U području laboratorijskih operacija, kvalitet vode koja se koristi može značajno utjecati na eksperimentalne rezultate. Deionizirana voda, bez većine jonskih zagađivača, osnovna je komponenta u različitim laboratorijskim primjenama, od kemijskih analiza do ćelijske kulture. Kao vodeći dobavljač laboratorijskih jedinica za dejoniziranu vodu, često me pitaju o procesu prečišćavanja koji te jedinice koriste. U ovom postu na blogu ući ću u zamršenosti procesa pročišćavanja u laboratorijskoj jedinici za dejoniziranu vodu, bacajući svjetlo na tehnologije i korake koji su uključeni.
Faza pre tretmana
Put prečišćavanja laboratorijske dejonizovane vode počinje predobradom. Ova faza je ključna jer pomaže u zaštiti osjetljivijih i skupih komponenti za prečišćavanje nizvodno.
Filtracija sedimenta
Prvi korak u prethodnom tretmanu je filtracija sedimenta. Voda iz izvora, koja bi mogla biti voda iz slavine, često sadrži velike čestice poput pijeska, mulja i rđe. Taložni filter, obično napravljen od materijala poput polipropilena, koristi se za hvatanje ovih čestica. Veličina pora filtera sedimenta može varirati, ali uobičajene veličine se kreću od 1 do 50 mikrona. Uklanjanjem ovih velikih čestica, filtracija sedimenta ne samo da sprečava začepljenje narednih filtera već i produžava životni vek ostalih komponenti za prečišćavanje.
Filtracija sa aktivnim ugljem
Nakon filtracije sedimenta, voda prolazi kroz filter s aktivnim ugljem. Aktivni ugljen ima veliku površinu sa brojnim porama, što mu omogućava da adsorbuje širok spektar organskih jedinjenja, hlora i nekih teških metala. Hlor, koji se obično dodaje u komunalne vodovode kao dezinfekciono sredstvo, može oštetiti jonoizmenjivačke smole koje se koriste u kasnijim fazama deionizacije. Filter sa aktivnim ugljem efikasno uklanja hlor kroz proces koji se zove adsorpcija, gde se molekuli hlora prijanjaju na površinu ugljenika. Osim toga, može smanjiti nivoe organskih kontaminanata kao što su pesticidi, rastvarači i huminske kiseline, što može ometati laboratorijske eksperimente.
Faza deionizacije
Nakon što voda prođe prethodnu obradu, ona ulazi u fazu deionizacije, gdje se uklanja većina jonskih zagađivača. Postoje dvije glavne metode deionizacije koje se obično koriste u laboratorijskim jedinicama za dejoniziranu vodu: jonska izmjena i elektrodeionizacija (EDI).
Ion-izmjenjivačke smole
Jonska izmjena je dobro uspostavljena metoda za dejonizaciju vode. Uključuje upotrebu ionsko-izmjenjivačkih smola, koje su male kuglice napravljene od polimerne matrice s pričvršćenim nabijenim funkcionalnim grupama. Postoje dvije vrste jono-izmjenjivačkih smola: katjonske izmjenjivačke smole i anion-izmjenjivačke smole.
Kationsko-izmjenjivačke smole su negativno nabijene i privlače pozitivno nabijene jone (katjone) kao što su natrijum (Na⁺), kalcijum (Ca²⁺) i magnezijum (Mg²⁺). Kada voda prođe kroz sloj kationsko-izmjenjivačke smole, kationi u vodi se zamjenjuju za jone vodonika (H⁺) na smoli. Na primjer, kada ion kalcija (Ca²⁺) u vodi dođe u kontakt sa kationsko-izmjenjivačkom smolom, on istiskuje dva vodonikova jona (H⁺) i vezuje se za smolu.
Anionsko-izmjenjivačke smole su, s druge strane, pozitivno nabijene i privlače negativno nabijene ione (anione) kao što su hlorid (Cl⁻), sulfat (SO₄²⁻) i karbonat (CO₃²⁻). Kada voda prođe kroz sloj anjonske izmjenjivačke smole, anjoni u vodi se zamjenjuju za hidroksidne jone (OH⁻) na smoli. Na primjer, jon klorida (Cl⁻) u vodi će istisnuti hidroksidni jon (OH⁻) i vezati se za smolu za izmjenu anjona.
Joni vodonika (H⁺) iz kationsko-izmjenjivačke smole i hidroksidni ioni (OH⁻) iz anjonsko-izmjenjivačke smole se kombinuju i formiraju vodu (H2O). Kao rezultat toga, voda koja izlazi iz slojeva jonoizmenjivačke smole ima značajno smanjenu koncentraciju jonskih kontaminanata.
elektrodeionizacija (EDI)
Elektrodeionizacija je naprednija i kontinuirana metoda deionizacije koja kombinuje jonoizmenjivačke smole sa električnim poljem. U EDI sistemu, jonoizmenjivačke smole su spakovane između anjonske i katjonske selektivne membrane. Kada se dovede električna struja, kationi u vodi se privlače na negativno nabijenu elektrodu (katodu) i transportuju se kroz kationsko-selektivnu membranu, dok se anioni privlače pozitivno nabijenoj elektrodi (anodi) i transportuju kroz anjonsko-selektivnu membranu.
Jedna od prednosti EDI-a je da može kontinuirano regenerirati smole za izmjenu jona korištenjem električne struje, eliminirajući potrebu za periodičnom kemijskom regeneracijom kao što je potrebno u tradicionalnim sistemima za izmjenu jona. Ovo čini EDI ekološki prihvatljivijom i isplativijom opcijom na duge staze.
