纯水系统常见问题集
FAQ
市场部
2005
目录
纯水系统使用常见问题..................................1
1．1 纯水制备系统........................................................1
1. Millipore纯水系统是否可以追溯至NIST的检测？.................1
2. Progard 柱中有多少抗结垢剂？在什么水平下，需要额外添加软化剂。1
3. Millipore 纯水系统能否显示真正的电阻率？....................1
4． 反渗透膜的孔径100道尔顿，离子都小于100道尔顿。为什么反渗透膜能够清除离子？ ............................................................2
5. 为什么在反渗透（RO）纯化柱使用聚酰胺薄膜 （TFC PA）而不是醋酸纤维素脂（CA）膜？.........................................................2
6. EDI 是如何去除有机物的？....................................3
7． 为什么在EDI模块的阴极有碳粒？...............................3
8. Elix 对进水的TOC 含量有没有特殊要求？要求是什么？...........3
9. Elix 水纯化系统是如何去除水中的气体（CO2）?..................3
10. 在保证产水细菌含量<1cfu/ml的条件下，Elix所能承受的供水细菌最大含量是多少？ ............................................................3
1．2 超纯水制备系统......................................................4
1. 为什么超纯水的电阻率为 18.2 MΩ.cm， 而不是 18.3 MΩ.cm?....4
2. 为什么我们不能离线检测超纯水的电阻率?.......................4
3. 为什么Milli-Q的产水流量为1.5L/min?..........................5
4. 为什么Milli-Q系统有一个进水电磁阀？.........................5
5. 为什么Milli-Q系统有一个网式过滤器?..........................5
6. 如何计算纯化柱的纯化能力和使用寿命？........................5
7. 当Milli-Q 超纯水系统处于Standby（待机）/ Preoperate (预操作)模式时，如何确定系统内部的水不会有细菌滋生？...............................6
8. 为什么终端过滤器的孔径只有0.22微米，而不是0.45 微米？.......6
9. 饮用水机安装的UV灯和 Milli-Q Gradient (超低有机物型)所使用的UV灯有什么不同？...........................................................7
10. Milli-Q Gradient(超低有机物型) 如何将TOC含量降到5ppb以下？.7
11. 我用Milli-Q Gradient系统不能获得TOC含量小于5ppb的水，我的进水是去离子水。 ............................................................8
12． RO膜的孔径为100Da，为什么我们还要再使用UF柱？...............8
13． UF膜可除去水中病毒吗？......................................8
14. Pyrogard 5000和Progard D (13000Da)的UF柱是怎样生产内毒素含量低于0.001EU/ml的超纯水的？.................................................8
15． 我用的原水硬度非常大。Milli-Q系统能解决水硬度的问题么？.....8
16． 什么是核级离子交换树脂？....................................9
17． 离子交换树脂是通过什么原理来去除离子污染物的？..............9
18． 在进行如ICP-MS这样比较灵敏的应用时，为什么要用专用纯化柱去除硼…………………………………………………………………………………………….10 ii
19. Milli-Q Element (元素分析型)能达到什么样的TOC水平？........10
1．3 纯水储存系统.......................................................11
1. 为什么纯水/超纯水的储存和分配会影响其水质？................11
2． 用什么容器盛装/运输纯水/超纯水？...........................11
3. 水箱所使用的PE材料会不会溶出有机物，使水中的TOC含量上升？..11
4. 为什么PE水箱有一个通气口？.................................12
5. 为什么水箱从下面往上注水？.................................12
6. 如果用肥皂水清洗了水箱，我们如何确定水箱中无TOC？水箱中的TOC会增加储存水的TOC水平吗？.................................................12
7． Millipore 纯水储存箱杀菌后之残留药物检验方法？.............12
1．4（超）纯水系统维护..................................................13
1. 为什么建议在纯水系统停用期间冷藏纯化柱？...................13
2. 如何清除聚乙烯PE管路中的细菌？.............................13
3． 多长时间清洗一次反渗透膜？.................................13
4. 氯是聚酰胺反渗透膜的天敌。为什么还使用氯来去除RO膜表面的细菌？13
5. 我用去离子水作为Milli-Q Academic系统的进水。问题：我的Millipak每15天要换一次。........................................................14
6． 为什么我的Milli-Q Biocel（已经使用了两年）无法提供无RNA酶的水？14
7. 怎样除去UF柱上的热源？.....................................14
8. 为什么 Mill-Q Biocel / Synthesis中的 UF柱清洗时不需要消毒药片?14
9． 如何控制纯水系统中的微生物数量?............................15
纯水应用常见问题.....................................16
2．1 纯水应用...........................................................16
1. 什么样的水可以用于水栽培？.................................16
2. 溶离度试验要求的水质如何？.................................16
3. Elix 水是否可以用于植物组织培养方面的应用？................16
2．2 超纯水应用.........................................................18
1． 低水质的水是怎样影响电泳实验的？...........................18
2． 我使用注射用水（WFI）（小于500ppb）来做HPLC分析。我对结果很满意，我为什么要用低TOC含量的水？.........................................18
3． DEPC处理水是分子生物学应用中更好的选择？..................18
4． Milli-Q Biocel产水水质和DEPC水一样好吗？..................18
5． 细菌对HPLC相关应用有什么影响？.............................19
6． 什么是内分泌干扰物？它会如何干扰分子生物学实验应用？应如何去除？ ……………………………………………………………………………..19
7． 重金属对细胞培养有什么影响？..............................20
水质监测相关问题.....................................21
1. 什么是Type III, Type II and Type I 水?.....................21 iii
3． 我的超纯水系统显示电阻率为18.2兆欧，但TOC却超过200ppb，为什么？ ……………………………………………………………………………..21
4． 如何测量反渗透水的离子截流率？............................22
5． 在取样检测Elix产水中细菌的含量时，需要做什么准备工作？....22
6． 为什么超纯（Milli-Q）水是酸性的？..........................22
7． 如何测量超纯水的pH值？....................................23
8． 二氧化碳对超纯水的pH值有什么影响？........................23
9． 硅是否会影响超纯水的电阻率？..............................24
10． 怎样测量超纯水中热源的含量？...............................24
11． Millipore的水纯化链是怎样验证热源含量水平的？..............24
13． 电阻池以及系统与水接触的部件会不会滋生细菌？...............25
14. 细菌会引起水中TOC水平的升高吗？...........................26
15． 杀灭细菌的最有效方法是什么？...............................26
16． 如何用紫外灯最大限度的杀灭细菌？...........................27 iv
纯水系统使用常见问题
1．1 纯水制备系统
1. Millipore纯水系统是否可以追溯至NIST的检测？
是
2. Progard 柱中有多少抗结垢剂？在什么水平下，需要额外添加软化剂。
硬度 描述
0-10ppm 软水
10-80 ppm 中软水
80-300ppm 中硬水
>300ppm 硬水
当进水的硬度大于 >300ppm,需要额外配置一个软化柱。
焦磷酸盐的含量 (抗结垢剂):
Progard 柱中含有大约500g 的焦磷酸盐。
3. Millipore 纯水系统能否显示真正的电阻率？
能
电导率的计算公式如下：X= F ΣCiZiUi
X 是电导率, F 是法拉第常数, Ci 是某种离子浓度， Zi 是离子的电荷数 ，Ui指离子迁移率。电阻率是电导率的倒数。
温度会直接影响到溶液的电导率。25 0C 时，无离子污染物的水的电导率为0.055μS/cm。
电阻率或电导率的测定有两步。电阻池测量电阻率，温度计测量温度。这时的电阻率未经过温度补偿，为“原始”电阻率。通过软件和微处理器读取温度和未补偿的电阻率/电导率测量值，然后进行温度补偿。温度低于25oC时，无离子水的电阻率值大于18.2MΩ.cm。温度高于25oC时，无离子水的电阻率小于 18.2MΩ.cm. 电阻率随着温度的变化而变化很大（非线性）。而电导率随着温度的变化较小。
18.2 MΩ-cm
CONDUCTIVITY (25 °C)
1
温度(°C) 电阻率(MΩ.cm) 温度(°C) 电阻率(MΩ.cm) 24.0 19.11 25.0 18.20 24.1 19.01 25.1 18.11 24.2 18.92 25.2 18.01 24.3 18.83 25.3 17.92 24.4 18.74 25.4 17.83 24.5 18.65 25.5 17.74 24.6 18.56 25.6 17.65 24.7 18.47 25.7 17.56 24.8 18.38 25.8 17.47 24.9 18.29 25.9 17.38
4． 反渗透膜的孔径100道尔顿，离子都小于100道尔顿。为什么反渗透膜能够清除离子？
反渗透涉及一个离子排除过程（ionic exclusion process）。只有溶剂能够通过半透膜（反渗透膜），而所有的离子以及溶解性分子（包括各种盐和糖分）被截留。这种反渗透膜对盐（离子）的截流是通过电荷反应现象（charge phenomena action）实现的，带电量越大，截流率越大。因此膜可以强烈的（>99%）截留多价离子，而对单价离子——比如钠——只能截流95%。
基于这样的原理，在反渗透膜开始工作的一段时间，离子根本就无法截流。这时的产水离子含量很大，我们为此提供一个转向阀，自动把这部分水排出到废水池，直到水质达到可以接受的水平才收集产水。
因此，尽管反渗透膜孔径只有100道尔顿，但是它仍能够去除小于100道尔顿的离子。
5. 为什么在反渗透（RO）纯化柱使用聚酰胺薄膜 （TFC PA）而不是醋酸纤维素脂（CA）膜？
目前常用于反渗透（RO）的两种膜为乙酸纤维素脂(CA)膜和复合聚酰胺薄膜(TFC PA) 。前者是一种整合膜，而后者是复合膜。
醋酸纤维素脂膜（CA）
CA膜原本用于盐水的过滤，由于在高压下膜的可压缩性， 从未用于海水的过滤。它的pH,温度，和性能极限影响了它的普及。但是在许多领域，还是会使用CA膜，由于其高氯和防结垢能力。
复合聚酰胺薄膜 (TFC PA)
发明于上世纪八十年代， 在脱盐的水流速度和截流率方面，TFC膜是一个大的突破。一般地，复合膜是由一层聚砜膜支撑一层薄薄的聚酰胺膜.
