純水超純水在實驗室中的應(yīng)用分析與機(jī)型選配學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1純水超純水在實驗室中的應(yīng)用分析純水超純水在實驗室中的應(yīng)用分析(fnx)與機(jī)型選配與機(jī)型選配第一頁，共42頁。第1頁/共41頁第二頁，共42頁。第2頁/共41頁第三頁，共42頁。水質(zhì)的影響離子(lz)積垢導(dǎo)致堵塞和表面腐蝕實驗容器的潔凈度動植物對水中污染物的敏感性試劑與水中污染物的反應(yīng)水相中的有機(jī)污染物在液-液萃取過程中進(jìn)入有機(jī)相微生物、有機(jī)物等污染待檢或?qū)嶒灲M織第3頁/共41頁第四頁，共42頁。純水需求：二級高純水（電阻率5 M.cm25；TOC30ppb；細(xì)菌(xjn) 0.1cfu/ml）純水用途：試劑和緩沖液配制、實驗容器的清洗和潤洗、樣品的稀釋或溶解、電極沖洗純水的重要性：純水

2、的重要性：1、低含量污染物水平可降低儀器靈敏檢測元件和管路的積垢和腐蝕2、純水中的低污染物含量保證試劑在有效期內(nèi)的正常使用3、純水中的低TOC確保使用純水對高TOC樣品進(jìn)行稀釋時不會干擾檢測結(jié)果 4、以穩(wěn)定、低能耗、安全性能高、維護(hù)簡便、水質(zhì)更佳等優(yōu)點(diǎn)取代蒸餾水主要對比參數(shù)主要對比參數(shù)Elix Advantage 5 二級二級水系統(tǒng)水系統(tǒng)石英雙重蒸餾水器石英雙重蒸餾水器桶桶/ /瓶裝水瓶裝水 使用使用成本成本核算核算每升純水的電費(fèi)每升純水的電費(fèi)每升純水的水費(fèi)每升純水的水費(fèi) 設(shè)備成本（平均設(shè)備成本（平均到每升水）到每升水）年消耗品年消耗品 （0.1500.150度度/ /小時小時0.50.5元元

3、/ /度）度）/ 5/ 5升升/ /小時小時0.0150.015元元/ /升升5 5升升0.00350.0035元元/ /升升0.01750.0175元元/ /升升（7500075000元元/10/10年）年）/10000/10000升升=0.75=0.75元元/ /升升34003400元元/10000/10000升升=0.34=0.34元元/ /升升（3.53.5度度/ /小時小時0.50.5元元/ /度）度）/1.5/1.5升升/ /小時小時1.171.17元元/ /升升 2020升升0.00350.0035元元/ /升升=0.07=0.07元元/ /升升（20002000元元/2/2年）

4、年）/3000/3000升升=0.333=0.333元元/ /升升0 0(4.5(4.5度度/ /小時小時0.50.5元元/ /度度)/5)/5升升/ /小時小時0.550.55元元/ /升升1414升升0.00350.0035元元/ /升升=0.049=0.049元元/ /升升（10001000元元/2/2年）年）/10000/10000升升=0.05=0.05元元/ /升升0 0安全性安全性常溫、通過常溫、通過 CEFCCcUL認(rèn)證、自動控制無需看認(rèn)證、自動控制無需看護(hù)、故障自動報警護(hù)、故障自動報警高溫、定期強(qiáng)酸清潔、高溫、定期強(qiáng)酸清潔、專人看護(hù)防過熱專人看護(hù)防過熱人工搬運(yùn)、取水器污人工搬

5、運(yùn)、取水器污染、啟封后污染染、啟封后污染總成本總成本0.015+0.0175+0.75+0.34 =1.1225元元/升升1.17+0.07+0.3333 =1.5733元元/升升16元元/18.9升升=0.85元元/升升操控性操控性面板控制、移動取水手面板控制、移動取水手柄、柄、預(yù)熱、水桶接水、冷卻預(yù)熱、水桶接水、冷卻容器接水、分裝容器接水、分裝水質(zhì)水質(zhì)實時監(jiān)控、穩(wěn)定滿足實時監(jiān)控、穩(wěn)定滿足ASTM等標(biāo)準(zhǔn)中二級水標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)中二級水標(biāo)準(zhǔn)和實驗室認(rèn)證認(rèn)可需準(zhǔn)和實驗室認(rèn)證認(rèn)可需求求隨進(jìn)水源波動，無水質(zhì)隨進(jìn)水源波動，無水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、無法認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)、無法認(rèn)可無水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、啟用后無水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、啟用后污染、無法認(rèn)可污染

