纯水超纯水在实验室中的应用分析与机型选配PPT教案

North America 2005, 23 (1), 74-82.
第14页/共41页
实验用水水质对HPLC/LCMS的影响
有机物
实
验
用 细菌
水
中
的 污
颗粒物
染
物
离子
降低色谱柱的柱效，严重减短色谱柱寿命
与待分析物相结合或反应，影响保留时间
基线漂移、提高背景噪音、杂峰、峰型劣化
影响检出限、重现性、痕量分析（ppb-ppt）
RO Feed Water
➢ 环保 ➢ 高效 ➢ 稳定 ➢ 无需再生 ➢ 运行费用低 ➢ 无需软化剂 ➢ 使用寿命长
废水
+
A
H+ Cl-
H+ Cl-
C
A
Na+ Cl-
Cl- Na+ Na+ Cl-
第8页/共41页
C
-
OHNa+
OHNa+
二级纯水
有机分析室
第9页/共41页
常用实验室用水分析 Water Source 双蒸水 去离子水 饮用瓶/桶装水 ASTM一级水 Merck Millipore超纯水
➢ 检测限1-999ppb ➢ 检测时间3-6min ➢ 只有在电阻率 > 2
M.cm （纯水/超纯水）
第22页/共41页
符合USP<645>并可提供校验的 超纯水电导率仪
普通电导率仪
密理博专用电导率仪
电池常数(L/S) [ρ=V/ (I.L/S)]
0.1 cm-1
0.01cm-1
电极设计特点
样品前处理
三级/二级纯水的用途 ➢相关试剂的配制：消解液、萃取 的水相溶液、微生物培养基 ➢直接用水：水浴、蒸汽灭菌、实 验动物喂饲、植物水育、老化、 玻璃等实验容器清洗、组织清洗
水质的影响 ➢ 离子积垢导致堵塞和表面腐蚀 ➢ 实验容器的洁净度 ➢ 动植物对水中污染物的敏感性 ➢ 试剂与水中污染物的反应 ➢ 水相中的有机污染物在液-液萃
第17页/共41页
Q-Gard纯化柱&Quantum精纯 化柱
主要成分——人造活性炭、
离子交换树脂
Q-gard
主要纯化技术——活性碳
纯化柱
吸附、离子交换
优势特点：
1、核子级离子交换树离脂，
无子杂 交质换，容人造活 不量容高易 ，破 极损 低， 有子交换 离 机
物析出
性 炭
树 脂
第18页/共41页
Water: 10 M.cm, approximately 200 ppb TOC
Water: Ultrapure water, 18.2 M.cm, 3 ppb TOC
Mabic S., Regnault C., Krol J. The misunderstood laboratory solvent : reagent water for HPLC”. LCGC
堵塞色谱柱，裂解产生有机物和离子污染
污 染
形成菌膜，持续增殖并产生有机分泌物
进
堵塞管路和色谱柱，造成柱内涡流
样 口
磨损色谱泵和进样器
和 质
释放表面吸附的各种有机物和离子
谱
离子遇有机试剂形成结晶盐，堵塞管路磨损泵
离子造成质谱检测出现离子加合峰
离子与待分析物结合改变质荷比
部分特殊离子具有紫外吸收能力
2 3 .5 1 .5 2 .5
1 1 .5
4 .5
4
3 .5
3
第 1 次进样
2 .5
2
1 .5
1
0 .5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
-0 .5
第1694500次进样
0 .5 0 .5
0 - 0 .5 00
22
44
66
88
1100
1122
Retention time (min)RetReRenettetienontintoiontniTmTimimeee((mm(miininn) ))
使使用用DDNNAA分分离离柱柱分分析析不不同同长长度度的的寡寡核核苷苷酸酸，，以以M瓶e装rck水M作ill为ip流ore动超相纯，水相作同为条流件动下相 ，相同条件进下样进1样95604次00后次，后柱，效柱明效显基下本降没：有分下离降度，降分低离，度峰和形峰严形重保变持差不。变。
2 .5 4 .5
纯水超纯水在实验室中的应用分析与机 型选配
会计学
1
纯水/超纯水在实验室中的应 用分析与机型选配
➢样品前处理及常规理化分析实验 的水质需求？
➢HPLC/LC-MS有机物分析的水质 需求？
➢IC/ICP-MS元素分析的水质需求？ ➢分子生物学相关实验的水质需求？
第1页/共41页
常规理化分析实验室
第2页/共41页
=1.1225元/升
=1.5733元/升
使用 每升纯水的水费
成本 核算
安全性 设备成本（平均 到每升水）