TFC 膜有很好的温度和pH值的耐受能力，但是不耐氧化，特别是氯。所以活性炭的预处理是十分重要的。
2
6. EDI 是如何去除有机物的？
EDI 只能去除带电有机分子。 由于电极间存在电压，微电离的有机分子（如乙酸/草酸/腐殖酸） 向阳极移动。
例如:
CH3COOH --- CH3COO- + H+
CH3COO- 带负电荷，向阳极移动。阴、阳离子通透膜使阴、阳离子聚集在浓缩通道。 流经EDI的电极通道和浓缩通道的水都为弃水。
7． 为什么在EDI模块的阴极有碳粒？
在EDI模块的阴极产生 OH- 。 OH-的存在提高了pH值。 高pH值将导致高的电极结垢可能性。pH 值高，CO32-会与Mg2+, Ca2+反应结垢。
CO2 + H2O --- H2CO3
H2CO3 --- H+ + HCO3-
HCO3- --- H+ + CO3-2
阴极的碳粒主要用于降低局部的pH值，防止结垢。碳粒增加了阴极的表面积， 从而可以捕捉到足够的OH-极性分子，没有多余的OH-离子来形成结垢。
8. Elix 对进水的TOC 含量有没有特殊要求？要求是什么？
Millipore 对Elix 进水的TOC 含量没有特别要求。一般来说，典型的自来水的TOC含量为 3000- 4000 ppb.
反渗透可以除去90-95 % 的污染物。也就是说反渗透水的典型TOC含量为 200-400ppb. 连续电去离子过程可以进一步把TOC含量降低到 30-50ppb.
如果进水的TOC 含量远大于4000ppb, 建议使用去有机物的预处理。
9. Elix 水纯化系统是如何去除水中的气体（CO2）?
CO2能溶于水，并在水中保持平衡，如下：
CO2 + H2O --- H2CO3
H2CO3 ---- 2H+ + CO32-
CO32- (碳酸根离子) 带负电朝阳极移动。 阴阳离子通透膜汇集了在电极通道和浓缩通道的碳酸根离子. 流经浓缩通道和电极通道的水被排到下水道。
这样除去了溶解在水中的CO2 。如果进水中的CO2 水平< 30 ppm,那么Elix 产水中的CO2的水平为0ppm.
10. 在保证产水细菌含量<1cfu/ml的条件下，Elix所能承受的供水细菌最大含量是多少？
Elix是由自来水供水的，自来水的规格各地有一定差异，但大多数都要经过氯化处理以消除细菌，（因而细菌含量很低，完全能够满足Elix供水要求。）因此Elix的产品目录中没有提到对供水细菌含量的要求。Elix所能承受的供水细菌最大含量为100cfu/ml。
3
1．2 超纯水制备系统
1. 为什么超纯水的电阻率为 18.2 MΩ.cm， 而不是 18.3 MΩ.cm?
电导率的计算公式如下：X 是电导率, F 是法拉第常数, Ci 是某种离子浓度， Zi 是离子的电荷数 ，Ui指离子迁移率
X = FΣ CiZiUi
理论上，完全不含离子的超纯水在25oC时电导率为0.055μS/cm。
电阻率是电导率的倒数。 那么
R=1/X , 1/0.055=18.1818
约为 18.2 MΩ.cm
在25oC 时，NaCl浓度与电导率/电阻率值的关系。
NaCl (ppb)
电导率
(μS/cm)
电阻率 ( MΩ.cm)
0
0.055
18.18
1
0.057
17.6
5
0.066
15.20
10
0.076
13.10
20
0.098
10.20
50
0.16
6.15
100
0.27
3.70
300
0.70
1.43
500
1.13
0.88
1000
2.21
0.45
5000
10.80
0.093
20000
42.70
0.023
2. 为什么我们不能离线检测超纯水的电阻率?
无法在离线情况下精确测量超纯水的电阻率/电导率。
电导率的计算公式如下：X 是电导率, F 是法拉第常数, Ci 是某种离子浓度， Zi 是离子的电荷数 ，Ui指离子的迁移能力。
X = FΣ CiZiui
理论上，完全不含离子的超纯水在25oC时电导率为0.055μS/cm。 电阻率是电导率的倒数，为 18.2 MΩ.cm。
当超纯水暴露在外界环境中时，会被外界环境污染。实验室里的空气中含有大量的离子，这些离子可以进入超纯水。 另外，测量电导率所用到的仪器（烧杯，电阻率仪/探针）也会带入离子污染物。正如电导率的计算公式中所示，任何离子的增加都会影响电导率值，因为电导率与
4
离子的种类和其所带电荷成正比。
3. 为什么Milli-Q的产水流量为1.5L/min?
如果暴露在空气中，或者储存在容器里，超纯水水质会很快劣化。因而建议对超纯水要即取即用。
普通的应用（如HPLC液相制备）大约一次需要250ml的超纯水。超纯水的生产时间大约为10秒。这样就减少了超纯水在大气中暴露时间，从而保证了超纯水水质。
水流经树脂时应有充分的接触时间。太快的流速没法水化所有的树脂，就无法进行有效的离子交换。
4. 为什么Milli-Q系统有一个进水电磁阀？
进水电磁阀可以帮助切断水源，防止实验室被水淹的突发事件。
5. 为什么Milli-Q系统有一个网式过滤器?