6、、無法認(rèn)可第4頁/共41頁第五頁，共42頁。E-PODFlexible Water Delivery 3 E-PODs E-PODE-PODElix Advantage3,5,10,15 L/hTank 30,60,100 LElix Advantage純水系統(tǒng)純水系統(tǒng)(xtng)TOC5M.cm細(xì)菌(xjn)0.1cfu/ml顆粒（0.22m)1個/ml二級高純水第5頁/共41頁第六頁，共42頁。TapProgard預(yù)處理柱RO反滲透膜EDI (Elix) 模塊254 nm紫外燈PE水箱E-POD鍍銀活性炭、抗結(jié)垢劑、0.51m深層濾網(wǎng)設(shè)計，滿足嚴(yán)苛進(jìn)水條件（SDI12;電導(dǎo)率2000S/c

7、m25） RO衡流模式設(shè)計，保證流速不隨氣溫變化；高達(dá)66%的廢水回收率實現(xiàn)節(jié)能減排專利陰極活性炭涂層技術(shù)，構(gòu)造防結(jié)垢、穩(wěn)定、高效、低能耗的連續(xù)電去離子模塊 2年超長壽命紫外燈，功率強(qiáng)大且穩(wěn)定，保證產(chǎn)水微生物的有效控制 PE材質(zhì)一次吹塑成型的不透光錐形底部水箱，配置防菌溢流口、空氣過濾器和紫外燈，有效維持儲水水質(zhì) Elix純水系統(tǒng)純水系統(tǒng)(xtng)流流路特點(diǎn)路特點(diǎn)Elix Advantage純水系統(tǒng)純水系統(tǒng)(xtng)流流路特點(diǎn)路特點(diǎn)第6頁/共41頁第七頁，共42頁。ROFlowFeed water CT effectP effectResult 第7頁/共41頁第八頁，共42頁。ACACN

8、a+Na+Na+Na+H+H+OH-OH-Cl-Na+Cl-Cl-Cl-Cl-+廢水二級純水RO Feed Water環(huán)保高效穩(wěn)定無需(wx)再生運(yùn)行費(fèi)用低無需(wx)軟化劑使用壽命長第8頁/共41頁第九頁，共42頁。第9頁/共41頁第十頁，共42頁。Water Source雙蒸水雙蒸水去離子水去離子水飲用瓶飲用瓶/桶裝水桶裝水ASTM一級水一級水Merck Millipore超純水超純水TOC (ppb)50100幾百幾百50100505電阻率（電阻率（M.cm）118.20.518.218.2Merck Millipore超純水雙蒸水瓶裝水去離子水ESI + from 200 to 600

9、 m/z同時滿足同時滿足TOC5ppb & TOC5ppb & 電阻率電阻率=18.2 M.cm=18.2 M.cm的超純水才能確保的超純水才能確保LC-MSLC-MS對痕量對痕量(hn (hn lin)lin)（ppbppb級別）有機(jī)物的測量需求級別）有機(jī)物的測量需求第10頁/共41頁第十一頁，共42頁。反相色譜柱中的固定(gdng)相表面固定(gdng)相與流動相中的疏水有機(jī)污染物結(jié)合，有效結(jié)合位點(diǎn)被污染物占據(jù)待分析(fnx)物與固定相的結(jié)合受到制約水中有機(jī)污染物對反相色譜柱影響的原理水中有機(jī)污染物對反相色譜柱影響的原理第11頁/共41頁第十二頁，共42頁。00.511.5

