millipore纯水机介绍

25°C 时，随着NaCl浓度的增加，Na+和Cl-的浓度都会增加，而H+和OH-的浓度 不变。电导率/电阻率会随之改变。
25
超纯水电阻率（R）随温度（T）的变化
R / MΩ ·cm
温度(°C)
24.0
24.1
24.2
24.3
24.4
24.5
24.6
24.7
90
24.8
80
24.9
70
60
25℃时，超纯水的电阻率等于
电导率 (µS/cm) 0.055 0.057 0.066 0.076 0.098 0.16 0.27 0.70 1.13 2.21 10.8 42.7
电阻率 (MW.cm) 18.20 17.6 15.2 13.1 10.2 6.15 3.70 1.43 0.88 0.45 0.093 0.023
实验室纯水系统的技术与发展
MILLIPORE简介
成立于1954年, 总部位于美国麻省 是一家以生物科学为主要目标市场的的高科技专业公司
第一家将精密膜过滤技术投入商业化应用，也是世界上第 一台实验室超纯水系统的制造商 其业务分三大块：实验室纯水、生命科学、生物制药
1973: Millipore 推出Milli-Q 超纯水系统，是世界上第一 个实验室标准水纯化系统。 1987: Millipore 在美国纽约证券交易所上市。
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有机物
✓干扰有机分析的背景 ✓微生物滋生的营养物质 ✓包住去离子用的树脂 ✓两类特殊有机物
热原、RNA酶
自然的和人造的
7
热原与RNA酶
✓热原也称为内毒素 革兰氏阴性菌细胞壁分泌多糖 刺激免疫系统产生发热 高压灭菌180度 4小时去除
✓RNA酶主要作用是裂解RNA RNA酶无处不在 对高温酸碱都有耐受性 可保持活性数周
32
LC-MS TIC profile of reagent water sources
% Intensity
Bottled HPLC-grade reagent water versus polished water
100
7.1E+4
90
Source A
Source B
80
Source C
Source D
50
40
Polystyrene Crosslinking Agent (DiVinylBenzene) Hydrating Water
15
Ion-Exchange Processes: Mixed Bed
Mixed Bed = the anionic and cationic resins are mixed together in a single cylinder.
Negative dip
Distilled Water
Milli-Q with UV Water System
Higher TOC Water Lower TOC Water
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对基线的影响
TOC的大小直接影响到液相检测时的基线水平
Ultrapure water 20 ppb Ultrapure water 13 ppb Ultrapure water 9 ppb Ultrapure water 5 ppb Ultrapure water 2 ppb
#1
1410
64
104
76
<10
#2
1180
38
75
55
<10
这些 TOC 值是用Ionics-Sievers TOC 分析仪测量的 (方法是酸处理 – 过硫酸，然后紫外光氧化）
29
TOC 监测
Solenoid Valve
Titanium Electrodes
Thermistor
Conductivity Purge
（携带电荷数）
法拉第常数
电阻率 = 1/电导率
理论上，纯水的电导率 : =0.055 µS/cm @ 25°C 或者电阻率: = 18.2 MW.cm @ 25°C
24
电导率（电阻率）与 盐浓度
NaCl (ppb)
0 1 5 10 20 50 100 300 500 1,000 5,000 20,000
Ion-exchange process :
Na+ + Cl-
R-H R-OH
Ions Removal > 99.9 %
R-Na R-Cl H+ + OH- H2O
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紫外光氧化有机分子
- 低压蒸汽汞灯 - 31 cm 长 - 36 V直流电 电子镇流器
有机碳变为无机碳
18
紫外灯对TOC（有机物）的降低效果
反渗透水
UV185/254nm
TOC
30 25 20 TOC, ppb 15 10
5 0
1234567 # experiments
UV off UV on
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人工合成活性碳： 去除TOC（有机物）
来源：高温裂解苯乙烯微球
孔径小，相对均一（ < 150 Å ） 表面积 : 1100 m2/g
对小分子量的有机物能够快速吸收 矿物离子溶出极低
有机物浓度高低无法从电阻率的检测看到
TOC 电阻率
Time (min)
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一般自来水中TOC指标
28
电阻率和TOC两个指标没有相关性
18.2 MW.cm @ 25°C 这一个参数仅仅表明水中的离子
浓度符合要求，有机物含量还需要进一步了解。
高电阻率≠ 低TOC
自来水
RO水
单蒸水 双蒸水 Milli-Q
电阻率 (MW.cm) 18.20 18.11 18.01 17.92 17.83 17.74 17.65 17.56 17.47 17.38
T/℃
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为什么要检测TOC
TOC (ppb) / 电阻率 x10 (MW.cm) 400 350 300 250 200 150 100
50 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135
Streptococcus pyogenes
9
气体
氯气 氧气 氡 二氧化碳
✓影响水的离子浓度和PH值 ✓直接参与反应 ✓影响水有效体积 ✓影响光学测定结果 ✓损耗仪器
10
纯化技术纯化效率
活性碳 微孔过滤 蒸馏 反渗透 离子交换 电去离子 紫外 超滤
2311BD10
11
反渗透
反渗透技术 (膜孔径为埃级 10-10m) 可以去除大部分的 杂质 (离子, 有机物, 颗粒物, 胶体, …)
Lamp on Lamp off
Lamp on
30
对灵敏度的影响 维生素C的分析(Ascorbic Acid)
100 picomoles ascorbic acid in a 10 microliter injection
