感應耦合電漿質譜儀 (ICP-MS) 所需高純度水

感應耦合電漿質譜儀 (ICP-MS) 於數種產業及實驗室的微量分析實驗中被使用得越來越多。ICPMS 於 1980 年代後期開始發展,其運作原理將簡易的樣品導入步驟、快速 ICP 技術的分析與精 確、低偵測極限的質譜儀做結合。此儀器可分析數種極微量的元素,偵測精確度可達 ppt 甚至 ppq 的程度。ICP-MS 被廣泛使用在許多領域,如飲用水分析、廢水分析、環境化學、地質學/ 土讓科學、礦業/冶金術、食品科學及藥物分析等等。

儀器概述

在高溫的氬電漿中,樣品會分解成中性的元素,並依照不同的荷質比被分析。ICP-MS 可分成四 個主要的部份:樣品導入及氣膠 (aerosol) 產生、被電漿源離子化、不同質量分佈、分析系統。 圖 1 顯示 ICP-MS 的運作流程。

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純水品質對 ICP-MS 分析的影響

水雖不在分析步驟中使用,然而,樣品製備、空白樣品及標準品的製備皆需要高純度的純水。此 純水需符合兩項基本的條件:

– 不能干擾欲分析的金屬元素

– 讓儀器得以在最佳的狀態運作,如將 ICP-MS 的污染物質降至最低

因純水被使用於 ICP-MS 分析步驟中很前端的部分,若水中含有污染物質,將會對後面甚至整個 分析的過程造成影響。

實驗條件

ICP-MS 儀器的分析結果與分析條件/環境狀況有很大的關係。於潔淨的空間及標準的實驗室裡工 作,將大大提高達到低偵測極限 (detection limits)、與背景值相等濃度值的可能性。

近幾十年來,ICP-MS 儀器分析能力大大提升,數種元素的偵測極限也大大的被改善了。圖 2 的 例子顯示,ICP-MS 分析能力會直接影響偵測極限的高低。除此之外,今日的研究發現,對某些 元素的微量分析來講,溶劑品質亦會干擾儀器的敏感度。

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容器的選擇亦相當重要,因為有些容器在長時間下會釋放離子至水中。即使選擇了最佳的容器, 容器之前處理方式 (潤洗、浸泡、清洗等步驟) 仍需好好研究。圖 3 說明一個已被研發的步驟。

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用來穩定樣品的硝酸可能是樣品污染的來源之一。硝酸在長時間保持樣品並增加分析數據的再現 性上用處很大,但有可能會成為污染的來源。

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純水品質的參數

– 不含微量元素的水

水中任何微量金屬元素顯然會影響 ICP-MS 的分析。因此,比阻抗值 18.2 MΩ•cm 的超純水 是 ICP-MS 分析用水最起碼的要求,此外,亦要注意避免任何離子污染物從水純化系統釋放 出來。防治方法包括:使用安全離子交換樹脂管匣,避免樹脂飽和後馬上有離子釋放。另外, 可在終端加裝針對金屬離子有吸附能力的終端過濾器。管線或閥的慎選亦很重要,可有效避 免超純水的污染。

– 顆粒

為避免噴霧器 (nebulizer) 的破壞,顆粒亦需被去除。另外,有些金屬會跟顆粒結合而干擾分 析的結果。於純化單元終端加裝孔徑 0.1 µm 的濾膜,可以有效防止水純化系統釋放出顆粒 污染物質。

– 降低有機物質

大量的有機物質會黏著在噴霧器的內壁上,進而需要更多的清洗。另外,有些金屬會形成有 機金屬的複合物,例如鉑、汞、錫或鈀等,它們會與有機物分子形成共價鍵。為了使水中的 此類元素降至最低,破壞有機金屬化合物的鍵結,並將金屬從水中去除非常重要。光氧化路 徑可用來降解有機物質,釋放至水中的金屬進而可被離子交換樹脂去除。另外,活性碳亦可 吸附有機物質,故可降低水中的有機物質含量。

– 微生物

保持水中微生物的含量至最低是很重要的。微生物會釋出離子,亦可視為像顆粒一樣,會干 擾實驗上所添加的離子,而對噴霧器造成破壞。有許多技術可以有效地控制且降低水中微生 物的含量,如 254 nm 波長殺菌紫外燈結合終端過濾器,即為常被採用的方法。

Milli-Q Integral/Q-POD Element系統所產製超純水的元素含量

下方表格顯示超純水中元素的含量 (在乾淨的實驗室偵測,以將環境可能造成的污染降至最低)。此 數據來自使用 Milli-Q Integral 系統,加裝 Q-POD Element 所純化出的極低金屬含量超純水, ICP-MS 使用的是 Agilent 7700s + MFN100。

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Merck Millipore 提供您解決方案

針對 ICP-MS 使用者的需求,Merck Millipore 為您發展出許多的方案。當您在非常潔淨的實驗 室操作 ICP-MS 分析微量元素時,Milli-Q Advantage, Milli-Q Integral 及 Q-POD Element 是您最佳的選擇。當您在一般實驗室操作 ICP-MS 進行一般的元素分析,您則可選擇 Milli-Q Integral, Milli-Q Advantage 及 Milli-Q Reference。

選擇適合 ICP-MS 分析所使用的超純水,需要考慮以下幾個因素:

– 分析方法

– 實驗方法所需用水量

– 該方法的偵測極限

– 實驗室環境狀態

– 是否需要做水系統的確校

– 實驗室進水來源的條件

– 實驗室中每日純水及超純水用水量

– 實驗室可用空間大小

– 線上偵測水質系統 (確保水質保持在需求的標準內)

– 實驗室中其他需要使用超純水的應用 –

實驗室應用未來可能的發展

Merck Millipore 應用專員及專業技術團隊,將幫助您探討以上的因素,並做最適當的選擇。

1. 資料來源: http://www.millipore.com/lab_water

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