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1、实验室纯水系统的技术与发展,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。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,MILLIPORE简介,水:H2O.其中还有许多别的东西,杂质包括：
2、颗粒物气体 微生物离子有机物,水中的杂质,水中五大污染物质,颗粒离子有机物微生物气体,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,离子,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,Na+,Ca2+,Al3+,Mn2+,Fe2+,Pb+,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,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
3、温酸碱都有耐受性 可保持活性数周,细胞培养,分子生物学实验非常容易受到影响,细菌,活的细胞并有生长繁殖能力直径0.27 m 到3.0 m(病毒 0.04 m 到0.1 m)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,Streptococcus pyogenes,气体,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,氧气,氯气,二氧化碳,氡,纯化技术纯化效率,2311BD10,无机物,有机物,细菌,颗粒,反渗透,反渗透技术(膜孔径为埃级 10-10m)可以去除大
4、部分的杂质(离子,有机物,颗粒物,胶体,),离子交换树脂,固定阴离子阳离子聚苯乙烯骨架交联剂 水,Ion-Exchange Resin Bead,Bead diameter:300 to 1200 mBeads pores:1 to 100 nmBead dry weight40 to 60%T:-40 to+40C,SEM*of Ion-Exchange Resin Bead,*Scanning Electronic Microscopy,Resin Bead Structure,Fixed AnionCounter CationPolystyreneCrosslinking Agent(D
5、iVinylBenzene)Hydrating Water,+,Example:the cation-exchange model,Polystyrene-DVB,DVB,Polystyrene Cross-Linked DivinylBenzene,Ion-Exchange Processes:Mixed Bed,Na+Cl-,Ions Removal 99.9%,Mixed Bed=the anionic and cationic resins are mixed together in a single cylinder.Ion-exchange process:,紫外光氧化有机分子,有
6、机碳变为无机碳,-低压蒸汽汞灯-31 cm 长-36 V直流电 电子镇流器,紫外灯对TOC（有机物）的降低效果,UV185/254nm,反渗透水,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）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,建立一个水纯化链,自来水,各种纯化技术组合 电阻率 18.2 MW.cm TOC 5 ppb,水箱,超纯水,纯水设备的水质监测,水温、水压电阻率、TOCRO膜截留率,两个重要概念补充,电导率值与电阻率值-水中的离子含量总有机碳值（TOC:total organic carbon）-水中可氧
7、化有机物含量,水的电导率值与电阻率值（Conductivity&Resistivity）,=FCi Zi ui,电导率(Siemens/cm),法拉第常数,每种离子的浓度(moles/ml),价位（携带电荷数）,迁移率 V-1.cm2.s-1,电导率,=1/,理论上，纯水的电导率:=0.055 S/cm 25C或者电阻率:=18.2 M.cm 25C,电阻率,电导率（电阻率）与 盐浓度,25C 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。,超纯水电阻率（R）随温度（T）的变化,T/,为什么要检测TOC,一般自来水中TOC指标,电
8、阻率和TOC两个指标没有相关性,18.2 M.cm 25C 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,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）,TOC 监测,对灵敏度的影响维生素C的分析(Ascorbic Acid),50,picomoles,ascorbic,acid in a 10,microliter,injection,volume,100,picomoles,ascorbic,acid in a 10,microliter,injection,volume,Negat
9、ive dip,Distilled Water,Milli,-Q with UV,Water System,Analysis Protocol3 micron C18 columnCoulometric detectorMobile 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,Higher TOC Water Lower TO
10、C Water,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,LC-MS TIC profile of reagent water sources,Bottled HPLC-grade reagent water versus polished water,TOC of bottled and polished reagent waters,Using a Sievers 800 TOC analyzer:off-line sampleaspiration,在低检测波长处容易形成鬼峰,Bottled HPLC-grade reagent water versus newly pol
11、ished water,对色谱柱的影响,流动相TOC的重要性,最常用的色谱柱 4.6mm200mm C18进样量20ul 假设样品中TOC为10000ppb流动相流速通常为1ml/min,假设平均50为水相，即流速为500ul/min 假设我们以TOC为30ppb的水相做流动相201000050030X X40/3 min 13.3 min,色谱柱使用寿命和TOC的关系,DNASep,色谱柱,1,2,3,4,5,6,7,用瓶装HPLC水进样1950次后，DNASep 色谱柱效,Initial run,用Milli-Q 水进样 6400 次后，DNASep 色谱柱效,Initial run,总结
12、：TOC值高的水质对色谱的影响,溶剂导致的杂峰峰面积影响TOC值和LC基线的关系包覆色谱介质，降低柱子使用寿命分离和检测精度降低,其他污染物对HPLC的影响,离子：盐类：损坏泵细菌：形成菌膜，损坏分离柱颗粒：损坏泵头，堵塞系统,超纯水,“Type I”一级水离子含量:1 ppb(1 g/L)离子存在于水中电导率18.2 MW.cm 25 C有机物:TOC 5 ppb细菌 1 cfu/mL颗粒 0.2 m:1/mL,HPLC我们需要什么水质?,Milli-Q Advantage A10,Elix+Tank+Milli-Q Advantage A10,超纯水的精细再分级,Regular Lab A
13、pplications,ChromatographyApplications,Cell CultureApplications,Molecular BiologyApplications,EDS free water,Milli-pak,Bio-pak,EDS-pak,Type II WaterRinsing®ular application,适应现代实验室多样化趋势,VOC-Pak,VOC free water,超纯水使用注意事项,1要监测超纯水的所有指标的含量,电阻率指标代表了水中的离子含量，需要密切关注TOC指标代表了水中的有机物指标，而TOC值和电阻率指标的好坏基本关系不大。,2
14、水即取即用,随时间变化，超纯水水质迅速下降电阻率指标下降如图所示,resistivity(M.cm),10-,20-,4-,0-,20,40,60,80,100,Time(min),3盛水容器(清洁，材质好),在玻璃容器中储存,PE容器,4排掉初期产水的0.5-1L,停止运作24H的初期与排水1L后的HPLC比较,5取水口的管理(避免添加软管),添加软管与直接取水的HPLC比较,6取水环境(灰尘，颗粒性物质),单位：ppt,7避免产生气泡,超纯水使用应注意事项,要监测超纯水的所有指标的含量注意超纯水的PH值变化(配制缓冲液)水即取即用盛水容器(清洁，材质好)取水方式避免手的污染排掉初期产水的0.5-1L取水环境(灰尘，颗粒性物质)取水口的管理(避免添加软管)避免产生气泡避免使用洗瓶,级稳定纯水作为超纯水仪器的进水机器保养维护清洁避免断电，不能关机注意仪器/试剂的影响因素,“水是一种化学试剂”,
