Главная особенность воды — самого распространенного вещества в живой природе — заключается в строении ее молекулы: полярное распределение зарядов и способность формировать разветвленную сеть водородных связей превращают воду в универсальный растворитель.
Эта же особенность вызывает и главную сложность: в природе невозможно встретить чистую воду, так как она постоянно соприкасается со всевозможными твердыми, жидкими и газообразными веществами. Вследствие их растворения, природные и сточные воды представляют собой сложные многофазные многокомпонентные системы, содержащие целый ряд минеральных соединений и органических веществ, в том числе загрязнителей естественного и искусственного происхождения. Но когда речь заходит о науке, в том числе о лабораторных исследованиях, где малейшие примеси могут повлиять на результат, перед нами встает задача получения воды, свободной от всех примесей, — то есть воды, рожденной в системе высокотехнологической очистки.
Таким образом, точность и надежность лабораторных исследований зависит не только от квалификации сотрудников и исправности оборудования, но и от качества реагентов, в частности воды, которая должна удовлетворять потребностям лаборатории.
Для приведения воды в соответствие стандартам применяются разнообразные способы очистки. В статье приведены методы очистки, правила хранения, классификация типов чистоты лабораторной воды, а также способ оптимизации водоподготовки с помощью современных мебельных решений бренда Viking ЛАБ группы компании «Диполь».
Вода как основа лабораторной работы
В лаборатории вода является одним из ключевых реагентов: входит в состав растворов, используется для ополаскивания лабораторной посуды, обеспечивает работу приборов различного назначения. Как говорилось выше, для обеспечения достоверности и воспроизводимости результатов исследований и экспериментов реактивы должны быть свободны от посторонних примесей, ведь даже небольшое количество нерастворимых солей, ионов металлов или микрочастиц пластика способно привести к искажению результатов или повреждению дорогостоящего оборудования.
Обеспечение качества воды — не формальность, а фундамент достоверности любых исследований, поэтому требования к качеству воды строго регламентируются нормативными документами, которые устанавливают предельно допустимые значения содержания примесей (в зависимости от назначения). Таким образом, вода должна соответствовать следующим международным и отечественным стандартам:
· ISO 3696:1987. Water for analytical laboratory use — Specification and test methods.
· ГОСТ 52501-2005. Вода для лабораторного анализа. Технические условия.
· ГОСТ Р 58144-2018. Вода дистиллированная. Технические условия.
· ASTM D1193-06(2011). Standard Specification for Reagent Water.
· CLSI C3-A4. Preparation and Testing of Reagent Water in the Clinical Laboratory; Approved Guideline — Fourth Edition.
Перечисленные документы регламентируют допустимое количество примесей и определяю классы чистоты, их различия и сферы применения.
Очищенная вода: классификация и применение
Ключевыми параметрами в оценке степени чистоты воды считаются удельная электропроводность (УЭП (мкСм/см) или обратная ей величина — удельное электрическое сопротивление), содержание общего органического углерода (TOC, мкг/л), содержание бактерий и эндотоксинов.
Обобщив действующие классификации, можно выделить следующие типы чистоты:
· Тип I — сверхчистая вода. Характеризуется наивысшим удельным сопротивлением (минимальная проводимость), очень низким содержанием общего органического углерода (ТОС), практически полным отсутствием бактерий и эндотоксинов. Применяется для проведения анализов сверхчувствительными методами (высокоэффективная жидкостная хроматография, газовая хроматография, масс-спектрометрия, молекулярная биология (ПЦР, клонирование), иммуноферментный анализ (ИФА) и др.), приготовления сверхчувствительных реагентов и растворов, в работе с полупроводниками и в чистых помещениях.
· Тип II — деионизированная, аналитическая вода. Имеет низкое удельное сопротивление (высокую проводимость) из-за удаления большинства ионов (солей). Низкое содержание органических веществ и микроорганизмов. Подходит для приготовления буферных растворов, питательных сред для микробиологии, проведения общих химических анализов, где не требуется сверхчистая вода, а также используется для посудомоечных установок, автоклавов и другого лабораторного оборудования.
· Тип III — общелабораторная, очищенная вода. Содержит значительное количество растворенных солей, органических веществ и микроорганизмов. Используется в основном для мытья лабораторной посуды (в ручном режиме или для автоматических моек), питания парогенератора или стерилизатора, питания для более продвинутых систем очистки воды (получения I или II класса чистоты). Не пригодна для точных аналитических методов.
· Тип IV — выделяется некоторыми классификациями. Предназначается только для технических целей, а также для систем орошения.