常5升×温0.、003通5元/过升＝C0E.0\17F5C元C/升\cUL 认（证750、00元自/10动年）控/10制000无升=需0.75看元/护升 、
故障自动报警
20升×0.0035元/升=0.07元/升
Quantum 精纯化柱
单/双波长紫外灯
主要纯化技术——紫外光氧 化
主要功能——通过双波长紫 外光线氧化低浓度有机物成 为CO2或使其成为带电物质 从而被离子交换树脂吸附去 除
优势特点：
第19页/共41页
双波长紫外灯
单／双波长紫外灯的作用
254 nm单波长紫外灯 → 杀菌作用 UV 254 nm
HCHO
+ 2 H2O 2 OH *
HCOOH +
H2O
2 OH *
CO2 + 2 H2O
20%
0% 240
260
280
300
320
UV灯波长 (nm)
紫外杀菌原理
第21页/共41页
设计满足USP (§ 643)要求的 TOC 检测仪
➢ 采用 Anatel TOC 分析 技术, 专门用于高纯水 中 TOC 的测量
185 + 254 nm双波长紫外灯 → 氧化有 机物
第20页/共41页
有机物原理
有机物去除原理
相对影响
100% 80% 60% 40%
254nm
3 O2 UV (185 )
2 O2 +
2 O*
2 O3
H2O
UV (254)
2 O2 +
2 H 2O 2 UV (254)
4 OH *
CH OH + 2 OH * 3
取过程中进入有机相 ➢ 微生物、有机物等污染待检或
实验组织
第3页/共41页
常规试验（pH/TOC/浊度/凯式定 氮/色值/旋光度…）
主要对比参数
Elix Advantage 5 二级 水系统
石英双重蒸馏水器
每升纯水的电费
总成本
（＝000...010511055元度+//升小0时.0×107.55元+/0度.7）5/+50升./3小4时 （＝13..157度1元./1/小升7时+×00..057元+/度0.）3/31.353升/小时
人（10工00元搬/2年运）/、100取00升水=0.器05元污/升 染、启封后污染
0
容器接水、分装
➢➢纯纯水水需用水求途质： ：二 试级 剂高 和准AS纯 缓实和TM水 冲时实等监（ 液验标控室电 配准、认阻 制中稳证率 、二定认实>级5满可验水M足需容Ω标求器.c的m随@清2进5标洗℃水准和；源、润T波O无洗C动<法、3，0认样p无p可品b水；的质细稀菌释无或<水污溶0质 染.解1标 、c、f准 无u电/、 法m极l启 认）冲用 可洗后
第12页/共41页
1144
1166
1188
22 00
使用Merck使M用il瓶lip装or水e超纯水
有机污染物的影响——提高背 景
Conditions
Water samples : 60 mL trace enrichment by accumuluation on C18 column at 1 mL/min Column : C18 Symetry®Waters, 4.6x150mm, 3.5mm Gradient : Linear 95%Water to 100% ACN in 30 min, then 100% ACN Wavelength : 214nm System : Waters Alliance 2695 Detection : UV via Waters Photodiode Array 2996
<0.1cfu/ml
• 颗粒 （0.22μm） <1个
第16页/共41页
超纯水系统流路及特点Fra bibliotekQ-Gard预 纯化柱
185/254 nm 双波长紫外灯
Quantum 精纯化柱
MILLIPORE
POD- Pak
TOC
Q-POD
电阻率计 TOC检测仪
循环流路
M符激2i年l合l光i-超P药喷A长典K射寿生规镀命产定银双最的人波适电造长于阻活紫H率性P外计L炭C灯和+使核T用O子C的级计无离，颗子保粒交证/细换产菌树水超脂稳纯，定水高符；效合L去质C除量-P痕A要K量求生离产子T及OC有<机1p物pb，超同低 有时机具物有超污纯染水物最低适溶于出U性PLC-MS使用
（高20温00元、/2年定）/期300强0升=酸0.33清3元洁/升、 专人看护防过热
年消耗品
3400元/10000升=0.34元/升
0
操控性 面板控制、移动取水手柄、 预热、水桶接水、冷却
桶/瓶装水
1(＝46.05.元5度5元//1小/8升时.×9升0.5元/度)/5升/小时
