实验室中不同规格的水具有不同的纯度和用途,正确选择和使用对实验结果的准确性至关重要。本文详细介绍了自来水、蒸馏水、去离子水、18MΩ超纯水等常见水类型的特点、制备原理、使用注意事项及常见问题,帮助科研人员根据实验需求合理选用。
1、自来水
自来水的水质通常不受控制,可能因水源(市政水库、河流、井水)不同而有季节性变化,如悬浮沉积物水平,还可能含有故意添加的化学物质(氯、氟化物),通常不适合用于重要实验。自来水可用于清洗玻璃器皿,但之后必须用更高级别的水(蒸馏水、去离子水等)冲洗。
2、蒸馏水
蒸馏可去除大部分无机污染物,特别是自来水中的沉积物,也有助于降低水中有机污染物水平。双重蒸馏可得到略高纯度的蒸馏水,但不能完全去除无机或有机污染物。蒸馏水通常由大型蒸馏器生产,水质取决于设备的维护状况。例如,某大学曾因蒸馏水被放射性物质污染而引发关注,后经维修解决。
3、去离子水
去离子水的水质因去离子柱的类型和效率而异。家用离子交换床主要用于降低水的硬度(如去除镁、钙等二价阳离子),但会释放钠离子,因此不降低离子总量。实验室去离子柱通常采用混合床设计,阴离子交换树脂为氢氧根型,阳离子交换树脂为氢型,可同时去除阴离子和阳离子,交换产物为水。去离子水通常呈弱酸性,pH在5.5至6.5之间。去离子树脂可能浸出有机污染物,因此需后接活性炭床去除有机物。
4、18MΩ超纯水
最高级别的水通常称为18MΩ水,此时无机离子完全去除,电阻率达18MΩ·cm。商业系统通常采用多步净化工艺,包括反渗透、混合床离子交换、活性炭床和微滤膜,部分还包含除菌过滤器。18MΩ水呈较强酸性,pH接近5。使用18MΩ水配制低浓度缓冲液时,pH调节可能导致缓冲盐最终离子浓度出现偏差。
5、18MΩ水何时不再是18MΩ水?
18MΩ水具有强侵蚀性,会从塑料或玻璃容器中浸出杂质,因此不宜大量储存,应现制现用。输送高纯水的管道应使用最惰性的材料(如聚四氟乙烯),避免使用增塑塑料或金属(铜、不锈钢)。
6、水的初始pH值
实验室级蒸馏水和去离子水的初始pH通常在5.5至6.5之间。应定期检查水质,特别是在更换去离子柱后,确保pH无显著变化。去离子水缓冲能力极低,正常pH调节影响不大,但低浓度缓冲液(<10mM)需特别注意。
7、水中有哪些有机物质?
有机污染物来源包括水源本身(如石油产品、农药、腐殖质、氯仿等)以及纯化系统引入(如增塑剂、树脂单体、过滤器润滑剂)。微生物污染是常见但易被忽视的来源,例如透明管路受阳光照射滋生微生物,或水源变更导致水质波动。解决方法包括使用不透明管路、安装预过滤器等。
8、水的使用中还有哪些问题?
泄漏是常见问题,分为三种:缓慢滴漏、组件灾难性故障(常发生在周五午夜)、容器溢流。预防措施包括将纯水系统置于水槽上方、选择高流量区域、定期维护(避免周五进行)。