它的渗透压时，纯水会逆着自然渗透的方向做反向渗透。从而在膜的低压侧得到反渗透水，水中杂质则留在高压侧浓缩形成浓水而排废。
       反渗透膜的孔径仅为0.0001微米，一个细菌要缩小四千倍，传染性病原也要缩小200倍以上才能通过，因此水中所有微细不纯的杂质、可溶性固体、细菌及病毒无法渗透高精密度的反渗透膜而分离，有害物质由浓水排废而制取反渗透水。
 
制备方式
       采用反渗透膜进行制备。反渗透技术由于其制水效率高、纯水水质稳定可靠，得到实验室和工业生产的广泛应用。现市面实验室纯水机初级过滤产水全部都是反渗透水。工业生产用水也都用反渗透水为生产用水。
 
应用
—实验室器皿清洗
—超纯水机进水
—中试车间生产用水
—实验室中央纯水系统供水
 
 
三、纯水相关答疑
 
1、为什么一级水和二级水没有PH指标？
      PH值反映的是氢离子的活度。一级水和二级水的ph值测量比较困难。普通PH计是利用原电池的原理工作的，原电池的两个电极间的电动势依据能斯特定律，既与电极的自身属性有关，还与溶液里的总离子浓度有关。
      一级水和二级水的总离子浓度太低，所以普通的pH计测量用的电极电路中电阻过大，测量的电信号中背景干扰太多，从而导致测定值漂移，重复性差，准确度无法保证。测量一级水和二级水的ph值需要特殊电极，GB/T 6682-2008为作特定要求。
 
2、RO水是否满足三级水标准？
      反渗透（RO）技术是利用压差为动力的膜分离过滤技术，是当今成熟、节能、效率高的水纯化方法。其原理是借助于只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离，从而达到水纯化的目的。但RO技术只能去除水中大部分的杂质，并不能完全去除。
       RO的产水电导率会与进水电导率有很大关系。如果使用的反渗透膜截留率不高，或者进水离子浓度太高，RO的产水也可能无法满足三级水的标准。
       例如RO膜的截留率为95%的情况下，要达到产水5μs/cm（即三级水0.5ms/m），进水的电导率必须为100μs/cm以下；而在截留率为99%情况下，进水电导率要达到500μs/cm以下才行。只有在进水条件足够好的情况下，RO产水才能符合三级水标准。
 
3、如何判断纯水机需要更换耗材？
       纯水机作为实验室生产纯水设备，根据产水量及进水水质不同，会使纯水机产水过滤耗材饱和而导致水质下降。现市面纯水机具备水质不合格报警提示功能，对于产水水质不合格提示用户更换耗材。如果单位纯水使用量少，水质正常状态下，水机根据耗材安装和使用寿命设定定期更换提示。
       正常前处理初级预过滤1~3个月更换，水机进水RO膜前过滤柱6~12个月更换，离子交换树脂、超纯化柱混床1年更换，紫外灯每2年更换。水机耗材可能因为长时间少用或者产水量少而经常停机会造成微生物的滋生污染，建议所有耗材更换时间不超过2年，以避免水质异常。