=0.85元/升
14升×0.0035元/升=0.049元/升
第6页/共41页
独特的高回收率下的恒流设计
RO Flow
Feed water °C
T effect
Result
P effect
第7页/共41页
1、T ↓ P ↑，保证在7 到 35°C范围内，系统流量保 持不变
2、废水回收路径，保证低 浓度废水有效回收及高浓度 废水排放
3、三相阀设计，保证高质
专利的EDI阴极活性炭涂层技 术
第10页/共41页
水中有机污染物对反相色谱柱影响的原理
反相色谱柱中的固定相表面
固定相与流动相中的疏水有机污染物 结合，有效结合位点被污染物占据
待分析物与固定相的结合受到制约
第11页/共41页
流动相水质对色谱柱柱效和柱寿命的影响
IIntnteenInsnisttietyny(s(itmym (V)Vm)V ) Inte ns ity (m V )
10m?cmapproximately200ppbtoc实验用水水质对hplclcms的影响有机物实验验用水中的污染物物实?降低色谱柱的柱效严重减短色谱柱寿命?与待分析物相结合或反应影响保留时间?基线漂移提高背景噪音杂峰峰型劣化?影响检出限重现性痕量分析ppbppt用途?空白样?标准曲线配制?流动相配制容器清洗润?容器清洗润洗?堵塞色谱柱?堵塞色谱柱裂解产生有机物和离子污染裂解产生有机物和离子污染?污染进样口和质谱presentationtitleinfooter00month0000离子细菌颗粒物用水中的污染?离子遇有机试剂形成结晶盐堵塞管路磨损泵?离子造成质谱检测出现离子加合峰?离子与待分析物结合改变质荷比?部分特殊离子具有紫外吸收能力?进样器等配件清洗最佳水质?toclt
Ultrapure water 20 ppb Ultrapure water 13 ppb Ultrapure water 9 ppb Ultrapure water 5 ppb Ultrapure water 2 ppb
第13页/共41页
有机污染物的影响——基线 漂移、鬼峰
每小时采集一次基线的信号！
TOC (ppb)
50~100
几百
50~100
<50
<5
电阻率（MΩ.cm）
1
18.2
0.5
18.2
18.2
ESI + from 200 to 600 m/z
双蒸水
瓶装水
去离子水
Merck Millipore 超纯水
同时满足TOC<5ppb & 电阻率=18.2 MΩ.cm的超纯水才能确保LC-MS对痕量 （ppb级别）有机物的测量需求
MILLIPORE
Tap
Progard预处 RO反渗透膜 EDI (Elix) 254 nm
理柱
模块 紫外灯
PE水箱
E-POD
专2P镀R年EO利银材超衡阴活质长流极性一寿模活炭次命式性、吹紫设炭抗塑外计涂结成灯，层垢型，保技剂的功证术、不率流，0透强速.5构光~大不造1锥且随μ防形稳气m结深底定温垢层部，变、滤水保化稳网箱证；定设，产高、计配水达高，置微6效满6防生%、足菌物的低严溢的废能苛流有水耗进口效回的水、控收连条空制率续件气实电过现去滤节离器能子和减模紫排块 外（灯SD，I<有12效;电维导持率储<水20水00质μS/cm@25℃）
纯水的重要性： 1、低含量污染物水平可降低仪器灵敏检测元件和管路的积垢和腐蚀 2、纯水中的低污染物含量保证试剂在有效期内的正常使用 3、纯水中的低TOC确保使用纯水对高TOC样品进行稀释时不会干扰检测结果 4、以稳定、低能耗、安全性能高、维护简便、水质更佳等优点取代蒸馏水
第4页/共41页
ElixFAledxviabnletaWgea纯te水r D系e统livery 3 E-PODs
二
TOC<30ppb
级 高 电阻率>5MΩ.cm
纯 水
细菌<0.1cfu/ml
颗粒（0.22µm)<1个/ml
Tank
E-POD
Elix
30,60,100 L E-POD
Advantage
3,5,10,15 L/h
第5页/共41页
E-POD
ElRix 纯iAod水sv纯系an统ta水流ge路系纯特水统点系统流路特点 流路特点
第15页/共41页
用途
•空白样
•标准曲线配 制
•流动相配制 •容器清洗/润 洗
•最进样佳器水等配质
件清洗
•TOC<5ppb •细菌<1cfu/ml •直径>0.22μm 的颗粒<1个 •电阻率
Milli-Q Advantage/Reference
超纯水系统
一 • 电阻率
级
超
纯•
TOC<5ppb
水
• 细菌