Milli-Q 系统在取水柄之前配有一个网式过滤器。其目的是截流从Quantum柱流出的离子交换树脂。取水柄的出水口是一个很小的口子。从纯化柱中流出来的即使只是一个树脂颗粒也可以堵住那个口子，阻碍使用取水手柄取水。
6. 如何计算纯化柱的纯化能力和使用寿命？
在计算树脂的纯化能力之前，我们要先熟悉以下几个概念。
树脂体积: 是指纯化柱中离子交换树脂的体积，而不是指活性炭或者深层过滤膜的体积。
树脂总容量: 是指用标准 NaCl的克数表示的总的树脂容量,是一个理论值。相当于使所有的离子交换树脂饱和所需的NaCl的量。
动态树脂容量: 在动态条件下 （流量 1.5L/min），水流通经纯化柱时,离子交换树脂的交换能力 。
晶粒容量:使用转换常数将用标准NaCl的克数转换为晶粒数。转换公式为：1 grain = 64.79mg= 0.06479g
计算纯化能力所需数据: (以 Milli–Q为例)
1. 进水电导率 (as ppm NaCl )
2. 进水CO2水平(as ppm NaCl ) )
3. 纯化柱（Quantum 和Qgard）的动态容量可以从以下的数据表中摘取。
4. 纯化柱(Qgard 和 Quantum)数量
用NaCl表示的总可溶性固体（TDS）ppm，相当于电导率乘以0.5。
TDS （as ppm NaCl）= 电导率 * 0.5
用NaCl表示的进水 CO2 水平可以由 CO2水平乘以1.3
5
进水 CO2 （as ppm NaCl）= CO2 水平*1.3
进水中总盐含量是用NaCl表示的TDS 和CO2 的总和
例：计算 Milli- Q Gradient 的容量
数据:
进水电导率(uS/cm )
25
进水 CO2 ppm
20
Qgard 动态容量（ mg NaCl）
56
Q gard 纯化柱的数量
1
Quantum 动态容量（ mg NaCl）
27
Quantum 纯化柱的数量
1
计算:
进水中盐类含量 (as ppm NaCl)
25 x 0.5
12.5 (a)
进水中CO2含量 ( as ppm NaCl )
20 x 1.3
26 (b)
进水总盐污染含量 (as ppm NaCl )
(a) + (b)
38.5
纯化柱动态总容量 ( Qgard动态容量 x Qgard 数量 ) + (Quantum 动态容量 X Quantum数量)
=1000(56x1)+1000(27x1)
83000
纯化柱处理的水量
=纯化柱动态总容量/进水总盐含量
=83000/38.5
2156 L
注：当计算以Elix水为进水的Milli-Q系统纯化柱的纯化能力时， CO2 为0ppm.
7. 当Milli-Q 超纯水系统处于Standby（待机）/ Preoperate (预操作)模式时，如何确定系统内部的水不会有细菌滋生？
在进行维护时，系统应要进入Standby 模式：如更换 Qgard柱 或者 Quantum柱时。这种模式下，Milli-Q不会进行每小时5分钟的内循环。
当系统不产水时（如晚上或周末），可选用预操作模式。 Milli- Q 超纯水系统每小时进行5分钟的内循环。在预操作状态， Milli- Q （Biocel 和Synthesis）每3小时进行30秒的快速冲洗。快速冲洗可以清洗进水处的UF 柱，防止UF柱表面细菌和有机物的滋生。
每小时5分钟的内循环可以防止细菌的滋生，也可以根据客户的需要设置内循环的时间。
8. 为什么终端过滤器的孔径只有0.22微米，而不是0.45 微米？
绝大多数的细菌大小为1微米。目前所知的最小细菌为特定条件下生长的假单细菌株。 这种细菌叫做 Brevundimonas ，其大小为0.3 微米。因此，选用0.22微米的终端过滤器就能去除已知的最小细菌株。 6
9. 饮用水机安装的UV灯和 Milli-Q Gradient (超低有机物型)所使用的UV灯有什么不同？
低压UV 灯就象一个带有石英罩的家用荧光灯（40瓦，4脚）。荧光灯实际上是一个在管内发射254nm紫外光的低压汞灯。254nm的光线被灯罩内表面的“氟石”所吸收，并发射可见光波长的光线。如果石英罩纯度较高，可以使254nm UV光在水和空气中传播。
UV 灯的主要发射波长为254nm,如果石英罩非常纯，UV灯也能发射185nm的紫外光。
一般饮用水机安装的UV灯可发射254nm紫外光，主要用途是为了去除细菌和其他微生物。因此，石英罩不一定非要纯到可以让185nm的光线通过。
而在 Milli-Q Gradient 系统中，安置UV灯的目的是去除细菌和降低TOC含量。185nm UV 波长对O3的形成起关键作用。 UV254nm 能使水中的臭氧激发OH˙极性分子的形成，从而降低TOC值。
10. Milli-Q Gradient(超低有机物型) 如何将TOC含量降到5ppb以下？
自来水中TOC水平大约为 4000ppb. 通过反渗透能去除 90-95% 的污染物。 也就是说反渗透水的TOC水平一般可达到200-400ppb. 连续电去离子（EDI）可以进一步把TOC 水平降到30-50ppb.
Milli-Q用特殊的离子交换树脂去除有机污染物，使TOC水平下降到5-10ppb. 然而，像LC-MS 方面的应用要求更低的TOC水平，因而需要使用另一种水纯化技术——UV光氧化技术。在Milli-Q Gradient 中增加的是254/185nm的双波长紫外灯，具有杀菌功能，可以氧化有机物，从而降低有机物的含量。
UV灯密封在管内的低压汞在电流作用下激发出发射相关波长所需的能量。主要发射波长为254nm,185nm，还有少量的194nm。该紫外灯使用特殊的超纯石英，具有高度反光性能的不锈钢外壳和为外灯正常使用而设计的高性能镇流器。
普通的玻璃能吸收所有的紫外波长，也就是没有任何波长的UV能够通过。使用超纯石英罩的低压汞蒸汽灯能让光线穿透到水中。254nm能够在水中很好地传播因为水不吸收这个波长，但是水吸收185波长的UV光。另外，如颗粒，有机物（腐殖酸）会拦阻或吸收UV光。因此，UV技术可以用于水的清洁和预处理。
UV 灯放置于能反射所有UV光的电抛光316L 不锈钢的灯壳内，并防止UV光转播到外界环境中。
7
镇流器产生优化的电流（电压，电频），为UV灯供电。这些电流可以激发汞蒸汽产生足够的能量来发射UV辐射。Millipore UV灯所使用的镇流器可以点火200，000次，确保UV灯的使用寿命长达1年以上。
11. 我用Milli-Q Gradient系统不能获得TOC含量小于5ppb的水，我的进水是去离子水。
去离子纯化技术仅仅可除去原水中的离子污染物和一些带电荷的有机物。它并不能除去水中大部分的有机物和颗粒。因此，可能得到低电导率的水，但是其颗粒物含量高。有时，由于离子交换树脂经常被再饱和（reacharged），被损坏的树脂能够释放有机物增加TOC的值。
Milli-Q Gradient能够获得有机物含量小于5ppb的水，前提是进水有机物含量小于30ppb,如果进水的TOC含量太高，是不可能获得需要的TOC含量水平的。建议使用Elix系统生产的纯水做进水，而不是去离子水，这样就可以用Milli-Q Gradient获得TOC含量小于5ppb的水。
12． RO膜的孔径为100Da，为什么我们还要再使用UF柱？
