Как очищается вода в лаборатории?

Качество лабораторной воды имеет решающее значение для точности экспериментальных результатов. Итак, как мы можем получить необходимое качество воды?

Какая чистая вода нужна лаборатории?

В лабораториях проводятся различные эксперименты, такие как химические испытания, биохимия и культивирование клеток. Эти эксперименты требуют использования чистой воды, чтобы предотвратить реакцию примесей в воде с реагентами и влияние на результаты эксперимента. Поэтому лабораториям необходимо очищать качество воды, чтобы соответствовать определенным стандартам качества. Согласно соответствующим стандартам, лабораторная вода делится на три уровня:

• Вода типа I： Практически не содержит растворенных или коллоидных ионных примесей, отличается чрезвычайно высокой чистотой, подходит для экспериментов, требующих высочайшей чистоты.
• Вода типа II： Может содержать следовые количества неорганических, органических и коллоидных веществ, широко используемых в биохимических и химических экспериментах.
• Вода типа III： Подходит для общих лабораторных испытаний и химического анализа, в основном используется для мытья лабораторной посуды, увлажнителей и другого оборудования.

Параметр	Вода типа I	Вода типа II	Вода типа III
Удельное сопротивление)	≥ 18,2 МОм·см	≥ 1 МОм·см	≥ 0,05 МОм·см
Общий органический углерод (TOC)	≤ 10 частей на миллиард	≤ 50 частей на миллиард	≤ 200 частей на миллиард
Микроорганизмы	≤ 10 КОЕ/мл	≤ 100 КОЕ/мл	≤ 1000 КОЕ/мл
Частицы	≤ 1/мл	—	—

Кроме того, в зависимости от методов производства лабораторную воду можно классифицировать на:

• Дистиллированная вода: Дистиллированная вода — это тип чистой воды, обычно используемый в лабораториях. Она может удалить большинство загрязняющих веществ из водопроводной воды, но не может удалить летучие примеси, такие как углекислый газ, аммиак, кремний и некоторые органические соединения. Поэтому чистота дистиллированной воды низкая, с диапазоном проводимости 0,1-0,5 мкСм/см. Обычно она используется для общих лабораторных операций.
• Вода обратного осмоса: Вода обратного осмоса может эффективно удалять растворенные соли, вирусы, бактерии, коллоиды, бактериальные эндотоксины и большинство органических веществ, преодолевая многие недостатки дистиллированной воды. Высококачественные мембраны обратного осмоса могут достигать скорости опреснения около 99%, снижая проводимость до 0,05-0,5 мкСм/см. Широко используется в различных лабораторных экспериментах.
• Деионизированная вода: Деионизированная вода дополнительно очищается от воды обратного осмоса для удаления растворенных минералов, что делает ее чрезвычайно низкоионной и чрезвычайно чистой. Ее проводимость обычно составляет от 0,05 до 0,2 мкСм/см.
• Сверхчистая вода: Сверхчистая вода состоит только из молекул воды и почти не содержит ионов. Ее проводимость обычно составляет 0,055 мкСм/см или меньше. Сверхчистая вода сильно окисляется и легко загрязняется, поэтому ее следует использовать сразу после приготовления, чтобы обеспечить точность результатов эксперимента. Стандарты для ООУ (общий органический углерод), бактерий, эндотоксинов и других показателей могут различаться в зависимости от конкретных экспериментальных требований.

В общем, сверхчистая вода относится к воде типа I, деионизированная вода и вода обратного осмоса относятся к воде типа II, а дистиллированная вода относится к воде типа III. Важно отметить, что все типы лабораторной воды подвержены загрязнению бактериями и газами, такими как углекислый газ в воздухе, что может привести к вторичному загрязнению. Поэтому крайне важно поддерживать надлежащие условия хранения и минимизировать длительное воздействие воздуха.

Как очистить воду для использования в лаборатории?

• Дистиллятор для лабораторного использования

Деионизированная вода производится с использованием ионообменной системы. В этом процессе вода протекает через систему, содержащую ионообменные смолы, и ионы в воде заменяются анионами и катионами на смолах.

Лабораторные системы деионизированной воды очень эффективны, но для защиты смол входящая вода должна содержать низкие уровни окисляющих веществ, таких как железо, марганец, органические вещества и хлор. Кроме того, смолы необходимо регулярно регенерировать, а эксплуатационные расходы относительно высоки.

