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色谱实验,特别是高效液相色谱(HPLC)和离子色谱(IC)等精密分析,对所用水的纯度提出了近乎苛刻的要求。使用不合适的水可能导致一系列问题,包括基线漂移、鬼峰、活塞杆磨损、色谱柱堵塞和灵敏度降低,这些都会直接影响数据的准确性和可靠性。
根据国家标准GB/T 6682(中国标准),实验室用水分为三个等级:一级水/二级水/三级水。一级水是色谱分析的“入口水”。
一、常用实验室用水类型对比
1. 蒸馏水
核心工艺是蒸馏。水被加热蒸发,然后冷凝收集;理论上,这可以去除大部分非挥发性盐类、颗粒物和微生物。根据 Watsons 的文件,该工艺涉及在 105°C 的高温下进行蒸馏,然后进行多级过滤。
优点:
① 有效去除无机盐和硬度离子。
② 适用于要求较低的通用实验室应用。
③ 市场供应充足,成本低廉。
局限性:
① 挥发性有机化合物、氨、CO₂ 和某些低沸点杂质可能随蒸汽带入。
② CO₂、增塑剂、微生物等可能在包装、储存和开封后引入。
③ 缺乏实验室级 CoA;TOC、内毒素、核酸酶和金属背景水平不保证。
2. 纯化水
核心工艺通常包括多级过滤+RO反渗透+消毒。数据显示,其采用多层深层过滤、活性炭吸附、RO反渗透深度净化、二次反渗透及臭氧杀菌等多种方法。
优势:
① 电导率低;部分批次可接近实验室3级水甚至2级水的范围。
② 成本低廉,易于获取。
③ 在全国许多实验室中,确实存在将其作为“临时替代用水”的传统。
局限性:
① 符合食品和饮用水标准,而非实验室试剂标准;② 批次、来源、包装和储存时间会影响水质;③ 低电导率不能保证符合TOC、微生物、内毒素、金属离子或二氧化硅的限值。
3. 去离子水(DI水)
核心工艺涉及离子交换。使用阳离子和阴离子交换树脂从水中去除Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻和SO₄²⁻等离子。
也可采用EDI(电去离子)或混合床系统进一步提高电阻率。去离子水能有效降低电导率,但无法完全去除非离子有机物、微生物、颗粒物或内毒素。
4. 超纯水
核心在于多种技术的组合。典型的工艺流程包括:预处理 → RO → EDI/混合床 → UV氧化 → 超滤/最终0.22 μm过滤 → 在线电阻率/TOC监测。超纯水的质量指标包括18.2 MΩ·cm、TOC <5 ppb、细菌 <10 CFU/mL以及内毒素水平不可检测或极低等参数。
二、实验室使用建议
可考虑使用蒸馏水或纯净水的情况
1. 玻璃仪器的初始或中间冲洗;
2. 加注水浴、超声波清洗器和某些冷却循环系统;
3. 一般教学实验和定性实验;
4. 制备对离子背景不敏感的标准试剂;
5. 3 级水的临时应急替代品。
建议直接使用超纯水的应用
1. HPLC / LC-MS;
2. ICP-MS / ICP-OES / AAS 微量金属分析;
3.TOC、离子色谱、超痕量阳离子和阴离子分析;
4.PCR、qPCR、RNA实验、细胞培养;
5.半导体、光刻、精密清洗;
6.标准溶液、参比试剂和校准溶液的制备。
电阻率仅反映离子杂质;它不能表明是否符合有机物、微生物、内毒素、二氧化硅、颗粒物或金属背景水平的标准。
即使超纯水电阻率达到18.2 MΩ·cm,暴露在空气中也会迅速吸收CO₂,导致电阻率下降;因此,最好立即配制并使用。