millipore纯水机介绍.ppt

实验室纯水系统的技术与发展实验室纯水系统的技术与发展2成立于1954年,总部位于美国麻省 是一家以生物科学为主要目标市场的的高科技专业公司第一家将精密膜过滤技术投入商业化应用，也是世界上第一台实验室超纯水系统的制造商其业务分三大块：实验室纯水、生命科学、生物制药19731973:Millipore 推出Milli-Q 超纯水系统，是世界上第一个实验室标准水纯化系统。19871987:Millipore 在美国纽约证券交易所上市。19941994:Millipore 出售了其 Waters Waters 液相色谱液相色谱部门，而将滤膜生产作为公司业务重点。密理博公司是标准普尔500指数的成份股之一 MILLIPORE简介简介3水水:H2O.其中还有许多别的东西需用不同的纯化技术清除杂质包括：颗粒物气体 微生物离子有机物水中的杂质水中的杂质4水中五大污染物质水中五大污染物质颗粒离子有机物微生物气体 H H H-C-C-OH H H5颗粒颗粒阻塞过滤系统损坏泵系统吸附电荷影响离子浓度折射光线影响判读提供细菌滋生载体6离子离子水的硬度与结垢问题影响溶液PH值带电基团与反应物结合对无机分析产生严重干扰特殊实验会产生影响Na+Ca2+Al3+Mn2+Fe2+Pb+CO32-Cl-NO3-PO43-SO42-ClO-SiO4Si2O7SiO27有机物有机物干扰有机分析的背景微生物滋生的营养物质包住去离子用的树脂两类特殊有机物 热原、RNA酶 自然的和人造的自然的和人造的8热原与热原与RNARNA酶酶热原也称为内毒素 革兰氏阴性菌细胞壁分泌多糖 刺激免疫系统产生发热 高压灭菌180度 4小时去除RNA酶主要作用是裂解RNA RNA酶无处不在 对高温酸碱都有耐受性 可保持活性数周细胞培养胞培养,分子生物学分子生物学实验非常容易受到影响非常容易受到影响9细菌细菌活的细胞并有生长繁殖能力直径0.27 m 到3.0 m(病毒 0.04 m 到0.1 m)水源,空气,人体都带菌细菌本身影响生物学实验裂解释放热原,酶等多种物质产生菌膜持续释放污染物堵塞仪器通道Pseudomonas aeruginosaStreptococcus pyogenes10气体气体影响水的离子浓度和PH值直接参与反应影响水有效体积影响光学测定结果损耗仪器氧气氯气二氧化碳氡11纯化技术纯化效率纯化技术纯化效率2311BD102311BD10无机物无机物有机物有机物细菌细菌颗粒颗粒蒸馏蒸馏活性碳活性碳微孔过滤微孔过滤电去离子电去离子紫外紫外反渗透反渗透离子交换离子交换超滤超滤12反渗透 进水进水产水产水弃水弃水PP反渗透技术(膜孔径为埃级 10-10m)可以去除大部分的杂质(离子,有机物,颗粒物,胶体,)13离子交换树脂固定阴离子阳离子聚苯乙烯骨架交联剂 水14Ion-Exchange Resin BeadBead diameter:300 to 1200 mBeads pores:1 to 100 nmBead dry weight40 to 60%T:-40 to+40CSEM*of Ion-Exchange Resin Bead*Scanning Electronic Microscopy15Resin Bead StructureFixed AnionCounter CationPolystyreneCrosslinking Agent(DiVinylBenzene)Hydrating Water+Example:the cation-exchange model17Ion-Exchange Processes:Mixed BedNa+Cl-R-HR-OHR-NaR-ClH+OH-H2OIons Removal 99.9%Mixed Bed=the anionic and cationic resins are mixed together in a single cylinder.Ion-exchange process:18紫外光氧化有机分子有机碳变为无机碳-低压蒸汽汞灯-31 cm 长-36 V直流电 电子镇流器19紫外灯对TOC（有机物）的降低效果UV185/254nm反渗透水反渗透水TOC20人工合成活性碳：去除TOC（有机物）来源：高温裂解苯乙烯微球孔径小，相对均一（150 ）表面积:1100 m2/g对小分子量的有机物能够快速吸收矿物离子溶出极低21建立一个水纯化链建立一个水纯化链自来自来水水预纯化单元预纯化单元(RiOs)精制单元精制单元(Milli-Q)UV185/254nmTOC电导率仪电导率仪TOC 检测仪检测仪 各种纯化技术组合各种纯化技术组合 电阻率电阻率 18.2 MW W.cm TOC 5 ppb水箱离子交换树脂+活性碳超纯水超纯水预处理柱反渗透22纯水设备的水质监测纯水设备的水质监测 cond/tempelectronicscontrolelectronicslamp powersupplyquartz Windowwater inUV lamp 185+254 nmwater outSampling valveCond/T(C)detector水温、水压电阻率、TOCRO膜截留率23两个重要概念补充两个重要概念补充电导率值与电阻率值 -水中的离子含量总有机碳值（TOC:total organic carbon）-水中可氧化有机物含量24水的电导率值与电阻率值水的电导率值与电阻率值（Conductivity&ResistivityConductivity&Resistivity）=FCi Zi ui电导率电导率(Siemens/cm)法拉第常数每种离子的浓度(moles/ml)价位（携带电荷数）迁移率 V-1.cm2.s-1电导率电导率=1/理论上，纯水的电导率理论上，纯水的电导率:=0.055 S/cm 25C或者电阻率或者电阻率:=18.2 M.cm 25C电阻率电阻率25电导率（电阻率）与电导率（电阻率）与 盐浓度盐浓度25C 时，随着NaCl浓度的增加，Na+和Cl-的浓度都会增加，而H+和OH-的浓度不变。