在水纯化链中， RO是一种可以除去水中大部分污染物的技术。 RO可以去除水中95-99%的离子， 99%的有机物，99%的细菌和内毒素。但是RO水仅仅是三级水，要对RO水进行进一步的纯化才能得到内毒素含量低于0.001EU/ml的一级水或超纯水。超滤技术是有效而经济的去除热源的办法。
截留分子量为5000Da的UF柱可生产内毒素含量小于0.001EU/ml的超纯水。
13． UF膜可除去水中病毒吗？
病毒是一种蛋白质，截留分子量为5000道尔顿的Progard UF膜能够除去分子量在这个范围的蛋白质。
分子量在这个范围内的所有病毒都可以被UF柱截留。但是由于很难确认在水纯化过程中病毒的去除率，所以也没有这方面的说明。
14. Pyrogard 5000和Progard D (13000Da)的UF柱是怎样生产内毒素含量低于0.001EU/ml的超纯水的？
内毒素是来自革兰氏阴性菌细胞壁的酯多糖。酯多糖可分为三个亚结构单元：一个油脂A形成的疏水性结构，一个核低聚糖，一个可变的特异性酯多糖表面结构，O抗体。
由于菌株的不同， 糖苷部分在大小和结构上有很大变化。因此其分子量在3000到25000道尔顿之间。脂多糖结构有一个带负电荷的磷酸基团分支在苷糖上，这使得它能够和二价的阳离子结合配对。这导致了LPS的聚集和产生100000道尔顿和1000000道尔顿的超级结构胶束团和囊。所以，用5000道尔顿和13000道尔顿UF膜可以得到无热源的水。
15． 我用的原水硬度非常大。Milli-Q系统能解决水硬度的问题么？
Milli-Q不能用自来水直接作原水，只能用经过预处理的3级水或者2级水作原水。Elix（生产2级水）和RiOs（生产3级水）纯水系统的预处理柱可以用来处理硬度不太大（小于300ppm）的水。通过防结垢剂（焦磷酸酯结晶）将易结垢的钙、镁离子包裹起来，阻止水垢的生成。
如果原水硬度太大（>300ppm），建议加装预处理软水器。
Milli-Q生产的是“无离子”水。
8
16． 什么是核级离子交换树脂？
离子交换树脂通常呈微球状，对特定的离子具有吸引力。阳离子交换树脂是用苯乙烯和璜酸基二乙烯基苯制造的，璜酸基上的氢离子可以和接触到的任何阳离子进行交换。与此相似，阴离子交换树脂是用苯乙烯和季铵基二乙烯基苯制，季铵基上的氢氧根离子则可以和任何阴离子交换。
核级离子交换树脂是指高品质的离子交换树脂，早些时候是核工业专用的。这种树脂不能进行再生，以保证品质。
17． 离子交换树脂是通过什么原理来去除离子污染物的？
离子交换树脂是由带有电荷位点的聚合物构成的，电荷位点处可以发生离子交换。合成的离子交换树脂通常都是由多孔微球制备的，这些微球的表面和孔径大小非常适合离子的附着。如果表面积太大，会发生严重的物理吸附。离子交换树脂一旦被各种物质用物理吸附包裹起来，就不能进行离子交换了。（表面积太小会造成离子交换容量有限）。在正常条件下，离子交换和物理吸附都会发生。
现在使用的大多数离子交换树脂都是由合成的聚合物骨架或者矩阵以及与其连接的带有离子交换功能的功能基团构成。可以根据应用不同选择不同的离子交换树脂制备方法。通常情况下，它们是球形或者颗粒状的，但也可以制备成膜、纤维、管、布以及泡沫状。用专门的生产工艺，微球型的聚合物可以制备出成多孔的结构，取代传统的实心凝胶树脂结构。这种树脂被称为大孔或者大网络树脂。聚合物骨架通常是交联在一起的，这样可以防止它们溶解，同时增加机械强度和稳定性。交联的程度必须加以控制，以使得树脂在保证机械性能的同时有足够的缝隙和孔道来吸收和溶胀水，从而保证离子交换活性。最常见的离子交换树脂是苯乙烯——二乙烯基苯（DVB）共聚物，在这里，DVB是交联剂，
离子交换的定义是，在固相和液相之间进行可逆的离子互换，同时固相的结构不发生永久的改变。这意味着常规的使用是不会消耗离子交换树脂的。当树脂耗尽时，可以通过再生使其恢复到初始状态，重新使用。
阴离子交换是去除阴离子（带负电的离子）的选择性树脂。强阴离子交换采用季胺基团作功能基团，而弱阴离子交换则用叔胺基团。阳离子交换树脂去除阳离子（带正电的离子）。强力阳离子交换基团是璜酸基，而弱阳离子交换基团为羧酸。
9
离子交换树脂是如何工作的呢？
R-H+ + Na + = R- Na+ + H +
如上所示，结合在树脂上的Na+和溶液中的Na+之间存在平衡。树脂上的H+浓度越大，结合上去的Na+就越多。树脂对离子的结合是不可能100%的，结合的平衡取决于水的pH值和树脂的再生程度。
18． 在进行如ICP-MS这样比较灵敏的应用时，为什么要用专用纯化柱去除硼？
水中的硼通常以硼酸（一种非常弱的酸）的形态存在。pH值低于7的时候，硼酸会以未解离的形态——H3BO3或者B(OH)3存在。pH值高于11.5的时候，硼则会解离成硼酸根[B(OH)4]-。
B(OH)3 + NaOH = [B(OH)4]- + Na+
如果浓度比较大，还会生成多聚态离子。
2B(OH)3 + [B(OH)4]_ = [B3O3(OH)4]- + 3H2O
带负电的硼酸根离子能够被阴离子交换树脂截流（但中性的硼酸则无法截流）。而用疏水的苯乙烯骨架以及叔胺基团合成的聚合树脂更适合去除硼。这种硼专用树脂和高级水纯化材料和专用的配置结合起来，能够生产适用于超痕量分析的无硼超纯水。
19. Milli-Q Element (元素分析型)能达到什么样的TOC水平？
Milli-Q Element 系统 可以把水中的TOC值降低到<5ppb. Milli-Q Element 带有发射双波长(254nm 和 185nm)的紫外灯， 它可以氧化水中痕量级的TOC，使TOC水平小于5ppb.
特别地，UV灯放置在Quantum 柱和Q-Gard 柱之前，更加确保了痕量级离子的去除。
10
1．3 纯水储存系统
1. 为什么纯水/超纯水的储存和分配会影响其水质？
纯水/超纯水随着时间的延长而水质下降。
导致水质劣化的原因来自以下几个方面：
储存器: 由于纯水中溶解的离子浓度很低甚至没有，这样子纯水极易从外界环境中吸收离子污染物。 低级塑料和玻璃制造的储水器会溶出离子和有机物，增加水的电导率，劣化水质。因而推荐使用低溶出的高级聚乙烯储水器。
通气口: 多数的储水器都有一个排气口用于取水期间空气的流通。通气口吸入外界空气的同时带入实验室空气中的CO2 ,细菌，颗粒和挥发性有机物。 这些都将污染储存在水箱中的纯水。因而通气口应配置空气过滤器以阻止有机物，细菌和CO2进入水箱。
设计: 在清洗过程中，无法将平底水箱的水排干。这些未能排干的水是细菌生长的一个根源。因此我们推荐使用锥形底的水箱以排干所有的水。水箱应采用吹塑成型的方式制作以防止凹凸不平的表面为细菌提供生长繁殖的场所。
分配: 好的分配泵应该在连续工作10个小时的情况下也不会造成温度的升高，温度的升高利于细菌的生长。
消毒: 哪怕是极微级的微生物的滋生，也能形成菌膜，劣化水质。所以安装一个能抑制细菌生长的消毒模块（UV灯）是很重要的。
2． 用什么容器盛装/运输纯水/超纯水？
超纯水哪怕极其微小的暴露在外界环境中都会被污染。因此建议即取即用超纯水，以防止水质下降。实验室中的玻璃器皿盛装超纯水时，玻璃会溶出大量离子，从而会彻底的改变超纯水的电阻率值。
3. 水箱所使用的PE材料会不会溶出有机物，使水中的TOC含量上升？
有许多材料被用来制造水箱。Millipore公司对不同级别的高密度聚乙烯，聚丙烯进行试验，测试这些材料的溶出。