10、22.502468101214161820Retention Tim e (m in)Intensity (m V)Retention time (min)Intensity (mV)流動流動(lidng)相水質(zhì)對色譜柱柱效和柱壽命的影響相水質(zhì)對色譜柱柱效和柱壽命的影響第第 1 次進(jìn)樣次進(jìn)樣第第1950次進(jìn)樣次進(jìn)樣使用使用(shyng)瓶裝水瓶裝水-0.50.51.52.53.54.502468101214161820Retention Tim e (m in)Intensity (m V)Retention time (min)Intensity (mV) 使用DNA分離柱分析不同長度的寡核

11、苷酸，以Merck Millipore超純水作為流動相，相同條件下進(jìn)樣6400次后，柱效基本沒有下降，分離度和峰形保持不變。使用使用Merck Millipore超純水超純水第第6400次進(jìn)樣次進(jìn)樣第12頁/共41頁第十三頁，共42頁。Ultrapure water 20 ppbUltrapure water 13 ppbUltrapure water 9 ppbUltrapure water 5 ppbUltrapure water 2 ppbConditionsWater samples :60 mL trace enrichment by accumuluation on C18 col

12、umn at 1 mL/minColumn :C18 SymetryWaters, 4.6x150mm, 3.5mmGradient :Linear 95%Water to 100% ACN in 30 min, then 100% ACNWavelength :214nmSystem : Waters Alliance 2695Detection : UV via Waters Photodiode Array 2996第13頁/共41頁第十四頁，共42頁。Mabic S., Regnault C., Krol J. The misunderstood laboratory solvent

13、: reagent water for HPLC”. LCGC North America 2005, 23 (1), 74-82.Water: Ultrapure water, 18.2 M.cm, 3 ppb TOC每小時采集一次基線(jxin)的信號！Water: 10 M.cm, approximately 200 ppb TOC 第14頁/共41頁第十五頁，共42頁。離離 子子有機(jī)物有機(jī)物細(xì)細(xì) 菌菌顆粒物顆粒物u降低色譜(s p)柱的柱效，嚴(yán)重減短色譜(s p)柱壽命u與待分析物相結(jié)合或反應(yīng)，影響保留時間u基線漂移、提高背景噪音、雜峰、峰型劣化u影響檢出限、重現(xiàn)性、痕量分析（ppb-

14、ppt）u 離子遇有機(jī)試劑形成結(jié)晶鹽，堵塞管路磨損泵u離子造成質(zhì)譜檢測出現(xiàn)離子加合峰u 離子與待分析物結(jié)合改變質(zhì)荷比u部分特殊離子具有紫外吸收能力用途空白樣標(biāo)準(zhǔn)曲線配制流動相配制容器清洗/潤洗進(jìn)樣器等配件清洗最佳水質(zhì)TOC5ppb細(xì)菌0.22m 的顆粒1個電阻率u堵塞色譜柱，裂解產(chǎn)生有機(jī)物和離子污染u形成菌膜，持續(xù)增殖并產(chǎn)生有機(jī)分泌物u堵塞管路和色譜柱，造成柱內(nèi)渦流u磨損色譜泵和進(jìn)樣器u釋放表面吸附的各種有機(jī)物和離子u污染進(jìn)樣口和質(zhì)譜第15頁/共41頁第十六頁，共42頁。一級超純水第16頁/共41頁第十七頁，共42頁。Q-PODTOC185/254 nm雙波長紫外燈Quantum精純化柱Q-G

15、ard預(yù)純化柱POD- Pak電阻率計TOC檢測儀MILLIPOREMILLIPORE循環(huán)(xnhun)流路激光噴射鍍銀人造活性炭+核子級離子交換樹脂，高效去除痕量離子及有機(jī)物，同時具有污染物低溶出性 2年超長壽命雙波長紫外燈 符合藥典規(guī)定的電阻率計和TOC計，保證產(chǎn)水穩(wěn)定符合質(zhì)量要求Milli-PAK生產(chǎn)最適于HPLC使用的無顆粒/細(xì)菌超純水；LC-PAK生產(chǎn)TOC1ppb超低有機(jī)物超純水最適于UPLC-MS使用第17頁/共41頁第十八頁，共42頁。溫溶解苯乙烯），高效(o xio)吸附小分子有機(jī)物，極低離子析出n3、適應(yīng)不同進(jìn)水條件的Q-Gard和不同應(yīng)用需求的QuantumQ-gard純

