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【第三届原创参赛】凝胶色谱使用的纯水要求

凝胶色谱(GPC)

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    最近有朋友问到,在凝胶色谱流动相使用的纯水,有什么要求。
    根据自己的一些经验,谈谈,有什么不同意见,请大家讨论。
    纯水,故名思义,纯净,无杂质。但绝对纯的水是不存在的, 所以我们要下一个定义,怎么样的水可以叫纯水,什么级别上的纯水可以用做凝胶色谱或其他色谱使用的纯水?
    从学术角度讲,纯水又名高纯水,是指化学纯度极高的水,其主要应用在生物、化学化工、冶金、宇航、电力等领域,但其对水质纯度要求相当高,一般应用最普遍的还是电子工业。所以我国的纯水标准主要是针对电子级的水要求的。在纯水的制作中,水质标准所规定的各项指标应该根据电子(微电子)元器件(或材料)的生产工艺而定(如普遍认为造成电路性能破坏的颗粒物质的尺寸为其线宽的1/5-1/10)。不过近年来电子级水标准也在不断地修订,而且高纯水分析领域的许多突破和发展,新的仪器和新分析方法的不断应用都为制水工艺的发展创造了条件,同时水处理的发展,使现在的纯水生产提高到了新的台阶。   
      高纯水的国家标准为:GB1146.1-89至GB1146.11-89[168],目前我国高纯水的标准针对电子级水分为五个级别:Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级,该标准是参照ASTM电子级标准而制定的。   
      高纯水的水质标准中所规定的各项指标的主要依据有:1.微电子工艺对水质的要求;2.制水工艺的水平;3.检测技术的现状。
    比如GB6682-92实验室一级水以上标准 电阻率:
    1、实验级水GB6682-92三级,电导率1-5μs/cm
    2、实验纯水GB6682-92一级电导率0.054μs/cm,电阻率18.2MΩ.cm
    TOC<20PPb
    细菌<1cfu/ml
    颗粒(>0.22um)<1个/ml
    应用领域: 精密仪器分析用水(AAS,ICP,IC,HPLC等); 一般生物研究; 镜片冲洗; 高纯试剂配置;
    电子级水GB/T11446.6-1997一级ASTM-l.1级水,电阻率大于18MΩ•CM 。
    我国电子工业部高纯水水质试行标准 序号 水质项目 一级高纯水指标 二级高纯水指标(化学指标单位:μg/L)
    1 电阻率(25℃)MΩ·cm ≥15 ≥10
    2 电导率,μs/cm 0.05 0.1
    3 PH值 6.8~7.2 6.6~7.4
    4 细菌总数,个/mL <3 <9
    5 微粒(直径>0.5μm,粒/mL) <150 <300
    6 二氧化硅 <10 <20
    7 有机物(以COD计) <0.3 <0.5
    8 钠 Na <0.5 <2
    9 铁 Fe <1 <2
    10 铜 Cu <0.5 <1
    11 钙 Ca <1 <3
    12 镁 Mg <0.2 <1
    13 锌 Zn <0.5 <1
    14 锰 Mn <0.2 <0.5 说明:①一级高纯水适用于大规模集成电路,微波器件以及有相同要求到半导体器件产品。   ②二级高纯水适用于一般电路,分立器件以及有相同要求的半导体器件产品。   ③本表按1980年电子工业部标准摘录。
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  • 小不董