将5mg不同的原材料放置在100mL的Milli-Q 水中（电阻率18.2MΩ.cm, TOC< 10ppb）, 24小时后测试其溶出，发现对于离子的溶出，几种比较的材料没有太大的区别。但是3天后再测量一次，发现聚丙烯溶出的Cl-,NO3-,SO32-,和 Mg2+比聚乙烯中的要高（参考R&D 001）。
在有机物（以TOC ppb计）方面， 3天以来聚乙烯溶出的TOC 含量在减少。这表明只要仔细清洗，就可能使PE水箱的有机物溶出达到最少。
与其他材料，如FEP (氟化乙丙烯), PFA ， PTFE (聚四氟乙烯), PA ( 聚酰胺 ) , PU ( 聚亚安酯) 相比，PE材料的离子和有机物溶出最少。
11
4. 为什么PE水箱有一个通气口？
一个空的PE水箱实际上并不是“空的”，它充满了空气。注水过程中，水代替气体。小小的出气口可以排放去气体，避免水箱中的压力过大。
取水过程中， 等量的气体进入水箱填补流出的水。这样空气就把水压到取水口。由于在大气压下取水， 水箱中没有压力堆积（pressure buildup）。
有一种加压水箱叫气囊水箱（bladder tank）; 内装一个膨胀的与亚举定西横膈膜（气囊内胆）。
泵往水箱的进水口送水。泵工作时，进水撑开横膈膜（气囊），取代气囊中的气体的位置。水箱中注满水的时候，在水箱里面形成气囊中的空气压。气压控制水压。当气压达到上限时，控制开关关闭泵。一旦关闭泵，卸压阀就打开，保护系统。
打开取水口，气囊就会反应，水箱中的气压下降。当气压达到下限时，控制开关会再次启动泵，再次给系统加压。
5. 为什么水箱从下面往上注水？
PE水箱从下往上注水。这样可以避免溅起水花。只要水中有一点点细菌，他们就有可能借此而覆着在水箱的内壁，在水箱内表面形成菌膜。
6. 如果用肥皂水清洗了水箱，我们如何确定水箱中无TOC？水箱中的TOC会增加储存水的TOC水平吗？
可以使用无泡肥皂水进行水箱的常规清洗。水箱可以每个月清洗一次，以防水箱内部积累灰尘、污垢。
使用 1% , 1 N , HNO3 (硝酸) 能去除清洁剂，之后需用大量纯水冲洗。 这样子就可以保证不会有有机物（来自表面活性剂/肥皂）进入到超纯水系统中。
建议使用苛性苏打（而不是氯）清洗水箱以去除菌膜。氯会和水箱的塑料材料反应。
NaOH 是一种能有效去除热源，菌膜和细菌的化学物质。
7． Millipore 纯水储存箱杀菌后之残留药物检验方法？
因Millipore 建议使用NaOH(氢氧化钠)为水箱杀菌，在杀菌状态下酸碱值会在11.5左右，但经过两次连续的进水/放水之后，检查酸碱值，如低于7以下，则符合USP24 (stage 3)的纯水规范，证明无残留物。
实际上，NaOH的使用会有两种影响, 一是Na+, 一是酸碱值(OH–)。 当使用者取用超纯水，18.2MΩ的仪表显示足以证明Na+的浓度已降至1ppb（0.01）以下，而酸碱值则可轻易的利用pH meter 来检测，实际上空气中的二氧化碳溶于水中所产生的H+足以平衡OH-所产生的影响，并能呈现酸碱值低于7的状态。
12
1．4（超）纯水系统维护
1. 为什么建议在纯水系统停用期间冷藏纯化柱？
离子交换柱是一种半水化的形式 . 如果不冷藏，树脂可能脱水。一旦离子交换柱脱水，其离子交换能力失效。
有时细菌会残留在树脂颗粒中。在正常室温下残留下来的细菌会滋生扩散而堵塞整个柱子。 防止细菌滋生的一个办法就是冷藏法。
因此，储存期间，建议将离子交换柱包好并置于冰箱冷藏（4-8°C）。
2. 如何清除聚乙烯PE管路中的细菌？
如果查明PE管路中确实有细菌，可以3种处理方法：
用水冲洗PE管路。
120℃高温灭菌20分钟。
或者更换PE管路。
3． 多长时间清洗一次反渗透膜？
如果是因为反渗透膜被阻塞而需要清洗，那么用两种清洗剂（清洗剂A和清洗剂B）可以解决绝大多数问题。
把袋装的化学试剂送入消毒口，然后启动清洗循环（持续90分钟），清洗循环结束后，系统自动进入待机（Stand By）模式。
此清洗循环操作不要定期进行，建议当系统的流速明显下降时——这表明反渗透膜被阻塞了——才进行清洗循环操作。
还有一种杀菌用的氯试剂片，也从消毒口投入。它在中性或者酸性液体环境中会生成次氯酸，能有效的杀灭细菌。建议每四周进行一次氯试剂消毒。
4. 氯是聚酰胺反渗透膜的天敌。为什么还使用氯来去除RO膜表面的细菌？
氯是聚酰胺 RO 膜的天敌。因为氯会氧化聚酰胺的结构，形成膜中的“孔”。这个过程不可逆， 影响RO纯化柱的截流率。 Elix, RiOs系统的进水中氯的含量应该小于3ppm。 自来水中的氯，是由当地相关部门加入用于去除细菌，这可以被Progard柱中的活性炭去除。
水中氯的影响:
氯与水反应生成次氯酸
CL2 + H20--- HOCl + H+ +Cl-
13
低pH值有利于次氯酸的形成。 在较高的pH值环境下，次氯酸分解形成次氯酸根。
HOCl --- OCl- +H+
次氯酸的杀菌能力很强。它可以穿透细胞壁，破坏细胞。次氯酸根比次氯酸的氧化能力强100倍。高pH值可导致氯和RO 膜的氧化反应但不利于灭菌，而低pH值利于灭菌，但不利于RO纯化柱的氧化。
水中的氯是由次氯酸钠(NaOCl)带入
NaOCl + H20 --- NaOH + HOCl
随着pH值升高，分解出更多的次氯酸根。 pH值为7.5时，次氯酸和次氯酸根离子的含量相等。pH 值为10时，次氯酸根的含量最高。
因此，建议在pH值为7的情况下，清洗RO膜。这样可以保证有足够的次氯酸进行消毒，同时又不会有过多的次氯酸根离子破坏聚酰胺膜。
5. 我用去离子水作为Milli-Q Academic系统的进水。问题：我的Millipak每15天要换一次。
去离子纯化技术仅仅可除去原水中的离子污染物和一些带电荷的有机物。它并不能除去水中大部分的有机物和颗粒。因此，可能得到低电导率的水，但是颗粒物含量却很高。
Millipak最常见的堵塞可能由于颗粒物的填充。
解决方法是用RO或者Elix产水代替去离子水，Progard柱能除去3μm和1μm的颗粒。RO膜能除去99%的颗粒。
6． 为什么我的Milli-Q Biocel（已经使用了两年）无法提供无RNA酶的水？
每隔一段时间，Milli-Q Biocel内置的超滤（UF）膜上截流的热源和细菌会形成菌膜，变成污染源。因此，定期的对超滤（UF）柱进行卫生处理非常重要。建议每四周进行一次这样的卫生处理。
7. 怎样除去UF柱上的热源？
UF柱在常规的应用中可能会不断被进水中的胶体和颗粒污染物所污染，从而降低产水流速。清洗可以恢复流速，如果无效，就需要从机器里取出UF柱，按下面步骤清洗：
按40 克NaOH (药片)：1升Milli-Q 进水的比例配制1N的NaOH溶液
取下UF柱，在溶液中浸泡至少12小时。
重新安装UF柱，断开通往终端过滤器的出水管，取下终端过滤器，打开三通阀。
冲洗柱子至少5分钟，打开，关闭UF柱上的冲洗阀直到产水的pH小于7。当所有的氢氧化钠被冲洗掉后，使系统返回正常操作状态。
8. 为什么 Mill-Q Biocel / Synthesis中的 UF柱清洗时不需要消毒药片?
氯对热源没有任何影响，因而不需要清洗UF膜。
事实上，已经证明氢氧化钠是一种能有效地去除菌膜和热源的化学物质。
14
9． 如何控制纯水系统中的微生物数量?