Faza poliranja
Nakon deionizacije, voda može još uvijek sadržavati tragove zagađivača ili imati blago povišenu provodljivost. Faza poliranja je dizajnirana da dodatno poboljša kvalitet vode kako bi se zadovoljili zahtjevi visoke čistoće u laboratorijskim aplikacijama.
Miješane - ionske - izmjenjivačke smole
Uobičajena tehnika poliranja je upotreba mješovitih ionsko-izmjenjivačkih smola. Smola s miješanim slojem sadrži i kationske i anionske izmjenjivačke smole u jednoj posudi. Ako se dvije vrste smola pomiješaju zajedno, voda dolazi u kontakt sa oba mjesta izmjene kationa i anjona istovremeno, omogućavajući efikasnije uklanjanje preostalih jonskih zagađivača. Miješane smole mogu postići vrlo niske razine provodljivosti, često ispod 0,1 μS/cm, što je pogodno za primjene kao što su tečna hromatografija visokih performansi (HPLC) i eksperimenti molekularne biologije.
Ultrafiltracija i nanofiltracija
U nekim slučajevima, membrane ultrafiltracije (UF) ili nanofiltracije (NF) mogu se koristiti u fazi poliranja. Ultrafiltracione membrane imaju veličinu pora u rasponu od 0,001 do 0,1 mikrona i mogu ukloniti veće molekule, koloide i neke mikroorganizme. Nanofiltracione membrane imaju još manje veličine pora, obično između 0,001 i 0,01 mikrona, i mogu ukloniti širi spektar zagađivača, uključujući dvovalentne ione i neka organska jedinjenja. Ove membrane mogu pružiti dodatni sloj pročišćavanja, osiguravajući da voda ne sadrži bilo kakve preostale čestice ili makromolekularne zagađivače.
Monitoring i kontrola kvaliteta
Tokom procesa prečišćavanja, neophodno je pratiti kvalitet dejonizovane vode kako bi se osiguralo da ona ispunjava tražene specifikacije. Uobičajeni parametri koji se prate uključuju provodljivost, otpornost, ukupni organski ugljik (TOC) i broj mikroba.
Konduktivnost je mjera sposobnosti vode da provodi električnu struju, koja je direktno povezana s koncentracijom jonskih zagađivača u vodi. Otpornost je recipročna provodljivost i često se koristi za izražavanje čistoće deionizirane vode. Dejonizovana voda visoke čistoće tipično ima otpornost od 18,2 MΩ·cm na 25°C.
Ukupni organski ugljik (TOC) je mjera količine organskog ugljika prisutnog u vodi. Organski zagađivači mogu ometati mnoge laboratorijske procese, pa je važno održavati nivo TOC na niskom nivou. TOC analizatori se koriste za kontinuirano praćenje sadržaja TOC-a u dejoniziranoj vodi.
Broj mikroba je još jedan kritičan parametar, posebno za primjene kao što su ćelijska kultura i mikrobiologija. Laboratorijske jedinice za dejoniziranu vodu mogu biti opremljene ultraljubičastim (UV) lampama ili membranskim filterima za smanjenje mikrobnog opterećenja. Redovna mikrobna testiranja također se provode kako bi se osiguralo da voda ne sadrži bakterije, gljivice i druge mikroorganizme.
Naše laboratorijske jedinice za deioniziranu vodu
U našoj kompaniji nudimo niz visokokvalitetnih laboratorijskih jedinica za dejoniziranu vodu kako bismo zadovoljili različite potrebe laboratorija. NašCentar - Dejonizirani sistem vode serije EDIkoristi naprednu tehnologiju elektrodeionizacije kako bi osigurao kontinuiranu opskrbu dejoniziranom vodom visoke čistoće. Pogodan je za srednje do velike laboratorije sa velikom potrošnjom vode.
TheMaster - sistem dejonizovane vode serije Qje dizajniran za laboratorije koje zahtijevaju najviši nivo čistoće vode. Kombinira višestruke tehnologije prečišćavanja, uključujući ionsku izmjenu, EDI i mješovite smole, za proizvodnju vode s ekstremno niskom provodljivošću i razinama TOC.
Za laboratorije s ograničenim budžetom ili sa nižom potražnjom za vodom, našEco - Q Series Deionizirani sistem vodenudi isplativo rješenje bez ugrožavanja kvaliteta vode. Koristi ionsko-izmjenjivačke smole za deionizaciju i pruža pouzdane performanse za različite laboratorijske primjene.
Zaključak
Proces pročišćavanja u laboratorijskoj jedinici za dejoniziranu vodu je višestepeni proces koji uključuje prethodnu obradu, deionizaciju, poliranje i praćenje. Svaka faza igra ključnu ulogu u uklanjanju različitih vrsta zagađivača i osiguravanju da dejonizirana voda ispunjava zahtjeve visoke čistoće u laboratorijskim aplikacijama. Kao dobavljač laboratorijskih jedinica za dejoniziranu vodu, posvećeni smo pružanju naših kupaca najboljim proizvodima i rješenjima u klasi. Ako ste zainteresirani da saznate više o našim laboratorijskim jedinicama za deioniziranu vodu ili imate bilo kakva pitanja u vezi s pročišćavanjem vode, slobodno nas kontaktirajte za detaljnu raspravu i istraživanje opcija koje najbolje odgovaraju vašim laboratorijskim potrebama.
Reference
- AWWA kvaliteta vode i tretman: Priručnik o opskrbi vodom u zajednici, 6. izdanje.
- "Principi tretmana vode" Davida W. Hendricksa i Davida L. Sedlaka.
- "Prečišćavanje vode za laboratorijsku upotrebu" od Pall Corporation.
