高效液相色譜HPLC的分析對(duì)于我們藥學(xué)行業(yè)的每一個(gè)人來(lái)說(shuō)都是很熟悉的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)分析的質(zhì)量與我們所用的溶劑質(zhì)量息息相關(guān)。各種有機(jī)溶劑(如甲醇、乙腈)、無(wú)機(jī)試劑(如NaCl、磷酸)及水一般被用于流動(dòng)相或流動(dòng)相的配制，因此，它們質(zhì)量的好壞對(duì)于獲得有效的分析方法和精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是非常重要的。目前市場(chǎng)上有很多用于HPLC級(jí)別的試劑，包括水，它們專門為使用紫外檢測(cè)器的HPLC而供應(yīng)的。然而HPLC級(jí)別的水成本太高(100-200元/L)，大多數(shù)還是選擇在實(shí)驗(yàn)室自制水。于是問(wèn)題就出現(xiàn)了......
水中污染物之一：電解質(zhì)
電解質(zhì)是指水中呈離子狀態(tài)存在的物質(zhì)，包括可溶性的無(wú)機(jī)物(如NaCl)、有機(jī)物(如乙酸)及一些帶電的膠體離子等，這些物質(zhì)的存在不僅會(huì)影響我們的峰形、溶液pH值從而干擾我們的實(shí)驗(yàn)，還會(huì)影響柱效、污染儀器。幸運(yùn)的是，電解質(zhì)具有導(dǎo)電性，因此可以通過(guò)電阻率ρ(單位：MΩ.cm)或電導(dǎo)率X(單位：μs/cm)來(lái)表征此類雜質(zhì)的相對(duì)含量。
F為法拉第常數(shù)，Ci為每種離子的濃度，Zi為每種離子攜帶的電荷數(shù)，μi為遷移率
理論上完全不含離子的超純水在25℃時(shí)電導(dǎo)率為0.055μS/cm(網(wǎng)上有公式推導(dǎo))，所以電阻率ρ約為18.2 MΩ.cm (25℃)。水的電導(dǎo)率與其所含的無(wú)機(jī)酸、堿、鹽的濃度密切相關(guān)，如NaCl含量為0ppb時(shí)，電導(dǎo)率為18.2MΩ.cm；但含量?jī)H上升1個(gè)ppb時(shí)，電阻率變?yōu)?7.6MΩ.cm (ppb為千分之一個(gè)ppm，十億分之一)。因此水的電阻率ρ常用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量。電阻率ρ也會(huì)隨著溫度的變化而變化，一般以25℃計(jì)。
水中污染物之二：有機(jī)物
總有機(jī)碳(Total Organic Carbon，TOC)是指水體中溶解性和懸浮性有機(jī)物含碳的總量。水中有機(jī)物的種類很多，目前還不能全部進(jìn)行分離鑒定。TOC值常常被忽略，關(guān)注程度遠(yuǎn)低于電阻率ρ，一般認(rèn)為電阻率ρ達(dá)到18.2MΩ.cm即意味著水質(zhì)良好。其實(shí)電阻率ρ為18.2MΩ.cm的水并不意味著它的TOC也非常小，因?yàn)殡娮杪师褍H能代表水中離子含量是否符合要求，并不能反應(yīng)有機(jī)物的含量，電阻率ρ的好壞與TOC沒有直接關(guān)系。況且，太多實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，TOC的數(shù)據(jù)對(duì)液相干擾的影響非常大。
實(shí)驗(yàn)室用的超純水TOC一般要求低于5ppb，從上圖可以看出，TOC在5ppb時(shí)基線依舊不平，因此，超過(guò)5ppb的超純水難免或多或少對(duì)液相實(shí)驗(yàn)有干擾。當(dāng)檢測(cè)波長(zhǎng)為214nm時(shí)，液相基線對(duì)水質(zhì)最為敏感，因?yàn)榻^大多數(shù)有機(jī)污染物的吸收波長(zhǎng)為214nm或處于附近。TOC除了對(duì)液相基線、檢測(cè)精度相關(guān)外，對(duì)色譜柱的柱效也有影響，甚至?xí)蟠笥绊懮V柱的使用壽命。
USP《643》和USP《645》分別提出對(duì)水的電阻率ρ和總有機(jī)碳量TOC的監(jiān)控。
其它污染物
水中除了有電解質(zhì)和有機(jī)物外，還有顆粒物(如塵埃)、微生物、細(xì)菌及溶解氣體(如N2、O2)。這些污染物一方面會(huì)影響溶液的離子濃度和pH值、折射光線而影響測(cè)定結(jié)果，另一方面會(huì)阻塞色譜柱和儀器內(nèi)部通道而對(duì)其有損害，最終是增加我們的成本。
實(shí)驗(yàn)室用水及分類
根據(jù)GB/T6682-2008規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室用水分為一級(jí)水、二級(jí)水、三級(jí)水：三級(jí)水質(zhì)量最次，一般用于清洗或溶液稀釋等一般的化學(xué)分析試驗(yàn)，二級(jí)水可用于無(wú)機(jī)衡量分析等試驗(yàn)(如原子吸收光譜分析用水)，一級(jí)水是最好的水，適合于多種精密分析實(shí)驗(yàn)的需求(如HPLC)。