volume
50 picomoles ascorbic acid in a 10 microliter injection
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Volume, L
水温、水压 电阻率、TOC RO膜截留率
water out Sampling valve
UV lamp 185 + 254 nm lamp power
supply quartz Window
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两个重要概念补充
➢ 电导率值与电阻率值 ----水中的离子含量
20
建立一个水纯化链
预处理柱
自来 水
反渗透
预纯化单元 (RiOs)
➢ 各种纯化技术组合 ➢ 电阻率 18.2 MW.cm
➢ TOC < 5 ppb
水箱
离子交换树脂 + 活性碳
UV185/254nm
TOC 检测仪 TOC
精制单元
(Milli-Q)
电导率仪
超纯水
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Resistivity, Mohm cm - TOC, ppb
volume
Analysis Protocol
3 micron C18 column
Coulometric detector
Mobile phase: 0.05 M sodium phosphate / 0.05 M sodium acetate / 0.189 mM dodecyltrimethyl ammonium chloride / 3.66 mM tetractylammonium bromide; 30/70 methanol/water; pH 4.8
1994: Millipore 出售了其 Waters 液相色谱部门，而将
滤膜生产作为公司业务重点。 密理博公司是标准普尔500指数的成份股之一
2
水中的杂质
水: H2O …. 其中还有许多别的东西
杂质包括： 颗粒物 气体 微生物 离子 有机物
需用不同的纯化技术清除
H H
H H
3
水中五大污染物质
颗粒 离子 有机物 微生物 气体
70
Source E
Source F
60
polisher H2O
water blank
System: PE BioSystems Mariner LC-MS Column: Phenomenex Luna C18 2.0 x 50 mm Solvent A = 98% H2O: 2% ACN: 0.1% formic acid Solvent B = 98% ACN: 2% H2O: 0.1% formic acid Gradient: Linear 0 -100% A to B 50 ml trace enrichment of sample Flow rate: 0.20 ml/min MS Detection: turbo ion spray at 300 C 2 second mass scans mass range 150 to 1000 Da
➢ 总有机碳值（TOC: total organic carbon） ----水中可氧化有机物含量
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水的电导率值与电阻率值 （Conductivity & Resistivity）
F= Ci Zi ui
电导率 (Siemens/cm)
每种离子的浓度
迁移率
(moles/ml)
价位
V-1.cm2.s-1
50 40
18.2MΩ·cm
30
20
10
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
电阻率 (MW.cm) 19.11 19.01 18.92 18.83 18.74 18.65 18.56 18.47 18.38 18.29
温度wenku.baidu.com°C)
25.0 25.1 25.2 25.3 25.4 25.5 25.6 25.7 25.8 25.9
HH H-C-C-OH
HH
4
颗粒
✓阻塞过滤系统 ✓损坏泵系统 ✓吸附电荷影响离子浓度 ✓折射光线影响判读 ✓提供细菌滋生载体
5
离子
Cl- NO3- SO42- Na+ Ca2+ PO43- CO32- ClO- Fe2+ Mn2+
SiO4 Si2O7SiO2… Pb+ Al3+
✓水的硬度与结垢问题 ✓影响溶液PH值 ✓带电基团与反应物结合 ✓对无机分析产生严重干扰 ✓特殊实验会产生影响
细胞培养,分子生物学实验 非常容易受到影响
8
细菌
✓活的细胞并有生长繁殖能力 ✓直径0.27 µm 到3.0 µm
(病毒 0.04 µm 到0.1 µm) ✓水源,空气,人体都带菌 ✓细菌本身影响生物学实验 ✓裂解释放热原,酶等多种物质 ✓产生菌膜持续释放污染物 ✓堵塞仪器通道
Pseudomonas aeruginosa
Measure of initial conductivity
Oxidation cycle
DC
Purge
Quartz cell 0.5 ml
185/254 nm UV Lamp
Phase 1 Phase 2
Phase 3
Phase 4
Valve open
Valve closed
Valve open
P
P
进水
弃水
产水
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离子交换树脂
固定阴离子 阳离子 聚苯乙烯骨架 交联剂 水
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Ion-Exchange Resin Bead
SEM* of Ion-Exchange Resin Bead
* Scanning Electronic Microscopy
Bead diameter: 300 to 1200 µm
Beads pores: 1 to 100 nm
Bead dry weight 40 to 60% T: -40 to + 40°C
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Resin Bead Structure
Example: the cation-exchange model
Fixed Anion + Counter Cation
纯水设备的水质监测
Polishing unit fed with reverse osmosis water
Cond/T (°C) detector
cond/temp electronics
control
20
electronics
Resistivity 15
water in
10
5 TOC
0
0
1000