實驗室純水機在實驗室中非常普遍使用,然而,每個實驗室使用實驗室純水機的習慣不盡相同, 有些人根據可靠的經驗來建立流程,有些則需花很久的時間來建立較穩定安全的步驟。當 我們使用高純度的實驗室純水時,有很多需要注意的事項及需遵守的原則。本期純水報將說明 此正確的實驗室操作方法。

水系統流路圖

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純化管匣的潤洗

水純化管匣為長期保存,通常製造後會與保存劑放在一起,尤其置於造水端逆滲透膜 (RO 膜)。 圖 1 顯示潤洗新安裝 RO 膜的重要性。一開始有機污染物質 (TOC) 很高 (500 ppb),然而潤洗 300 分鐘後 TOC 降至 95 ppb 左右。

 

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至於含有離子交換樹脂及活性碳的精製管匣,在安裝後亦需要潤洗。圖 2 與 3 顯示隨著潤洗時間越長,實驗室純水的比阻抗值及 TOC 值會越來越低。

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實驗室純水的儲存

超純水應現取現用而非儲存在容器或儲槽中,因後者可能會吸收空氣中或儲槽壁上的污染物質。然 而。純水被進一步精製純化之前是需要儲存的。在這樣的狀況下,純水儲槽的材質選擇就顯得非常重要了,因為實驗室純水會長時間接觸桶壁,慎選儲槽材質,方可避免有機或無機物質釋出至純水中。

表 1 及圖 4 為超純水於 HDPE (High-density polyethylene) 與 PP (polypropylene) 材質的容器儲 存 24 小時後(儲存前容器先仔細潤洗),分析水中的物質再將水丟棄,此步驟重覆三次。結果顯示, HDPE 材質較 PP 材質更適合做為純水儲槽的材料。

水質的偵測

一般來說,偵測純水的導電度及 TOC (total organic carbon) 值,可對純水品質做有效的監控,進 而增加實驗的再現性與正確性。

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– 導電度是透過測定水中電子的流動,推算得到離子的濃度 (因導電度與離子濃度、離子價數及移 動性成正比)。

– TOC 的測定則可得到水中總有機物質的含量。

很多有機物分子不會離子化,不會影響純水的導電度,因此即使水中含有有機物質污染物,比阻抗值仍會很高。同樣地,低數值的 TOC 只代表水中沒有有機物質污染物,但不代表水中的金屬或鹽 類離子亦很低。要精確顯示純水的品質,TOC 及導電度同時量測方能達成目的。

圖 7 的實驗結果顯示,水中添加高含量的蔗糖,首先會被精製單元中的活性碳吸附,但後來會 釋放至水系統當中。然而雖 TOC 值隨著時間上升,比阻抗值仍然不變,故實驗室純水中, TOC 無法反映離子的含量。

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實驗室純水機的內部清洗

當實驗室純水機閒置一段時間後,系統內的純水品質會緩慢的下降。因此,當恢復使用系統取水,最好先排掉前端幾公升的產水,再取用後端新產製的純水。

HPLC : 圖 8 即顯示從水系統取水時,前端水中會有些許有機物質污染物。

細菌:表 2 顯示,當從實驗室純水機持續取水的時候,過濾膜下端細菌含量下降的情形。此結果意味著過 濾裝置下端的細菌是由空氣中來的。欲得到無菌的純水,可從過濾裝置取>1 L 的水以去除下游的細菌。將終端過濾器出水口端置於無菌的環境 (如無菌操作台) 會得到更佳的結果。

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實驗室純水機的內部清洗

超純水是極佳的溶劑,故對環境中化學物質有很高的親和性,亦會吸收純水儲槽釋出的化學物質, 及空氣中的化學性揮發物質。圖 9 顯示 PE (Polyethylene) 的洗瓶或容器會釋出有機物質至超純水 中。相對於塑料材質,玻璃器皿較不易釋出有機物質,但可能會釋出無機物質。PVC (Polyvinyl chloride) 及 PFA (fluoropolymers) 亦常作為樣品容器的材質。表 3 的 ICP-MS 結果顯示,許多 化合物會從這些巨分子物質中釋出並溶至超純水中。圖 10 結果則顯示,實驗室空氣中的化學物質 亦會溶進超純水中並影響 LC-MS 的結果。

結合以上種種因素,超純水現取現用,及選擇不會影響分析方法實驗的容器材質相當重要。

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