16、化(chn hu)柱Quantum精純化柱人造活性炭離子交換樹脂第18頁/共41頁第十九頁，共42頁。n2、低壓超長設(shè)計，超純石英外壁，316L不銹鋼外殼，穩(wěn)定獲得強(qiáng)大的氧化(ynghu)能力雙波長(bchng)紫外燈第19頁/共41頁第二十頁，共42頁。UV 254 nm第20頁/共41頁第二十一頁，共42頁。100%80%60%40%20%0%240 260280300320254nm相對(xingdu)影響UV燈波長(bchng) (nm)3 O22 O 32 O 2+2 O *UV (185 )UV (254)4 OH *UV (254)H O22 O 2+2 H O 22CH OH3

17、+2 OH *HCHO+2 H O 2HCOOH +H O22 OH *2 OH *+CO22 H O 2紫外殺菌原理紫外殺菌原理有機(jī)物去除原理有機(jī)物去除原理第21頁/共41頁第二十二頁，共42頁。的情況下方能正常工作出廠校驗證書第22頁/共41頁第二十三頁，共42頁。普通電導(dǎo)率儀普通電導(dǎo)率儀密理博專用電導(dǎo)率儀密理博專用電導(dǎo)率儀電池常數(shù)(L/S)=V/ (I.L/S)0.1 cm-1 0.01cm-1 電極設(shè)計特點(diǎn) l 棒狀電極 有限的電極距離L和電極有效面積S 電極易受垂直的水流方向的影響 “T”型 安裝，不能實時準(zhǔn)確測量，而且容易積垢和帶入氣泡l 同心套筒電極 更小的電極距離L和更大的電極

18、有效面積S 電極平行于水流方向保持穩(wěn)定的電池常數(shù) 流路安裝，水樣完全通過電極，測量實時、準(zhǔn)確。無死角，水流由下而上，無積存氣泡溫度探頭 未受保護(hù) 0.1C精度，套筒保護(hù)適用性精度有限，用于普通純水的測量帶自動報障和溫度補(bǔ)償功能，適用于超純水的精確測量第23頁/共41頁第二十四頁，共42頁。VOC-Pak去除(q ch)揮發(fā)性有機(jī)物EDS-Pak內(nèi)分泌干擾(gnro)物分析LC-PakTOC1ppbBio-Pak有效去除熱源、核酸酶及蛋白酶Millipak去除顆粒的無菌水根據(jù)專業(yè)需求選擇不同的終端精制器根據(jù)專業(yè)需求選擇不同的終端精制器Element POD超痕量元素分析Cool!第24頁/共41

19、頁第二十五頁，共42頁。第25頁/共41頁第二十六頁，共42頁。純水的重要性：純水的重要性：1、超純水中的痕量離子水平(電阻率18.2M.cm)確保目標(biāo)物的檢測不受干擾，并且降低儀器的檢測背景2、水中的有機(jī)物會對離子色譜的離子交換樹脂形成包被，從而使離子交換作用減弱并降低離子交換柱的壽命3、水中的顆粒、膠體不僅會在儀器內(nèi)釋放吸附的離子；還會造成色譜柱堵塞或形成渦流，造成局部液體流動受阻，影響離子交換作用的均衡性和穩(wěn)定性4、水中的微生物會利用水中的有機(jī)物作為營養(yǎng)在儀器的管道內(nèi)生長和增殖并持續(xù)釋放代謝物，從而帶來更多的微生物，有機(jī)物，離子的多重污染表面(biomin)被氧化物和有機(jī)物包覆的陰離子樹

20、脂表面被油脂包覆的陰離子樹脂第26頁/共41頁第二十七頁，共42頁。純水的重要性：純水的重要性：1、確保目標(biāo)物的檢測不受干擾（ppb-ppt），并且降低儀器的檢測背景，減少進(jìn)樣口和質(zhì)譜的污染2、水中的顆粒物、膠體會在儀器內(nèi)緩慢釋放出各種鰲合的金屬離子，從而對目標(biāo)離子的檢測造成波動 3、水中的微生物會利用水中的有機(jī)物作為營養(yǎng)在儀器的管道內(nèi)生長和增殖，而且微生物體內(nèi)也含有大量的金屬離子，也會對目標(biāo)離子的檢測造成波動 4、使用超純水對實驗容器進(jìn)行清洗和潤洗確保容器不會滯留金屬污染物第27頁/共41頁第二十八頁，共42頁。ppmppbpptppqMilli-Q AdvantageMilli-Q Int

