超纯水系统

ASTM（美国材料与试验协会）标准是较常用的实验室用水标准，该标准将实验室用水划分成了不同等级。超纯水/I 级水是质量和纯度最高的水，经过纯化后几乎不含离子。通常会对预处理后的水（纯水或 RO 水）作进一步处理，以获得超纯水。超纯水最常用的参数是电导率或电阻率（电导率的倒数）。超纯水的电导率为 0.055 μS/cm，电阻率为 18.2 MΩ × cm。其他参数可能也很重要（视应用类型而定），例如TOC、内毒素或酶。在这种情况下，可能需要进行额外纯化。请确认您的纯水系统配备了必要的纯化技术，从而能够满足您的水质需求。

如果您需要获得一致且可重现的结果（无论是关键应用还是敏感应用），则需要使用可靠的超纯水。超纯水主要按照电导率或电阻率定义，超纯水的电导率为 0.055 µS/cm，电阻率为 18.2 MΩ × cm。当这两个参数达到标准时，水中基本上不含离子；离子会影响分析应用的灵敏度，表现为造成鬼峰或影响样品中的离子分离。分析应用的灵敏度越高，需要使用的水质越高。生产超纯水时，会在一定程度上去除 TOC、内毒素、酶和颗粒等其他杂质。除了敏感分析应用外，这对生命科学应用也会有影响（例如，会降解 RNA 和 DNA）。比如，如果您的应用需要使用 TOC 含量低或不含 RNase | DNase 的水，则需要确保纯水系统具有额外的纯化技术，能够满足您的水质需求。

UV 灯可分解有机物并通过氧化作用将其变成带负电荷或正电荷的粒子。UV 灯通过两个波长（185 nm 和 254 nm）氧化和分解有机物。经过 UV 灯处理后，需要去除水中的离子和有机物；这通常通过去离子工艺来完成，在该工艺中，使用树脂结合带电离子，从而将其从产品水中去除。

对于分析研究中需要使用低有机物含量水的关键分析（例如，HPLC 或 ICP-MS），需要使用配有 UV 灯的纯水系统。经过 UV 灯处理后，需要使用去离子滤芯去除已被氧化的离子。经过 UV 灯处理后，需要使用去离子滤芯去除已被氧化的离子。此外，强烈建议使用活性炭，因为它的表面积较大且吸附性良好，能够有效去除产品水中的有机物。对此，通常在 UV 灯处理后，采用包含去离子树脂和活性炭的混床树脂滤芯而不是纯去离子树脂滤芯。但最终 TOC 值取决于所用给水。如果给水的初始 TOC 值较高，则需要先对给水进行预处理，否则 TOC 值可能无法满足需求。此外，进入系统的水的 TOC 值越高，耗材消耗得越快，这会导致更换周期缩短以及总体拥有成本增加。

测定总有机物含量（TOC 值）的方法通查为两种，即使用内置的 TOC 监测仪或使用 TOC 指示器。这两种方法均根据电导率差异计算水中的有机物含量。先测定水的电导率，这是基线值。之后，这两种方法中均计算出电导率差异。TOC 监测仪方法为水依次通过 UV 灯和 DI 滤芯。水通过 DI 滤芯后，被引至单独的腔室，在这里，有机物被氧化，然后被排出。氧化会产生 CO₂，这会提高电导率，然后对电导率进行测定。使用第二个电导率值减去基线值，然后用转换因子将获得的差值转换成 TOC 含量。
而 TOC 指示器方法则是在使用 UV 灯后、DI 滤芯前在水管中（而不是在单独的腔室中）再次测定电导率。然后，依然是计算差值并将其转换成 TOC 值。但是，在第二次测定电导率后，只能理论上考虑对下游组件产生的所有影响；因此，该方法的准确度不如 TOC 监测仪，因为后者在终端处测定 TOC 值。如果 TOC 值对应用很重要，那么应该选择使用 TOC 监测仪测定 TOC 含量的系统。

这取决于您的应用和分析类型。您的仪器和方法越灵敏，样品中的 TOC 含量就应越低，从而能够尽可能地减少干扰并减少鬼峰等异常现象。比如，如果使用 ICP-MS，则 TOC 值需要比使用 HPLC 时的值更小才能获得可靠结果，因为 ICP-MS 是一种更加灵敏的分析方法。然而，如果有机物含量过高（TOC 值较大），也会导致问题，例如，造成鬼峰，色谱柱和其他耗材出现堵塞，从而导致设备使用寿命缩短以及总体拥有成本增加。

在生命科学相关研究或应用中应使用超滤器，例如，细胞培养或任何涉及 DNA 或 RNA 的工作。超滤器可去除内毒素，这对于涉及哺乳动物细胞培养物的研究非常重要。另外，超滤器还能去除关键酶，例如 RNase/DNase 和蛋白酶（分别在 RNA/DNA 降解和蛋白降解中起着重要作用）。

对于要求内毒素含量较少的应用（如哺乳动物细胞培养），应使用通过内部或外部超滤器产生超纯水（即 I 级水）的系统。超滤器的孔径很小，以截留分子量 (MWCO) 表示，单位是道尔顿。基于 MWCO，内毒素、核酸酶、蛋白酶等物质会从产品水中去除。

去除实验室用水中 RNase 和 DNase 的常用方法有两种。第一种方法是在水中添加化学品 DEPC（焦碳酸二乙酯）。这样会使降解 RNA 和 DNA 的核酸酶（即 RNase 和 DNase）失活。另一种方法是使用超滤器。除了避免使用可疑致癌物外，超滤器的优势在于它能够去除水中的 RNase 和 DNase，而不会使核酸酶失活。核酸酶失活后，若不去除，则会影响 TOC（总有机碳）含量。超滤器相对于 DEPC 的另一个优势是需要对 DEPC/水混合物进行高压灭菌，才能去除多余的 DEPC。在这个过程中，DEPC 会产生乙醇和二氧化碳。乙醇也会增加 TOC 含量，而二氧化碳则会提高电导率。

使用超纯水时，需要确保水质符合要求。因此，在收集超纯水前务必分出一些超纯水检查水质。分配时，应该使用无浸出容器（如玻璃容器），并尽可能直接使用这些容器。超纯水质量在储存时不会保持稳定，因为它会吸收空气中的杂质（如 CO2）。因此，应尽可能使用新鲜的超纯水。另外，还需要定期维护和检查，确保水质达标。此外，不应添加管道来延长终端，因为这会导致杂质在管道中堆积。

生产超纯水的纯水系统的给水质量对系统的使用寿命和总体拥有成本具有很大影响。建议对给水进行预处理（纯化成 RO 水或纯水）。这样可以确保系统中耗材的使用寿命不会缩短，维持预期使用寿命。否则，杂质会使耗材更快地耗尽，从而导致使用寿命和更换周期缩短。请务必查看系统规格，了解建议的给水质量标准，或者咨询制造商的专家。