在水箱中，运输管路中纯水的水质越高越好。
要定时更换耗材（因为微生物极易在耗材表面滋生）。值得注意的是，10μ以下的各种filter及membrane都能捕捉微生物，但无法杀死微生物，可能会导致微生物泛滥，影响下有水质。 紫外灯务必要定期更换，以防止菌膜（biofilm）的生成。
尽量让纯水系统工作4小时/天以上，系统应具备内部清洗(Flush),消毒，循环等功能，系统使用材料应为低化学溶出物，无死角且表面光滑。
15
纯水应用常见问题
2．1 纯水应用
1. 什么样的水可以用于水栽培？
水栽培是一种使用人造载体（沙，砾，矿毛绝缘纤维，泥煤苔、椰壳、锯屑）将植物固定在营养液（含有肥料的水）的一种培育方式。水栽培植物的根没有其他的支持物， 聚合系统是采用固体支撑物。水中含有过多地钙，镁元素（“总硬度”）会有严重不良影响。
因而建议在水栽培中使用经过预处理，或纯化的水。而氯不会在这个应用造成很大影响，因为其高挥发性，一碰到空气就蒸发。当营养液输送到根部的时候，氯已经挥发掉了。
大体上，可以将室内培育用的水分为3大类
· 1 类水可满足所有要求。
· 2 类水可用于底土层或土壤， 但是不适合应用营养膜技术的作物。
· 3类水最差，甚至不能用于对盐类敏感的作物。
水质分类
类别
电导率(Ms/cm)
钠 (PPM)
氯化物(PPM)
硫酸盐 (PPM)
1
0.5
30
50
100
2
0.5 - 1.0
30 - 60
50 - 100
100 - 200
3
1.0 - 1.5
60 - 90
100 - 150
200 - 300
有些水中的一些元素如铁，锌，镁含量高，这种情况下，应考虑它们的影响。 应尽量避免水中有50ppm的钠或者70ppm的氯，两者一结合，浓度高达两倍。不经过纯化/过滤，不能往这种水中添加营养液。水质对植物根区的平衡很重要。植物的根系和生长基就像是去除多余元素和不溶解物的过滤器， 这些不溶解物常出现在源水中，营养级别低，能聚集大量元素，甚至达到中毒的水平。
2. 溶离度试验要求的水质如何？
溶离度试验是一种测试口服固体剂型中的活性成分的溶解性，旨在确认特定标准下口服固体剂型的质量，并防止明显的生物个体差异性。
用于溶离度试验的水必须是USP级别的纯水，同时需加入大量的缓冲液以模仿胃中的环境。
3. Elix 水是否可以用于植物组织培养方面的应用？
“植物组织培养”是指利用各种技术让植物碎片在试管中生长、发育。 这些植物碎片可以大到1/4寸的叶子，也可以小到一个细胞。成功的组织培养在于某种已分化的植物细胞回到为分化植物细胞，并分裂繁殖的能力。这常常出现在受伤的植物的伤口。 伤口边缘的细胞开始分裂，形成未分化的细胞群（愈伤组织细胞）。 在组织培养中，刺激愈伤组织细胞形成幼芽和根。
16
总体上，这个过程包括用漂白粉对植物组织（根，茎，或者叶）进行消毒。用消毒水清洗这些组织，切成碎片，放置在培养基上。培养基包含有细胞分裂生长所需的所有矿物质、激素、维生素和糖类物质。 通过改变培养集中激素的数量和种类，愈伤组织细胞发育成幼芽和根。
所需水质：去离子水/蒸馏水
大多数的组织培养要求用蒸馏水。主要考虑到水的硬度（钙，镁含量）和细菌含量。
因而，Elix 水也可以用于植物组织培养的培养基制备和组织清洗
17
2．2 超纯水应用
1． 低水质的水是怎样影响电泳实验的？
在电泳实验中，水用来配制用以进行样品分离的凝胶体。由于RNA酶能够破坏待分离的RNA，所以，用来制备凝胶的水当中无RNA酶污染是绝对关键的。
另外，水还用来配制缓冲液。
2． 我使用注射用水（WFI）（小于500ppb）来做HPLC分析。我对结果很满意，我为什么要用低TOC含量的水？
推荐的HPLC级水是低有机和无机污染物的水。流动相中的杂质，尤其是用于HPLC分析的纯水中的杂质可能会导致几个问题。在梯度运行中污染物会产生峰。这会导致峰的鉴定和量化困难。同时水中的污染物还能损坏柱子。当标准溶液用含有杂质的超纯水配制时，样品的鉴定和量化时就会不精确。
大量的研究显示了水质在HPLC分析中的重要性， 要获得高质量的基线，高纯水的储存是不恰当的。越来越多灵敏的测试方法与水质紧密相连。
3． DEPC处理水是分子生物学应用中更好的选择？
不是！！
RNA酶的活性能通过酶变性来抑制，方法有高压灭菌；用DEPC使酶失活；通过超滤去除酶。
DEPC 是一种抑制溶液中RNA酶活性的常用方法。当酶用DEPC处理后，组氨酸12用来与DEPC反应使之不能再与RNA发生反应。酶永久失活，但是并未从溶液中除掉。
表：DEPC处理方法对水质的影响。
水
TOC(ppb)
电导率（μS/cm）
DEPC处理水-BIO 101
122800
2．9
无RNA酶水-Sigma
361
2．8
RNA 制备水-TAKARA
821
2．1
Milli-Q 水（用DEPC处理）
15700
3．4
Milli-Q系统+ UF柱
<15
0．055
DEPC水也许没有RNA；但是其它污染物如离子和TOC含量高。众所周知有机物能够影响生物学实验。另外，DEPC还可能致癌。
4． Milli-Q Biocel产水水质和DEPC水一样好吗？
RNA酶的活性可通过酶变性来抑制，通过高压灭菌，基于抑制剂如DEPC处理的酶失活，通过超滤直接除去酶。
DEPC是一种常见的抑制溶液中RNA酶的方法。当酶用DEPC处理后，组氨酸12与DEPC反应使之不能再与RNA发生反应。酶永久失活，但是并未从溶液中除掉。
超滤是唯一能从溶液中除掉RNA酶的方法。Mill-Q Biocel用内置于ABS(acrylonitrile butadiene styrene polymer)中的聚砜超滤膜来除去酶，ABS几乎不会向溶液中释放离子和有
18
机物，因此不会影响水质。在流速500mL/min下以两个不同浓度(0.1ng/L,1ng/L)的RNA酶进行膜挑战性实验。结果显示，所用的分子量为13000道尔顿的超滤柱能完全截留200L的浓度为0.1ng/L RNA酶A，在1ng/L浓度时，在处理100L后，能够检测到显著的RNA酶A。
5． 细菌对HPLC相关应用有什么影响？
用含有细菌的水制备HPLC系统的流动相，会产生很多问题：
被色谱介质（指色谱柱——译注）截留下来的细菌会增殖，造成阻塞。
细菌会附着在色谱微球表面，覆盖住活性位点。
会造成洗脱时间发生变动。
截流下来的细菌代谢产生的有毒副产品会在分析过程中产生假峰，带来错误的分析结果。
6． 什么是内分泌干扰物？它会如何干扰分子生物学实验应用？应如何去除？
内分泌干扰物是一种合成的化学试剂，当被注入生命机体的时候，它们会模拟或者阻断荷尔蒙的作用，干扰机体的正常生物功能。通过改变荷尔蒙水平、阻止或者促进荷尔蒙的分泌或者改变荷尔蒙在机体内部传递的途径，从而影响和干扰这些荷尔蒙所控制的生物功能。以人类内分泌干扰物而知名的化学试剂包括：二乙基乙烯雌酚（雌二醇）、二氧（杂）芑、PCBs、DDT和其他杀虫剂。
如今，很多科学家都在研究内分泌干扰物对人类和其他动物早期发育可能发生的影响。比如正在进行的关于杀虫剂（二氧芑、DDT、阿特拉津等等）对内分泌系统损伤的研究。在这类研究应用中，所有的实验用品中不含内分泌干扰品至关重要。
双酚A是用来合成环氧树脂和聚碳酸酯塑料的单体，在不完全聚合或者塑料老化的时候会溶出，能够模拟雌激素功能。
酞酸酯是一大类增塑剂分子的通称，通过调整添加量可以改变材料的硬度，也是一种内分泌干扰物。
实验室中使用的水纯化系统也有可能通过以下三种方式释放双酚A或者酞酸酯，从而成为内分泌干扰物的污染源：原水中含有这些有机物；纯水系统生产材料溶出；以及纯化介质溶出。最早的Millipak是由聚碳酸酯制造的，会有双酚A和酞酸酯这样的内分泌干扰物溶出，新型的Millipak Express则是由SAN材料制备，内分泌干扰物溶出量大大降低。
污染物
Millipak Durapore PVDF膜
Millipak Express PES膜
二氯甲烷
28
0.45
双酚A
2.2
0.003
DEHP
0.04
0.04
GC-MS分析结果（单位：ppb） DEHP：聚二乙基己基间苯二酚
如果进一步需要无内分泌干扰物的实验用水，可以购买EDS终端纯化柱（货号：CPSPEDS01）。这种EDS终端纯化柱可以密封低温保存3个月。
19
7． 重金属对细胞培养有什么影响？
答：很多实验已经证明了重金属和聚合芳烃（PAH）的细胞毒素影响
存在于空气，水和土壤中的环境化学污染物在很多方面影响着人类。汽车废气的燃烧所才产生的PAHs，和香烟影响内分泌系统。很多重金属会导致肾衰竭，而汞能移动到大脑导致神经衰弱。
在测试的12种重金属（Al，Ge，Ca，Cu，Pb，Mg，Mn，镍，锡，Zn，硒酸盐和亚硒酸盐）中有四种（Ca，Cu, 镍和Zn）显示了细胞毒性。即使只有1.5M的重金属（Cd, Cu, Ni 和Zn），也能发现有细胞死亡。
因此，推荐使用无离子污染和无有机污染的水来做细胞培养。
20
水质监测相关问题
1. 什么是Type III, Type II and Type I 水?