В зависимости от целевого назначения воды применяются различные подходы к ее подготовке: если для базовых нужд, таких как мойка посуды, достаточно одного этапа очистки, то для получения сверхчистой воды используется комбинация различных технологий очистки для эффективного удаления примесей.
Методы очистки воды
Для получения лабораторной воды установленных типов используют различные физико-химические методы. Очистка воды может быть разделена на два основных этапа: подготовительный этап, в ходе которого удаляется основное количество примесей, и так называемый финишный — этап дочистки, где удаляются оставшиеся примеси до получения сверхчистой воды.
Распространены следующие эффективные способы получения чистой воды:
· Дистилляция (перегонка) и бидистилляция. Вода нагревается, пар конденсируется в отдельной камере и охлаждается. Таким образом получается жидкость, свободная от минералов, нелетучих органических веществ и твердых частиц. Дистиллированная вода обычно соответствует III и II типу. При бидистилляции происходит повторная дистилляция, в результате которой вода избавляется от растворенных газов.
· Ионный обмен (деионизация). Вода проходит через колонки со специальными ионообменными смолами. При прохождении воды через слой ионообменной смолы происходит удаление ионизированных загрязнений за счет обмена на ионы Н+ и ОН–. Данный метод позволяет достичь максимально высокого удельного сопротивления, однако не удаляет бактерии и неионную органику.
· Электродеионизация. В процессе происходит обмен и перенос ионов, содержащихся в воде, а также под действием наложенного электрического поля одновременно и восстановление (регенерация) смол.
· Обратный осмос. Жидкость под давлением пропускают через полупроницаемую мембрану, которая позволяет удалить большинство самых разнообразных примесей. Ионы удаляют мембраной в зависимости от их заряда, размера и гидратации. Метод используется для получения воды III класса чистоты и является наиболее экономичным и эффективным этапом предварительной очистки перед получением сверхчистой воды.
· УФ-очистка. Наиболее распространенный метод удаления бактерий в воде. Основан на воздействии ультрафиолетовых лучей с длиной волны 200–300 нм на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. В результате такого облучения происходит деактивация микроорганизмов, предотвращается их рост. Это обязательный этап для получения сверхчистой воды.
Правила хранения очищенной воды
Подготовленную очищенную воду рекомендуется использовать сразу после получения, чтобы не тратить время на повторные процедуры очистки и проверки. В случаях, когда жидкость требуется хранить, необходимо соблюдать следующие правила:
· использовать только стерильные герметичные контейнеры;
· регулярно проверять качество полученной воды на протяжении всего сроках хранения;
· использовать для хранения жидкости определенной степени чистоты одну и ту же емкость.
Для бесперебойной работы лаборатории важно обеспечить стабильный доступ к воде требуемого типа чистоты, что может быть реализовано либо с помощью системы прямых коммуникаций для немедленного использования (системы очистки), либо путем создания расчетного запаса и хранения очищенной воды в соответствии с вышеизложенными правилами.
Оптимизация водоподготовки в лаборатории
Современные лаборатории стремятся к повышению эффективности работы, безопасности, гибкости, мобильности и эргономике. Это отражается в изменении планировки и дизайна, способствует внедрению новых технологий и подходов к организации рабочего пространства.
Компания «Диполь» предлагает готовое решение оптимизации процесса водоподготовки в лаборатории, удовлетворяющее перечисленным требованиям — столы-мойки ДЕ-СМ «Дельта» VIKING LAB с интегрированной системой очистки воды. В установке сочетается метод обратного осмоса с технологией ионообмена, что позволяет легко удалить из воды нежелательные минералы, получая деминерализованную воду. В конструкции столов-моек «Дельта» предусмотрено скрытое размещение фильтрационных блоков — они сохраняют рабочее место свободным и упрощают доступ к системе.
Непрерывная подача очищенной воды в режиме реального времени позволяет рабочим процессам оставаться стабильными, а продуманные мебельные решения обеспечивают комфорт, безопасность и легкость сервисного обслуживания самой системы водоподготовки.
Создание надежной системы водоподготовки, соответствующей международным стандартам, в сочетании с грамотным проектированием лабораторного пространства и использованием современных износостойких материалов — это инвестиция в успешную работу лаборатории, безопасность персонала и долговечность дорогостоящего оборудования. В этом заключается комплексный подход к работе ГК «Диполь», гарантирующий бесперебойную деятельность лаборатории в условиях растущих требований к качеству и точности исследований.
