水质的纯化是需要成本的!课件

1、主講人：劉昌璿純水原理及純化方法之探討Millipore CorporationLaboratory Water Division討論內容1. 水中污染物種類及說明3. 實驗室用水2. 水質純化的方式4. 重要用水觀念水中污染物種類及說明無機鹽類 有機物懸浮顆粒 (膠體)微生物 (內毒素)陽離子 陰離子 Na+ Cl- Ca2+ HCO- -非可溶性顆粒性物質 (Small deformable solids with a net negative charge) 細菌藻類 真菌 (Lipopolysaccharide fragment of Gram negative bacterial c

2、ell wall) H H H-C-C-OH H H天然來源 環境污染物 單寧酸/腐植酸 殺蟲劑/除草劑水質純化的方式1. 過濾法 深層過濾 攔截 表面過濾 篩選 2. 活性碳4. 逆滲透處理5. 離子交換樹脂6. 蒸餾7. 紫外燈8. 超過濾3. 碳酸鈣結垢控制實驗室用水一、我用的是什麼水？ 一次水還是二次水？前置過濾，活性碳，逆滲透，蒸餾到底算幾次？ dH2O 與ddH2O？Deion， Distilled，DoubleDistilled？CLSI(NCCLS)/CAP 水質標準微生物讀值最大容許量 10 1000 菌落數最大容許值 (CFU/ml)比阻抗最低容許值 10 1.0 (Moh

3、m-cm 25 C)矽酸鹽最大容許值 (mg/L SiO2) 0.05 0.1懸浮顆粒 需經過0.22um 濾 膜 N.S.有機污染物 需經過活性碳(1) N.S.Type IType IIN.S. = Not specified (1) Not required by CAPSources: “Preparation and Testing of Reagent Water in the Clinical Laboratory,”Second Edition, NCCLS Document C3-A2, Vol. 11, No. 13, August 1991.“Reagent Water

4、Specifications,” College of American Pathologists, 1985.二、我該用什麼水？用最好的水是不是一種錯誤？從台北到高雄，你會選擇什麼交通工具？飛機？火車？公車？自己開車？機車？腳踏車？步行？家裡純化過的水拿來澆花，用來洗澡？水質的純化是需要成本的！用最純的水不是錯誤，但是可能是一種浪費實驗室用水實驗室用水用水觀念三、為什麼要使用超純水?使各種化學分析儀器之Detection Limit 能夠不會被水中污染物之背景蓋住, 在製備Standard, Rinse容器及稀釋樣本上儘量減少污染通常水中污染物會與樣本或標準溶液有複雜的反應, 而水中污染物之

5、種類及濃度又無法確認及穩定供給,所以再現性 會有很大的麻煩.重要用水觀念(1)愈純的實驗室用水, 愈不宜久放. 因為對18.2 Megohm.cm 之超純水來說,放置一小時之後, 阻抗會下降至4Mohm.cm, pH 則降至5.7左右, 更遑論用水環境及容器所造成的污染 (如空氣中灰塵,接觸容器所產生之溶出物以及儲水桶之微生物污染).所以現取現用是非常重要的一個觀念.空氣中二氧化碳與純水所產生之化學反應公式CO2 + H2O H2CO3H2CO3 H+ + HCO3-HCO3- H+ + CO3-+ 重碳酸根離子+ 純水空氣中之二氧化碳= 碳酸氫離子碳酸重碳酸根離子+ 碳酸根離子氫離子因空氣中

6、二氧化碳溶於超純水而造成水質之劣化比阻抗值 (M-cm)10-20-4-0-20406080100 時間(分鐘)1.從碳酸中解離出之氫離子濃度 H+ = 2 x 10-6 或 pH= 5.72.因氫離子及碳酸根離子增加,造成比阻抗值下降至 4 左右.重要用水觀念(2)比阻抗值僅能用來表示水中離子濃度高低, 與其它污染物之濃度無關.18.2 Megohm.cm超純水之含意僅能代表水中總離子濃度在1 ppb 以下, 其它污染物需以不同的方法來檢測.影響實驗結果及再現性的, 絕不僅於離子而已.舉例來說, 很難想像大量存在在自來水中又很難去除之矽酸鹽, 會對生物性酵素活性有極大的影響,所以美國 Nat

7、ional Committee of Clinics and Laboratory Standards 所建議之矽酸鹽濃度需低於 10 ppb,這是眾多需要謹慎處理之水中污染物之一 .以刻意添加有機物(蔗糖) 於純水中,做為Milli-Q之進水後,其所產製的超純水之水質變化. 0306090120150180210240用水時間累積 (分鐘)8101214161820比阻抗值, megohm-cm020040060080010001200有機物(TOC), ppb比阻抗值有機物重要用水觀念(3)儘量避免純水系統中有菌膜(Biofilm)的形成, 因為一旦菌膜形成,除了會造成下列問題外,沒有任何

8、方法可以有效根除.菌膜會使超純水無法達到ASTM所建議Type 1水質中微生物數(內壓升高系統漏水加壓幫浦損傷.菌膜也造成離子交換樹脂無法正常工作.菌膜也會阻塞 RO 膜,使 RO 膜無法正常工作重要用水觀念(3)-繼續-以下是防治菌膜的方法.準時消毒 RO 膜.定期清洗儲水槽(用藥或不用藥).準時更換耗材,不管用水量大小,因為凡是浸泡在水中之耗材,皆會無可避免的會形成菌膜.合理的用水量,可以確保純水系統的穩定性.重要用水觀念(4)取用超純水之環境良窳及容器的好壞對超純水之最終水質表現具有關鍵性影響.對於操作範圍需在 ppm或ppm以下,但室內灰塵缺乏過濾,空氣對流強烈,容器Rinse不夠徹底,樣本容器不加蓋或密封性不足,容器易有溶出物等問題存在時,應考慮改善.2 weeks1 day1 week1 hourControl5101520250Minutes超純水儲存在聚乙烯容器所產生之有機溶出物 ConditionsWater samples: 40ml trace enrichment 2.0 ml/minColumn: C18 reversed phase (Waters)Gradient: linear 100% water to 100% acetonitrileWavelength: 254 nm重要用水觀念(5)純水系統濾材的更換原則