三級(jí)水也就是我們常說(shuō)的RO水(Reverseosmosis water)，一般由反滲透或單次蒸餾而成，其中反滲透最為方便也用得最多，其工作原理就是通過(guò)外加壓力改變水流方向而使水從高滲透壓流向低滲透壓。三級(jí)水的核心模塊是RO膜，RO膜孔徑一般為10A到100A之間，在一定的壓力下，水分子可以通過(guò)RO膜，而源水中的無(wú)機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)無(wú)法通過(guò)RO膜，從而使可以透過(guò)的純水和無(wú)法透過(guò)的濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開來(lái)。RO純水機(jī)的核心為RO膜，目前公認(rèn)最好的RO膜為美國(guó)產(chǎn)的陶氏膜。
二級(jí)水可通過(guò)三級(jí)水雙蒸、或整合RO和離子交換/EDI等多種技術(shù)而成。EDI(連續(xù)去離子技術(shù))是利用離子交換樹脂吸附給水中的陰陽(yáng)離子，同時(shí)這些被吸附的離子又在直流電場(chǎng)弱電流的作用下，分別透過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜而被去除的過(guò)程。EDI技術(shù)一般能產(chǎn)出10MΩ.cm以上的水。在二級(jí)水的生產(chǎn)中還會(huì)增加紫外光照，因?yàn)閁V波長(zhǎng)在185nm時(shí)會(huì)產(chǎn)生光氧化反應(yīng)，在254nm時(shí)輻射強(qiáng)度最強(qiáng)?？偟膩?lái)說(shuō)，在180nm-254nm波段范圍內(nèi)，UV光照射一方面可以分解水中不易被活性炭吸附的小有機(jī)化合物(如甲醇)，使其轉(zhuǎn)變成為CO2和水，以降低TOC的指標(biāo)，另一方面可以抑制水中細(xì)菌的繁殖并可殺死細(xì)菌，同時(shí)UV照射并不會(huì)改變水的物理及化學(xué)性質(zhì)，具有顯著的優(yōu)越性。
一級(jí)水是最好的水，也就是我們常說(shuō)的超純水(Ultrapure water，UP水)，它在電阻率、有機(jī)物含量、顆粒和細(xì)菌的含量等方面接近理論上的純度基線，適合于多種精密分析實(shí)驗(yàn)的需求(如高效液相色譜HPLC、離子色譜IC)。目前制作超純水主要有以下三種工藝：
預(yù)處理→反滲透→中間水箱→水泵→EDI裝置→純水箱→純水泵→紫外線殺菌器→0.2或0.5μm精密過(guò)濾器→用水對(duì)象(≥15MΩ.CM)
預(yù)處理→一級(jí)反滲透→加藥機(jī)(PH調(diào)節(jié))→中間水箱→第二級(jí)反滲透(正電荷反滲膜)→純水箱→純水泵→EDI裝置→紫外線殺菌器→0.2或0.5μm精密過(guò)濾器→用水對(duì)象(≥17MΩ.CM)
預(yù)處理→反滲透→中間水箱→水泵→EDI裝置→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→拋光混床→0.2或0.5μm精密過(guò)濾器→用水對(duì)象(≥18MΩ.CM)
制作流程的不同產(chǎn)生的水質(zhì)相對(duì)來(lái)說(shuō)也有微小差異，Million-Q(R)與第三種工藝相似，含有拋光模塊(Polishingunit)。
大部分實(shí)驗(yàn)室純化水儀直接與自來(lái)水相連，因此，除上述介紹的幾種純化方式外，通常還結(jié)合離子交換法、超濾、0.2um膜過(guò)濾、活性炭過(guò)濾等方式。
實(shí)驗(yàn)用水注意事項(xiàng)
1. 使用時(shí)檢測(cè)超純水的電阻率ρ和總有機(jī)碳量TOC；
2. 水盡量即取即用：隨著時(shí)間的變化，取出的超純水會(huì)因接觸空氣或其它原因而使電阻率ρ下降，影響水質(zhì)；
3. 容器及取樣瓶的清潔與材質(zhì)：清潔問(wèn)題毋庸置疑，PE材質(zhì)的容器對(duì)液相的干擾明顯大于玻璃材質(zhì)的容器；
4. 排掉初期的0.5 - 1L的水：超純水儀再次使用時(shí)初始的0.5 - 1L水不可使用，因?yàn)檫@部分水可能是前一次關(guān)機(jī)前遺留在機(jī)器內(nèi)部的死水；
5. 避免手的污染；
6. 考慮到成本因素，在使用水時(shí)能用三級(jí)水時(shí)盡量不用一級(jí)水，避免使用成本的增加，比如若只是清洗用，三級(jí)水即可，無(wú)需使用一級(jí)水；
7. 反滲透膜是一個(gè)十分重要的部件，在使用過(guò)程中常常有細(xì)菌等微觀物質(zhì)淤積在其表面，因此即使不用水都應(yīng)常開機(jī)用少量的水，讓機(jī)器內(nèi)部的水形成流通，盡量減少死水的沉積時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。反滲透膜的壽命在2 - 3年，具體取決于用水量。