在科研实验的领域中，水作为一种不可或缺且至关重要的试剂，其质量的优劣直接关系到实验结果的准确性和可靠性。因此，对于科研人员而言，深入且全面地了解实验室用水的相关知识，无疑是一项必备的素养和技能。
一、水的结构与特性
水，这一由氢和氧两种元素按照特定比例组成的无机物，其化学式为 H₂O。由于氢和氧原子对电子的吸引能力存在差异，导致正、负电荷的中心不一致，从而使水具有极性分子的特性。在水分子之间，存在着一种特殊的相互作用 —— 氢键。当两个水分子同时存在时，它们会通过静电交互作用与氢键相结合，彼此吸引并保持一定的距离。
二、水中杂质
实验室用水中可能存在多种杂质。包括可溶性无机物（如无机盐类、重金属等）、可溶性有机物（如木质素、农药等）、微粒子（如铁锈、悬浮物等）以及微生物（如细菌、藻类等）。这些杂质的存在会影响水的质量和实验的准确性。
三、水质评价标准
1.电阻率
通过测量水中两片电极间的电阻值来确定电阻率，其单位为 MΩ.cm。电阻率的倒数是导电率，用 μs/cm 表示。电阻率是衡量水纯度的常用参数，其值受水温影响。例如，25℃时超纯水电阻率为 18.2MΩ.cm，不同温度下电阻率不同。
2.总有机碳（TOC）
反映水中氧化的有机化合物的含量，单位为 ppm 或 ppb。
3.内毒素
革兰氏阴性细菌的脂多糖细胞壁碎片，单位为 cuf/m
四、水的纯化技术
1.微孔深层过滤
通过物理屏障截留颗粒，根据颗粒大小分级。可截留大量悬浮固体，保护下游设备，但需定期更换。
2.活性炭吸附
用于预处理，去除氯和氯胺。由椰壳或煤制成，孔径范围在 500 - 1000nm 之间。但活性炭易滋生微生物，需定期更换并添加生物杀灭剂抑制微生物生长。
3.反渗透（RO）
可滤除直径小于 1nm 的污染物，对分子量 <100 道尔顿的非离子污染物去除能力较低。理论上可 100% 滤除> 300 道尔顿分子量的分子及颗粒，但不能去除溶解气体。产水速度相对较低，常配以储水箱，后续可配备离子交换或电渗析装置。
4.离子交换法
通过离子交换树脂与 H⁺和 OH⁻的离子交换去除水中离子。树脂分为阳离子树脂和阴离子树脂，使用一段时间后需更换。将 RO 膜设置在离子交换之前可提高水质并延长填料使用寿命。
5.蒸馏
通过改变水的形态分离污染物，理论上可去除除共沸化合物外的所有污染物。但蒸馏水器耗电，且蒸馏水易受空气影响，保存不当易滋生细菌。
6.微滤
对水中颗粒物和微生物进行物理性阻截，根据颗粒大小分级。需定期消毒和更换，新安装的滤器需冲洗。
7.超滤
能去除如蛋白质大小的颗粒，膜孔径在 1 - 50nm 之间。可降低微生物和有机大分子浓度，需定期清洗或更换。国际上通行的超滤膜截留分子量为 5000 道尔顿。
五、实验室常用纯水
1.蒸馏水
最常用的纯水之一，可去除大部分污染物，但无法去除挥发性杂质。新鲜蒸馏水无菌，但储存后易滋生细菌，且储存容器需选择合适材质。单蒸水、双蒸水和三蒸水电阻率不同。
2.去离子水
去掉水中除 H⁺和 OH⁻外的其他离子，仍存在可溶性有机物。不能用作注射用水，存放后易滋生细菌，需现取现用。
3.反渗透水
通过反渗透膜制水，可有效去除多种杂质，脱盐率高。但易受空气二次污染，储存要求较高。
4.超纯水
纯度要求极高，几乎去除所有杂质，电阻率为 18.2MΩ.cm（25℃）。极容易被空气二次污染，建议现取现用。
六、特殊的水
1.无菌水
通过对蒸馏水、超纯水等进行灭菌处理得到，可防止细菌滋生。
2.DEPC 水
在纯水中加入 DEPC 灭活 RNase，再高温灭菌分解 DEPC，不含 DNase 与 RNase。DEPC 有剧毒且昂贵。
3.无 RNase 水
通过各种方法过滤或灭活 RNase 的水，DEPC 水是其中一种。
4.无核酸酶水（非 DEPC 处理）
通过中空纤维超滤柱纯化法制备，不含 DNase、RNase 和其他核酸酶及内毒素的去离子纯水。
科研人员应根据实验需求选择合适的实验室用水，并了解其特性和制备方法，以确保实验的准确性和可靠性。