• Система обратного осмоса (RO) для лаборатории

В Фильтр обратного осмоса, вода продавливается через полупроницаемая мембрана под давлением, при этом примеси удерживаются благодаря избирательной проницаемости мембраны, в конечном итоге образуя воду обратного осмоса.

Процесс обратного осмоса энергоэффективен, производит воду быстро, безопасен и надежен, и не включает химические реакции. Однако лабораторные системы обратного осмоса требуют высококачественной исходной воды, поэтому требуется предварительная очистка для удаления крупных частиц, взвешенных твердых частиц и некоторых растворенных загрязняющих веществ. Кроме того, мембраны обратного осмоса необходимо регулярно заменять, а доля образующихся сточных вод относительно высока.

• Ионообменная система

Деионизированная вода производится с использованием ионообменная системаВ этом процессе вода протекает через систему, содержащую ионообменные смолы, и ионы в воде заменяются анионами и катионами на смолах.

Лабораторные системы деионизированной воды очень эффективны, но для защиты смол входящая вода должна содержать низкие уровни окисляющих веществ, таких как железо, марганец, органические вещества и хлор. Кроме того, смолы необходимо регулярно регенерировать, а эксплуатационные расходы относительно высоки.

• Лабораторные системы электродеионизации

Система электродеионизации (EDI) это технология сверхчистой воды, которая объединяет ионообменные смолы, ионселективные мембраны и технологию электродиализа для эффективного удаления ионов из воды. Ионселективная мембрана отделяет смолу и ограничивает прохождение определенных ионов. Качество получаемой воды соответствует стандартам сверхчистой воды.

В процессе EDI электрическое поле воздействует на ионообменную смолу и мембрану, заставляя ионы мигрировать из воды через ионселективную мембрану в камеру концентрации, а затем наружу, эффективно удаляя ионы из воды. Системы EDI могут производить воду чрезвычайно высокой чистоты, но требования к качеству входящей воды очень строгие и обычно требуют предварительной обработки с использованием обратного осмоса или системы деионизации.

Где в лаборатории используется очищенная вода?

Различные лабораторные эксперименты требуют разной степени чистоты воды. Ниже приведен краткий обзор областей применения различных классов очищенной воды:

Вода типа I (ультрачистая вода):

• Электрофорез
• Анализ эндотоксинов
• Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ)
• Газовая хроматография (ГХ)
• Масс-спектрометрия (МС)
• Эксперименты с высокочувствительным спектрофотометром
• Эксперименты по молекулярной биологии (например, ПЦР, секвенирование ДНК)
• Культура клеток
• Электронная микроскопия

Вода типа II (деионизированная вода, вода обратного осмоса):

• Приготовление буферов и сред
• Общие химические и биохимические анализы
• Разбавление образца
• Ферментативные реакции

Вода типа III (дистиллированная вода):

• Чистка стеклянной посуды
• Предварительная очистка и подготовка воды I и II типа
• Общие биохимические эксперименты
• Питьевая вода и рутинные аналитические эксперименты

Как выбрать лабораторные системы очистки воды?

Выбор правильной системы очистки воды лабораторного уровня требует тщательной оценки конкретных потребностей в качестве воды, качества исходной воды, системной технологии, мощности, бюджета и поставщика. В ситуациях, когда качество воды плохое, а объемы обработки невелики, дистиллятор может быть подходящим выбором. Системы обратного осмоса хорошо подходят для средних начальных и эксплуатационных затрат и могут удовлетворить различные потребности в очистке воды.

Системы ионного обмена идеально подходят для тех, кому требуется частая регенерация; их начальная стоимость умеренная, но эксплуатационные расходы высоки из-за необходимости регенерации смолы и обслуживания. Системы электродеионизации (EDI) подходят для средних и крупных применений, которым требуется постоянно высокочистая вода. Хотя системы EDI не требуют химической регенерации и имеют более низкие эксплуатационные расходы, они имеют более высокую начальную стоимость и строгие требования к качеству входящей воды.

Часто задаваемые вопросы:

1)Чем водопроводная вода отличается от чистой воды?

Водопроводная вода может удалять вредные микроорганизмы, взвешенные частицы и тяжелые металлы, но скорость удаления растворимых минералов относительно низкая. Водопроводная вода в основном используется для обеспечения ежедневной безопасной водой. Напротив, очищенная вода имеет очень низкое содержание ионов и в основном используется в профессиональном производстве.

2) Какова формула химии чистой воды?

Химия чистой воды — это просто H2O, что показывает, что вода состоит из одного атома водорода и двух атомов кислорода.