根据水中污染物的类型， 许多国际组织将水质分为3类：Type I 水，Type II水，Type III水。 参数规格如下：
ASTM (美国材料测试协会)
参数
Type I
Type II
Type III
电阻率最小值( MΩ.cm 补偿到 25oC)
18.0
1.0
0.25
总有机碳 (ppb )
10
50
200
钠, 最大值 ( ppb )
1
5
10
氯化物,最大值(ppb )
1
5
10
总硅, 最大值 (ppb )
3
3
500
最大细菌数 (cfu/mL)
10/1000mL
10/100 mL
100/10mL
热源,内毒素 /mL
<0.03
<0.25
NA
CAP (美国病理学会) NCCLS (美国国家临床检验标准协会)
参数
Type I
Type II
Type III
最大细菌数(cfu/mL)
10
1000
NS
pH
NS
NS
5.0-8.0
最小电阻率 ( MΩ.cm@250C)
10
1.0
0.1
最大硅酸盐值 ( mg/L SiO2 )
0.05
0.1
0.1
颗粒
0.22m filter
NS
NS
有机污染物
活性炭
NS
NS
2． 是否可以用Anatel A10 TOC检测仪测试自来水中TOC含量？
不可以！
Anatel A10 TOC检测器用紫外光氧化技术氧化TOC。这种技术需要相对纯净的水（至少5兆欧）。一定量的样品在催化剂TiO2存在下被UV光氧化。然后比较最初的和最终的电导率，电导率之间的差异是由于UV氧化TOC引起的。通过复杂的运算法则使得电导率的测量能够表达TOC的含量水平。
3． 我的超纯水系统显示电阻率为18.2兆欧，但TOC却超过200ppb，为什么？
答：无离子而有高TOC含量的超纯水是可能存在的。这可以很明显的从下面的实验中看出：往水中加入糖，TOC的含量增加而水的电阻率并不变化。
电阻率是描述水中离子水平的一种参数，而TOC指的是可以氧化的有机物。当然，如果加
21
入离子化的有机分子，如乙酸，或甲酸，也可以改变水的电阻率。
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 0 50 100 150 200 250 300 350 400 TOC RES Time (min) TOC (ppb) / Resistivity x 10 (MΩ.cm)
4． 如何测量反渗透水的离子截流率？
离子截流率是产水中离子浓度和原水离子浓度之差与原水离子浓度的比值。
%截流率 = [ (Cf-Cp)/Cf] x 100
Cf = 原水浓度，Cp = 产水浓度
要想精确的测量截流百分比，需要在反渗透柱前后各安装一个电导仪。前者测量原水的电导率，而后者（安装在反渗透膜后面）则测量反渗透产水的电导率。
截流百分比的下降表明反渗透膜被污染了，建议此时适当的清洗或者更换反渗透柱。
5． 在取样检测Elix产水中细菌的含量时，需要做什么准备工作？
检查出水口是否放置在排水池中（通常情况下都会放置在这儿）。排水池最容易滋生细菌，并逆着排水的方向生长到出水口，从而污染所取的水样。因此在取样前需要用70%的酒精清洗出水口。
具体步骤如下：
用70%酒精消毒
取样前放水1 L以上冲洗
使用手套
使用无菌型的吸量管等玻璃器皿
取样点附近用燃气火焰保护，防治空气中的细菌污染水样。
6． 为什么超纯（Milli-Q）水是酸性的？
超纯（Milli-Q）水不含任何离子而且中性。但是一旦超纯水暴露在空气中，它的纯度会迅速下降。即便仅仅是几分钟，pH值都会明显的下降。这是因为空气中的二氧化碳会与水反应生成碳酸。
碳酸电离释放出来的氢离子（H+）会降低水的pH值。这种反应非常迅速，暴露在空气中的超纯水电阻率会在60分钟内从18.2MΩ.cm下降到4MΩ.cm。因此我们始终提倡Milli-Q水随制随用，而不用容器贮存。
22
resistivity (MΩ.cm)10-20-40204060 80 100 Time
7． 如何测量超纯水的pH值？
测量超纯水的pH值需要特殊的条件。由于性质比较特别，超纯水被称为世界上最强力的溶剂。水的化学式是一个氧分子加两个氢原子，无色无味。由于绝对的纯水能够溶解任何接触到物质，因此它绝对的纯度是不可能保持的。由于超纯水没有任何缓冲能力（即在溶解其他物质的同时保持自身的pH值），因此最微小的污染也会改变它的pH值。
纯水是一种优良的绝缘体，因此在测量pH值的时候很难让pH计的测量电极和参比电极之间导通。这样在测量用的电极电路中产生极高的电阻，会使得测量的电信号噪声变大，电极的反应变慢，并产生静电双电层（static buildup）。这种静电双电层在纯水流经塑料管路时很常见。它产生的电场会使得测量得到的电阻比实际值要大。这样测量得到的pH数值是错误的。
测量超纯水的pH计需要用特殊的电极，它接一个金属的、接地的附件。通过接地，增大了整个电路的电容，从而降低了电信号噪声。同时由于接地分流了电荷，使得测量信号的稳定时间增大，也在某种程度上降低了静电双电层的强度。电极的附件还包括凝胶装填的参比电极或者流动的联结点，这可以在测量pH值得时候快速的在连接点两侧建立电位平衡。流过联结点的电解液偶尔会阻塞联结点。将整个测量电路放置在配件旁边，可以让代测样品的电荷释放掉，从而保持测量电极承受的压力稳定。这同样能够解决样品被KCl电解液污染的问题。
8． 二氧化碳对超纯水的pH值有什么影响？
超纯水（Milli-Q水）不含任何离子而且中性。但是一旦超纯水暴露在空气中，它的纯度会迅速下降。即便仅仅是几分钟，pH值都会明显的下降。这是因为空气中的二氧化碳会与水反应生成碳酸。
resistivity (MΩ .cm) 10- 20- 4020406080100Time
CO2 + H2O = H2CO3
H2CO3 = H+ + HCO3-
HCO3- = H+ + CO32-
碳酸电离释放出来的氢离子（H+）会降低水的pH值。这种反应非常迅速，暴露在空气中的超
23
纯水电阻率会在60分钟内从18.2MΩ.cm下降到4MΩ.cm。
因此我们始终提倡Milli-Q水随制随用，而不用容器贮存。
9． 硅是否会影响超纯水的电阻率？
在离子交换树脂接近耗尽的时候，硅离子是最先穿过树脂柱的离子。在标准配置纯化柱的情况下，在电阻率明显下降（表明纯化柱被耗尽）之前硅和硼都能够在产水中检测到。在纯化柱将被耗尽的最后时刻，大量的硅会在短时间内溶出到产水中。在这种情形下，尽管纯化水含有浓度很高的硅，但是电阻率——代表水质——却显示水质可以接受。
这种硅的溶出是因为混床离子交换树脂功效已经很低了，硅从树脂中溶出表明更换离子交换树脂的时候到了。
10． 怎样测量超纯水中热源的含量？
答：Millipore用终点发光测试法测量超纯水中热源的含量，这种方法简单，重现性好，它是把试剂和试样混合然后检测出现的黄光的强度。利用光度计测试终点发光测试：颜色的强度和样品中的内毒素含量直接相关。这种测试方法的灵敏度可达到0.001EU/ml。