21、egralMilli-Q ReferenceQ-POD ElementICP-MSClass 100Class 10FAASICP-OESGFAAILC超痕量(hn lin)元素分析第28頁/共41頁第二十九頁，共42頁。Quantum ICPOptimizer LW Final FilterPOD BaseP0DC0VER1 protection against agressive chemicalsTubing for Water DeliveryOutlet Solenoid ValveWater to loop (outet)Water from loop (inlet)第29頁/共4

22、1頁第三十頁，共42頁。3124576第30頁/共41頁第三十一頁，共42頁。第31頁/共41頁第三十二頁，共42頁。子會影響DNA聚合酶作用無外源DNA影響復(fù)制(fzh)效果或造成復(fù)制(fzh)錯誤無微生物&核酸酶污染低有機(jī)物含量，特別是腐殖酸和棕黃酸 ，防止有機(jī)物與 DNA的締合或者干擾酶逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄 PCRRT RT 裂解裂解緩沖溶液緩沖溶液凝膠電泳凝膠電泳 cDNADNA需要滿足的條件需要滿足的條件：最佳水質(zhì)最佳水質(zhì)：TOC(TOC(總有機(jī)碳總有機(jī)碳)5ppb)5ppb電阻率電阻率=18.2=18.2 M.cm細(xì)菌細(xì)菌0.1cfu/mlRNases0.01g/mlDNasesD

23、Nases4pg/ml超純水結(jié)果最接近理想曲線核酸酶作用引致的差異 核酸酶、有機(jī)物、離子引致的差異 大量的各種污染物引致實驗失敗第32頁/共41頁第三十三頁，共42頁。經(jīng)超濾一級超純水經(jīng)超濾一級超純水配制配制(pizh)的膠體的膠體&buffer純水中的核酸酶在電泳過程的降解作用純水中離子、有機(jī)物、顆粒對泳動速度(sd)和分離效果的影響純水中微生物引入的多種污染物的綜合影響電泳水質(zhì)需求電阻率=18.2 M.cmTOC(總有機(jī)碳)5ppbRNases0.01ng/mlDNases4pg/l一級超純水配制的一級超純水配制的膠體膠體&buffer UFUP UP Tab自來水配制自來

24、水配制 的膠體的膠體&buffer第33頁/共41頁第三十四頁，共42頁。瓶裝水Milli-Q 水 影響分析影響分析水質(zhì)保障水質(zhì)保障水質(zhì)對染色信號和分辨率影響很大TOC(TOC(總有機(jī)碳總有機(jī)碳)5ppb)5ppb電阻率電阻率=18.2=18.2 M.cm細(xì)菌細(xì)菌0.1cfu/ml離子在蛋白質(zhì)結(jié)晶過程和質(zhì)譜分析中發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，干擾實驗進(jìn)程有機(jī)污染物增加質(zhì)譜分析中的背景 瓶裝水體系瓶裝水體系(tx)發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)206個檢測個檢測超純水發(fā)現(xiàn)超純水發(fā)現(xiàn)407個個檢測點(diǎn)，而且檢測點(diǎn)，而且(r qi)更靈敏更靈敏 第34頁/共41頁第三十五頁，共42頁。10TM3TR-1M2RCell Number x 105Tap waterDistilledMill-Q UFCounting on day 4, n = 3Log scaleTM3: mouse Leydig cellsTR-1: rat endothelial cellsM2R: mouse melanoma cells123 神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)(piyng)經(jīng)超濾的一級超純水無超濾的一級超純水二級純水去離子處理 腦細(xì)胞培養(yǎng)1.經(jīng)超濾的一級超純水2.無超濾的一級超純水3.二級純水去離子處理123細(xì)胞培養(yǎng)用水重點(diǎn)！超濾去除痕量核酸酶和熱原超純水確保有機(jī)物、離子、微生物的有效去除第35頁/共41