电导率/电阻率会随之改变。26超纯水电阻率（超纯水电阻率（R R）随温度（）随温度（T T）的变化）的变化T/R/M cm0102030405060708090010 20 30 40 50 60 70 80 90 10025时，超纯水的电阻率等于时，超纯水的电阻率等于18.2Mcm27为什么要检测为什么要检测TOCTOC0153045607590105 120 1350501001502002503003504000153045607590105 120 135TOC电阻率电阻率Time(min)TOC(ppb)/电阻率电阻率 x10(M.cm)有机物浓度高低无法从电阻率的检测看到28一般自来水中TOC指标29电阻率和电阻率和TOCTOC两个指标没有相关性两个指标没有相关性18.218.2 M.cm 25C 这一个参数仅仅表明水中的离子浓度符合要求，有机物含量还需要进一步了解。高电阻率 低TOC这些 TOC 值是用Ionics-Sievers TOC 分析仪测量的(方法是酸处理 过硫酸，然后紫外光氧化）自来水自来水RORO水水单蒸水单蒸水双蒸水双蒸水Milli-QMilli-Q#1#2141011806438104757655101030TOC 监测185/254 nmUV LampTitaniumElectrodesSolenoidValveThermistorQuartz cell 0.5 mlConductivityPurgeMeasure of initialconductivityOxidationcyclePurgePhase 1 Phase 2Phase 3Phase 4Valve openValve closedValve openLamp onLamp onLamp offDC31对灵敏度的影响维生素C的分析(Ascorbic Acid)50picomolesascorbicacid in a 10microliterinjectionvolume100picomolesascorbicacid in a 10microliterinjectionvolumeNegative dipDistilled WaterMilli-Q with UVWater SystemAnalysis Protocol3 micron C18 columnCoulometric detectorMobile phase:0.05 M sodium phosphate/0.05 M sodium acetate/0.189 mM dodecyltrimethyl ammonium chloride/3.66 mM tetractylammonium bromide;30/70 methanol/water;pH 4.8Higher TOC Water Lower TOC Water32对基线的影响Ultrapure water 20 ppbUltrapure water 13 ppbUltrapure water 9 ppbUltrapure water 5 ppbUltrapure water 2 ppbTOC的大小直接影响到液相检测时的基线水平的大小直接影响到液相检测时的基线水平33LC-MS TIC profile of reagent water sources03.46.810.213.617.007.1E+40102030405060708090100%IntensitySystem:PE BioSystems Mariner LC-MSColumn:Phenomenex Luna C18 2.0 x 50 mmSolvent A=98%H2O:2%ACN:0.1%formic acidSolvent B=98%ACN:2%H2O:0.1%formic acidGradient:Linear 0-100%A to B50 ml trace enrichment of sampleFlow rate:0.20 ml/minMS Detection:turbo ion spray at 300 C2 second mass scans mass range 150 to 1000 DaSource CSource DSource ESource Fpolisher H2Owater blankSource BSource ABottled HPLC-grade reagent water versus polished water34TOC of bottled and polished reagent watersUsing a Sievers 800 TOC analyzer:off-line sampleaspirationWater Source TOC(in ppb)Source A 100 Source B 87.0 Source C 777 Source D 16.5 Source E 32.4 Source F 25.5 Polisher 7.0 35在低检测波长处容易形成鬼峰16Time(minutes)0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.05002468101214UV absorbance(AU)System:WatersColumn:WatersmBondapak