样品同LAL试剂和显色试剂底物相混合经过短时间（16min）的孵化，用测量范围在405nm-410nm的分光光度计或平板读数器测量。
生物学法则：细菌内毒素使鲎变形细胞溶液中的酶原开始活化，鲎变形细胞溶使血凝中的组氨酸断开产生不透明性。在无色底物（S-2423）它很快催化发色体的分裂物，p-硝基苯胺。p-硝基苯胺产生的黄光可以在405-410nm能被光度计测量。
内毒素
酶原----------------------酶
酶
底物----------------------组氨酸+ p-硝基苯胺
通过终点发色技术进行内毒素测试依赖于内毒素浓度和颜色变化的直接关系。
11． Millipore的水纯化链是怎样验证热源含量水平的？
答：一种最有效的方法就是通过LAL测试来测量内毒素的含量。LAL---鲎变形细胞溶液是鲎血液中的蛋白。当这种试剂与内毒素相结合时会形成复杂的凝胶状化合物。
在反应终点时-发色体LAL测试用一种染料来检测凝胶的形成。在紫外光下测得的染色强度与形成的凝胶成比例。这种方法能够准确地测试水中热源的含量。终点发色体LAL测试方法的灵敏度是0.001EU/mL。
Milli-Q系统中的超滤柱通过了一个宽浓度范围的严格效率测试。
若内毒素挑战范围为22到22000EU/mL，Pyrogard的LRV（对数递减值）在5.65-7.6之间。
LRV=log(进水的内毒素含量/产水的内毒素含量)
Pyrogen 挑战性测试示意图 24
Milli-Q UF 热源挑战溶液 Pump
Pyrogard 5000 UF柱 热源去除效果 样挑战液 UF膜透过LRV 442 44,20442 44,20ABS003L ABS003H ABS004L ABS004H 0.001 < 0.001 <0.0011 0.0048 5.657.655.61 6.97
13． 电阻池以及系统与水接触的部件会不会滋生细菌？
细菌在这些与水接触的部件上繁殖的条件是这里有“死角”或者粗糙的表面。
如果电阻仪不是用316L抛光不锈钢生产，而是用相对便宜、边角粗糙的材料生产，细菌就会在这些粗糙的表面附着并繁殖。
在传统的棒状电阻仪中，电阻池呈“T”型。如图所示，水横向流过，被测量电阻率的水则滞留在电阻池的“死角”中。这一区域将滋生细菌。
Tee Stagnant Water Cell Flowing Water
Support blockThermistorElectrodes
Millipore重新优化设计了专用的电阻池，从而避免了“死角”的产生和水样的滞留。
25
14. 细菌会引起水中TOC水平的升高吗？
无论是活着的细菌还是死细菌都携带有结构复杂的有机分子，大量的这样的有机分子会对实验条件造成影响。细菌的数量如果上了百万，TOC水平就很可观了。
15． 杀灭细菌的最有效方法是什么？
有多种消毒试剂和方法可供选择。他们可以大致分为两大类：
化学方法：臭氧、氯、酒精、去垢剂等等
物理方法：加热、渗透压、辐射和过滤
氯处理是杀灭水中细菌最有效的方法之一。氯和水反应会生成次氯酸：
CL2 + H20 = HOCl + H+ + Cl-
低pH值更有利于次氯酸的生成。在pH较高的时候，次氯酸会解离出次氯酸根离子：
HOCl = OCl- + H+
次氯酸具有极强的杀菌作用。它能够通过穿透细菌的细胞壁从而瓦解细胞。次氯酸根离子的氧化能力是次氯酸的100倍，因此pH过高不利于杀菌（因为次氯酸根会被很快还原，来不及杀灭细菌）。
等效的杀菌方法还包括臭氧处理以及紫外光氧化。
紫外光氧化：
细菌的DNA暴露在紫外辐射之下会被改性。这一过程不可逆。最有效的杀菌波长在265nm左右，这是因为这一波长的紫外光能量最易被像胸腺嘧啶和胞嘧啶这样的嘧啶碱基所吸收。细菌的DNA非常容易被紫外辐射照射到，从而整个细菌都会失活。紫外灯使细菌失活的功率取决于紫外灯的类型和照射时间，同时和水通过紫外灯的驻留时间以及流速相关。 100% 80% 60% 40% 20% 0% 240 260 280 300
254nm
臭氧处理：臭氧是一种有效的杀菌剂。和化学处理（比如氯处理）不同，臭氧处理不会产生任何化学残留物，因此不会有任何有害的副作用。氧化细菌和其他化学药剂后，臭氧会在20分钟内自行消解，分解为纯氧气。这种方法成功的应用于无菌水的生产。
26
16． 如何用紫外灯最大限度的杀灭细菌？
使不同的微生物失活需要的紫外剂量是不同的。比如破坏细菌的DNA就比让孢子失活要容易。系统杀灭细菌的效率取决于紫外灯的种类、功率、照射时间、水通过紫外灯的驻留时间以及流速。
比如杀灭大肠埃希氏菌（Escherichia coli）和假单胞绿铜菌（Pseudomonas aeruginosa）分析需要6600和10500W.S/cm2的紫外剂量。当水系统配备一款6W、7cm、254nm的紫外灯，流速固定在10L /h，在石英灯壁上测得的能量损耗为4.08mW/cm2，这样落实在细菌上的紫外灯剂量则为37600W.s/cm2，这样的功率输出可以保证 99.9%的使上述两种细菌失活。
微生物
紫外剂量（W.s/cm2）
微生物
紫外剂量（W.s/cm2）
Bacillus anthracis
8700
Molds
Bacillus subtilis
11000
Aspergillus flavus
99000
Clostridium tetani
23100
Oospora lactis
11000
Corynebacterium diphtheria
6500
Penicillium chrysogenum
56000
Eberthella typhosa
4100
Rhizopus nigricans
220000
Escherichia coli
6600
Protozoa
Mycobacterium tuberculosis
10000
Blue green algae
420000
Salmonella paratyphi
6100
Giardia lamblia
100000
Salmonella typhi
7000
Paramecium
200000
Serratia marcescens
6160
Nematode eggs
40000
Staphylococcus aureus
6600
Viruses
Vibrio cholerae
6500
Bacteriophage
6600
Streptococcus pyrogens
4200
Influenza
6600
Shigella dysenteriae
4200
Tobacco Mosaic Virus
440000
Pseudomonas aeruginosa
10500
Yeasts
Proteus vulgaris
6600
Baker’s Yeast
8800
Rhodospirillum rubrum
6200
Saccharomyces cervisiae
13200
27