    第1楼2010/07/20

    应助达人

    写好了,发帖,结果说字数超过7000,发帖失败,返回,后果是刚刚写的全没有了。先再写一点,明天再继续吧。
    那就长话短说吧。本想比较下中国实验室用水国家标准GB6682-2008和中国电子行业超纯水国家标准GB/T1146.1-1997和美国试药级用水的标准规格(美国临床病理学会CAP,美国材料试验学会ASTM,国家临床检验学会NCCLS),中国实验室用水国家标准从GB6682-92到GB6682–2000再到08版,要求在提高。各标准针对应用对象不同,要求也不一样。
    在表述上也有很大的不同,比如ASTM要求的是微生物,而中国国标要求的是细菌。
    言归正传,凝胶色谱使用的纯水,我们需要注意哪些?怎么选择呢?
    凝聚色谱和HPLC一样,要求其含杂质能尽可能的少,电导率的高低直接代表着水质的好坏,其实色谱纯的纯水可以不用考虑电导的,因为我们用纯水作流动相的时候,往往要添加缓冲盐的,而且是mol/L来计,可想那时的电导是多么的高,但为什么我们要看纯水的电导呢?色谱中很怕Cl根,它对色谱的泵等不锈钢元件的腐蚀是强的,我们一定要避免。可以查看我们使用的缓冲盐几乎没有Cl根的盐,缓冲能力只是一部分原因。能够去除Cl根的同时也就去除了其他的盐,所以电导就作为一个重要的指标了。
    论坛里早有人讨论过,很多人推荐用纯水机的纯水,也有人市场上的商业色谱纯水,还有人使用饮用纯净水来代替。各自有他的优缺点。
    纯水机的纯水应该是首先。一个是比较新鲜,不容易被污染,滋生细菌。但纯水机会牵涉一些维护,耗材等。市场上的纯水机很多了,生产纯水的工艺都比较成熟,只是在质量上有所不同,大多经过活性碳,超滤,RO(反渗透),阴阳树脂,紫外杀菌,微孔过滤等,有些纯水选择其中几种,但树脂,紫外杀菌,和微孔过滤是必须的,要保证其降低电导率,胶体颗粒,没有细菌。很多纯水机对进水都有要求,水质不好的很容易污染过滤膜和树脂,影响产水质量,树脂等耗材更换频率会增加,故而增加成本。有好的纯水机都能保证其低的电导,有效的过滤微小颗粒和细菌,能够保证即时出水,产水不致以因为存放而产生细菌被污染。
    不知道是否有人买过商业的色谱纯纯水没?我们实验室有一瓶墨克的,但几乎不用。不是因为它不好,而是特殊原因,我们是做水处理的,我们一般洗瓶子的水都是二级RO产水,我们作为纯水是用的二级反渗透产水,再经过EDI除盐,水质一般达到17兆左右,然后再进纯水机。所以我们的水很有保障,纯水机的耗材的寿命要比好多单位的要长很多,而瓶装的色谱纯的水价格也不菲。
    饮用矿泉水,在一般的企业用的比较多,一个价格可以承受,就以娃哈哈纯净水为例,他的生产工艺就是反渗透过滤,去除悬浮颗粒和盐,再人工添加了少量的矿物质,我们再测定其电导,其实也不高,几个到几十个西门子。Cl根也就几个ppm。能够达到饮用水标准,细菌按理就是达标的。色谱的纯水最怕的就是滋长细菌。
    以前大学里用的纯水是自来水通过阳阴阴+阳阴阴离子交换树脂的箱子得到的,这只是去除部分阴阳离子,但很多胶体类的物质和细菌没有去除,是不建议用来做色谱的纯水使用。
    现在还有很多朋友再问,我们实验室有蒸馏水,我们是否可以用来做色谱用的纯水呢?我也不建议,为什么?不是蒸馏水电导可以达到一定的要求了,很纯了呀,但是能购蒸馏出来的物质还有很多, 特别是有机物,我们用这样的蒸馏水,如果含有一些挥发性的有机物,在紫外等检测器可能就有干扰,从而带来一些分析误差。在没有比这更好的水时才使用。
    总结下,到底什么样的水才能作为色谱,凝胶色谱使用的纯水呢?
    我们主要看这些指标:胶体颗粒(可能堵塞柱子的物质),一般过滤来去除;细菌(紫外用的比较多,臭氧也使用);腐蚀性盐(反渗透,EDI,阴阳离子树脂等),电导表征;有机物(活性碳,反渗透等),TOC、COD等来表征。这些指标能过关,就可以用来作为色谱用的纯水了。

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  • MMYG

    第2楼2010/07/21

    应助达人

    学习了,还没到核心

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  • 给力芬

    第3楼2010/07/21

    后边还有吧!很期待.......
    总结的不错

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  • 老多_小多

    第4楼2010/07/21

    终于看到我们doxw0323斑竹的作品啦
    啥时候也给版友讲讲GPC的使用经验呀

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  • skyray-cn

    第5楼2010/07/22

    学习了,期待更多.

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  • 150123

    第6楼2010/07/22

    学习了,收藏一下

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  • wust67

    第7楼2010/07/22

    好东东,学习中。

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  • 二头

    第8楼2010/07/30

    a ,连二级的RO出水都不能达标啊?

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  • 小不董

    第9楼2010/07/30

    应助达人

    在纯水的使用还要注意抑制细菌的生长,这是很重要的。一般我们得到的纯水都经过了过滤和紫外等截流或杀死细菌,但是纯水在加入缓冲盐后,特别是添加磷酸盐和硝酸盐,有了足够的营养有利于细菌生长。一般我们加入的抑菌剂有叠氮化钠,500ppm就可以,为了效果好一点,可以增加浓度,一般不要超过1000ppm,这东西有剧毒,废液不能随意抛弃,需要污水处理后再排放。也有添加有机试剂,比如甲醇等,加入甲醇10%左右就能很好的抑制细菌的生长,再添加其他有机试剂作为流动相时就要考虑已经加入的甲醇的量了。具体使用什么作为抑菌剂,还需要具体实验来验证。

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  • 二头

    第10楼2010/07/30

    你的意思是,各个样品用的抑菌剂可能不同?比如一直用叠氮化钠,可能对一些样品效果不好?

    还有,水相的流动相回流会不会更容易造成细菌滋生?是不是温度要比较低,25度一下么?

    小不董(doxw0323) 发表:在纯水的使用还要注意抑制细菌的生长,这是很重要的。一般我们得到的纯水都经过了过滤和紫外等截流或杀死细菌,但是纯水在加入缓冲盐后,特别是添加磷酸盐和硝酸盐,有了足够的营养有利于细菌生长。一般我们加入的抑菌剂有叠氮化钠,500ppm就可以,为了效果好一点,可以增加浓度,一般不要超过1000ppm,这东西有剧毒,废液不能随意抛弃,需要污水处理后再排放。也有添加有机试剂,比如甲醇等,加入甲醇10%左右就能很好的抑制细菌的生长,再添加其他有机试剂作为流动相时就要考虑已经加入的甲醇的量了。具体使用什么作为抑菌剂,还需要具体实验来验证。

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