C18 3.9 x 300mmGradient:Linear 0-100%acetonitrile-water50ml trace enrichment of sampleFlow rate:2.0 ml/minDetection:UV 214nm via Waters 441Source CSource DSource ESource Fpolisher H2Owater blankSource BSource A214 nmBottled HPLC-grade reagent water versus newly polished water36对色谱柱的影响Time(minutes)UV absorbance(AU)37流动相TOC的重要性最常用的色谱柱 4.6mm200mm C18进样量20ul 假设样品中TOC为10000ppb流动相流速通常为1ml/min,假设平均50为水相，即流速为500ul/min 假设我们以TOC为30ppb的水相做流动相201000050030X X40/3 min 13.3 min38色谱柱使用寿命和TOC的关系进样数数 1235 408 2103 2167 555 6394 10685 DNASep 色色谱柱柱 1 2 3 4 5 6 7 用水来源 Bottled HPLC,brand A Bottled HPLC,brand B Bottled HPLC,brand C Bottled HPLC,brand D Bottled HPLC,brand E Milli-Q Gradient Milli-Q Gradient TOC (ppb)32 777 87 16 100 4 4 树脂颗粒树脂颗粒 有机物包覆有机物包覆39Retention time(min)Intensity(mV)用瓶装瓶装HPLCHPLC水水进样1950次后，DNASep 色谱柱效Initial run40用Milli-Q Milli-Q 水水进样 6400 次后，DNASep 色谱柱效 Retention time(min)Intensity(mV)Initial run41总结：TOC值高的水质对色谱的影响溶剂导致的杂峰峰面积影响TOC值和LC基线的关系包覆色谱介质，降低柱子使用寿命分离和检测精度降低42其他污染物对HPLC的影响离子：盐类：损坏泵细菌：形成菌膜，损坏分离柱颗粒：损坏泵头，堵塞系统43超纯水“Type I”一级水离子含量:1 ppb(1 g/L)离子存在于水中电导率18.2 M.cm 25 C有机物:TOC 5 ppb细菌 1 cfu/mL颗粒 0.2 m:1/mLHPLC我们需要什么水质?Milli-Q Advantage A1044Elix+Tank+Milli-Q Advantage A1045超纯水的精细再分级超纯水的精细再分级Regular Lab ApplicationsChromatographyApplicationsCell CultureApplicationsMolecular BiologyApplicationsEDS free waterMilli-pakBio-pakEDS-pakType II WaterRinsing®ular application适应现代实验室多样化趋势VOC-PakVOC free water超纯水使用注意事项超纯水使用注意事项471 1要监测超纯水的所有指标的含量要监测超纯水的所有指标的含量电阻率指标代表了水中的离子含量，需要密切关注TOC指标代表了水中的有机物指标，而TOC值和电阻率指标的好坏基本关系不大。NaCl NaCl 浓度浓度(ppb=g/L)电导率电导率(mS.cm-1)电阻率电阻率(M.cm)0151020.51001,0000.0550.0570.0660.0760.10.2702.21018.217.615.213.1103.70.45Time,minutes0306090120 150180210 2408101214161820电阻率电阻率,megohm.cm020040060080010001200TOC,ppbTime,minutes482 2水即取即用水即取即用随时间变化，超纯水水质迅速下降电阻率指标下降如图所示resistivity(M .cm)10-20-4-0-20406080100Time(min)493盛水容器(清洁，材质好)在玻璃容器中储存MilliQwater stored in glass 25hMilliQwater stored in glass 7hMilliQwater stored in glass 5hMilliQwater stored in glass 3hMilliQwater stored in glass 1hMilliQwater stored in glass 0h50PE容器2 weeks1 day1 week1 hourControl5101520250Minutes514排掉初期产水的0.5-1L停止运作24H的初期与排水1L后的HPLC比较525取水口的管理(避免添加软管)添加软管与直接取水的HPLC比较536取水环境(灰尘，颗粒性物质)单位：ppt547避免产生气泡55超纯水使用应注意事项超纯水使用应注意事项要监测超纯水的所有指标的含量注意超纯水的PH值变化(配制缓冲液)水即取即用盛水容器(清洁，材质好)取水方式避免手的污染排掉初期产水的0.5-1L取水环境(灰尘，颗粒性物质)取水口的管理(避免添加软管)避免产生气泡避免使用洗瓶,级稳定纯水作为超纯水仪器的进水机器保养维护清洁避免断电，不能关机注意仪器/试剂的影响因素56“水是一种化学试剂”