超纯水的性质和使用时的注意点

超纯水（Ultrapure water）又称UP水，是指电阻率达到18 MΩ•cm@25℃的水。这种水中除了水分子外，几乎没有什么杂质，更没有细菌、病毒、含氯二噁英等有机物，当然也没有人体所需的矿物质微量元素，也就是几乎去除H、O以外的所有原子的水。可以用于超纯材料（半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等）应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术的制备过程。

超纯水不单单是没有污染的水，而是一种具有H₂O性质的重要试剂。对于研究人员来说，如果不知道超纯水的正确使用方法，也就意味着得不到正确的实验结果。因此，我们在这里总结了使用超纯水必须遵守的几大原则。看看这个最普通的试剂“高纯水”，你有正确使用吗？

1.即取即用

由于超纯水对周围环境物质有很强的溶解能力，因而被称为“hungry water”，随着取水后贮存时间的增加，会再度将环境中的污染物质溶解。超纯水从超纯水系统取出，运送到实验操作场所过程中，很容易受到所使用容器的溶出或者空气中的污染物质的污染，进而影响到实验结果。因此，超纯水取水后的处理非常重要。

由于超纯水被取出后很容易遭到环境的污染，所以使用前才取水的「即取即用」方式最为适当。此外，将超纯水系统与有机溶剂使用场所加以隔离，或者在化学通风柜、无菌操作台进行取水，也能够降低污染。若无法做到前述要求，定期对实验室进行换气通风也会有一定的效果。

 2．改善取水环境

图1-3是将超纯水分别放置在3个不同的环境（分析仪器实验室、微生物实验室、有机溶剂实验室）1个小时后，检测其阴、阳离子与VOC含量。取水瞬间的超纯水其阴阳离子与VOC浓度原本在ppt~数+ppt，但1个小时之后浓度便升至数ppb（注：1ppb=1000ppt）。这也证了超纯水会很快受到环境物质的污染。

图1

图2

图3

如果将不同实验室对超纯水的污染程度做比较，保存于有机溶剂实验室内的超纯水，其阴离子（特别是氯离子）与VOC的浓度增大较为显著，可能是由于受到贮存的盐酸、二氯甲烷与四氯甲烷的影响。进行VOC的分析实验室、由于进行溶剂萃取（solvent extraction）时放置了许多有机溶剂，造成有机溶剂大量扩散到空气中。若在同环一境下设置超纯水系统，有机溶剂会通过空气污染超纯水。因此，如果要在进行VOC分析的实验室防止超纯水系统，就必须要在有机溶剂的操作空间加以隔离。此外，油性签字笔含有甲苯，修正液含有1,1,1-三氯乙烷溶剂，在实验过程中这些物质的使用都应该加以注意。

虽然超纯水中的金属元素含量不易受到环境的影响，但若进行ppt级的微量金属元素分析时，就必须在无尘室、无尘操作台内进行，以防止超纯水受到污染。表1是将10ml的超纯水分别置于一般实验室与10,000级无尘室8小时后的分析结果，可以看到，无尘室可以减低环境对超纯水的污染。针对无尘室的清洁度做检测时，可以利用前述原理，将超纯水放置一定时间后，进行浓缩再加以分析。

表1 环境对超纯水的污染（金属离子）

10mL超纯水中的污染物含量（ng）

3.使用低溶出的容器

超纯水对物质具有很好的溶解能力，若不使用适当的贮水容器，由容器材质溶出的成份将会对分析结果造成不良影响。因此，我们利用HPLC与离子色谱分析仪，评估不同的取水容器对超纯水水质所造成的不同影响。

图4

用HPLC分析有机物含量，结果显示：使用塑料容器时比使用玻璃容器时背景值高，所以用玻璃器皿作为取水容器较为适合。而用离子色谱分析法分析阴离子含量时发现，聚丙烯（pp）容器更为适合。

因此，应依照不同的分析目的，使用不同的超纯水取水容器。例如，进行微量元素分析时，尽量不要使用金属元素的溶出的容器，特富龙（Teflon）或聚乙烯容器较为适合。但是即使使用了同样的材质，不同厂商所生产的产品溶出程度也有所不同，在使用前必须以实验来进行确认。

超纯水贮存在树脂材料（如玻璃纤维）的容器中，也会随着贮存时间的增加而发生污染物质溶出的问题，容器经过长时间使用后，会因杂质、微生物的污染而造成水质的劣化。像这种水，在使用时已经不再是超纯水。

表2　超纯水受容器材质的污染(阴离子)21)　(単位：ppt ，ND: 未检测到)

各容器中储存6小时    

4.充分洗净容器，妥善保管

为了防止来自仪器的污染，容器的洗净工作是非常重要的。所谓的洗净，并不只是在使用前将污垢去除，而是直到实验使用前为止，都应该避免与那些会影响到检测结果的污染物质接触。特别是进行微量元素分析时，由于空气中的悬浮颗粒（富含碱金属/碱土金属）会造成容器污染，进而对检测的结果产生显著影响，所以洗净后的容器必须先盛满超纯水，或是盛满未经沸腾蒸馏处理过的硝酸溶液。此外，必须有专用于高纯度待测样品的容器，不可作为其他途，以避免交叉污染。

5.容器的分类使用

实验中，应将不同实验用途的容器分开使用，避免混用，以防止交叉污染。

如塑料容器的有机物溶出较高，不宜作HPLC分析的取水容器，应代之以玻璃容器，进行微量元素分析时，要求金属元素溶出低，特富龙（Teflon）或聚乙烯容器较为适合。

6.放入洗瓶中超纯水的合理更换

将超纯水装入塑料洗瓶也存在着受到溶出污染的问题。配置化学试剂时使用洗瓶虽然很方便，但是长期贮存后水质将会受到污染，因此，在配置高纯度的化学试剂时，尽量不要使用洗瓶中的水。若一定要使用洗瓶，则使用前必须更换新鲜的超纯水，或是定期更换洗瓶中的水，使污染程度尽量降低。

7.在取水时，认真确认水质检测仪

为了让实验的分析结果具有重现性，使用水质稳定的超纯水非常重要。为了确认超纯水的水质，使用者应利用超纯水系统上的水质检测仪，对产水的「电阻率值」与「TOC值」的变化加以实时记录及确认，这是非常重要的。

以电阻率来估算超纯水中的离子含量时，首先应注意电阻率检测仪的灵敏度。例如，当电阻率由18.2MΩ•cm@25℃时变为18MΩ•cm@25℃时，这意味着溶液中的离子浓度增加了0.36ppb（μg/L）。也就是说，电阻率检测仪的灵敏度应为ppb级别。但是，离子色谱与ICP-MS等灵敏度分析仪器的检测结果会受到超纯水中ppt（ppb的1/1000）级别的离子浓度的影响，要求电阻率仪的灵敏度应到到更高的级别。此外，除了以电阻率来进行水质管理以外，也应经常进行超纯水系统的维护工作以及各种耗材的定期更换。

表3 电阻率值与无机盐离子浓度关系

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