Nước siêu sạch và máy lọc nước siêu sạch trong phòng thí nghiệm

Nước siêu sạch là nguyên liệu thô thiết yếu làm nền tảng cho rất nhiều các ứng dụng khoa học và y tế – tầm quan trọng của nó không bao giờ được đánh giá thấp, từ rửa các dụng cụ thủy tinh cho đến sản xuất.

Quan Niệm Về Nước Sạch và Nước Bẩn

- Trong sinh hoạt nước máy là nước sạch nhưng trong nghiên cứu khoa học và sản xuất công nghiệp thì nước máy là loại nước ô nhiễm nặng bởi các chất hữu cơ, vô cơ, các chất không hòa tan, và cả vi sinh vật.

- Các phân tích thực nghiệm liên quan đến các nguyên tố và hợp chất ở nồng độ trong khoảng phần tỷ (µg/l) và có thể thấp hơn thì các “chất gây ô nhiễm” sẽ gây ảnh hưởng tiêu cực đến kết quả phản ứng hóa học của các “chất gây ô nhiễm” với các chất khác, bao gồm chất đang được phân tích.

- Các chất gây ô nhiễm phổ biến được tìm thấy trong nước máy thuộc 7 loại chính (thiết kế bảng bên dưới)

+ Các hạt rắn lơ lửng

+ Chất dạng keo

+ Các hợp chất vô cơ hòa tan

+ Các hợp chất hữu cơ hòa tan

+ Vi sinh vật

+ Chất gây sốt nội sinh

+ Khí hòa tan

Phân Loại Nước Sạch

- Nhiều tổ chức có hệ tiêu chuẩn nước sạch cho các ứng dụng khác nhau. Phòng thí nghiệm lâm sàng thì có tiêu chuẩn của Viện Tiêu Chuẩn Phòng Thí Nghiệm và Lâm Sàng (Clinical and Laboratory Standards Institute – CLSI). Đối với phân tích hóa học và các thử nghiệm vật lý, các yêu cầu đối với nước tuân theo các tiêu chuẩn do Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (American Society for Testing andMaterials – ASTM) đưa ra. Ngoài ra các phòng thí nghiệm dược thì sẽ theo tiêu chuẩn của Dược Điển (USP, EP, JP,etc), tiêu chuẩn của nước theo Tổ Chức Tiêu Chuẩn Quốc Tế sẽ có ISO 3696:1987.

- Tiêu chuẩn ASTM cho nước cấp trong phòng thí nghiệm ASTM D1193-06 (2011)

 

- Ngoài ra tiêu chuẩn ASTM còn quy định thêm Type A, B và C cho các tiêu cuẩn nước Type I, II, III và IV khi mức vi khuẩn cần được kiểm soát.

- Các mức độ nước siêu sạch khác nhau được yêu cầu cho các mục đích ứng dụng khác nhau và nước được sử dụng phải được xác định phù hợp với mục đích nó đã sử dụng. Nhiều ứng dụng có thể yêu cầu các phương pháp lọc bổ sung như loại bỏ enzyme nuclease cho các ứng dụng sinh học phân tử.

Các ứng dụng phổ biến và các tiêu chuẩn nước liên quan

Các Phương Pháp Làm Sạch Nước

- Có nhiều phương pháp được sử dụng để làm sạch nước từ hệ thống nước máy cho ra nước sạch tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm. Tổng quan thì sẽ có 5 công nghệ phổ biết nhất hiện nay

+ Chưng cất (Distillation)

+ Khử ion hay còn gọi là khử khoáng hoặc trao đổi ion (Deionisation, Demineralization, Ion Exchange)

+ Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis)

+ Lọc (Filtration)

+ Quá trình oxy hóa quang hay phương pháp dùng tia cực tím (Photo-oxidation, UV light)

- Mỗi công nghệ đều có ưu và nhược điểm riêng trong việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm tùy thuộc vào chi phí và yêu cầu sử dụng. Không có phương pháp duy nhất nào lý tưởng trong mọi trường hợp và không có phương pháp nào có khả năng tạo ra nước có độ tinh khiết cao nhất (Nước loại 1) nếu sử dụng riêng biệt.

Cách chọn hệ thống lọc nước phù hợp

- Mặc dù nước được phân ra làm 4 loại theo ASTM (Type I, II, III, và IV), các phòng thí nghiệm phân nước ra làm 2 loại, nước siêu sạch (nước siêu tinh khiết) và nước dùng thường.

- Nước dùng thông thường là nước từ hệ thống lọc nước tĩnh, khử ion hoặc RO, dùng trong các quy trình thông thường trong phòng thí nghiệm. Nước siêu sạch được sử dụng cho các ứng dụng quan trọng và thường qua một loạt các bước lọc bằng các kỹ thuật khác nhau để cho ra nước siêu sạch. Trong phòng thí nghiệm của phân tích lâm sàng, sinh học phân tử, phân tích hóa học, sẽ có những yêu cầu với chất lượng nước tùy vào yếu tố nào là quan trọng trong việc phân tích. Nhà khoa học có trách nhiệm xác định nước có phù hợp với dự kiến hay không.

Thiết Kế Của Máy Lọc Nước Siêu Sạch

- Các công nghệ làm sạch nước đều có những ưu điểm và hạn chế. Một số công nghệ có thể loại bỏ phần lớn tạp chất, một số khác thì hữu hiệu khi loại bỏ hoàn toàn những những chất ô nhiễm cụ thể. Vì lí do đó, để loại bỏ các chất gây ô nhiểm và để cho ra chất lượng nước đáp ứng cho ứng dụng cụ thể, cần phải kết hợp nhiều công nghệ.

- Mỗi hệ thống sẽ yêu cầu công đoạn tiền xử lý để loại bỏ các hạt bụi, Clo hoặc Cloramin, có thể cả Canxi và Magiê. Hệ thống sẽ qua quy trình thẩm thấu ngược để loại bỏ chất keo nhũ và các hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân tử cao và hơn 90% lượng ion. Nước từ hệ thống tiền xử lý này sẽ được chứa trong bể chứa cục bộ trong hệ thống lớn cho phòng thí nghiệm hoặc toàn bộ tòa nhà. Nước qua giai đoạn này vẫn sẽ tồn tại một số chất hữu cơ, ion, vi khuẩn và các mảnh tế bào, carbon dioxide và oxy hòa tan

- Tiếp theo nước được xử lý bằng một hoặc nhiều kỹ thuật tùy thuộc vào độ tinh khiết cần thiết. Kỹ thuật trao đổi ion hoặc điện cực để loại bỏ các ion; dùng than hoạt tính để hoặc các chất hấp thụ khác để loại bỏ các hợp chất hữu cơ; Tia UV để diệt vi khuẩn và oxy hóa các hợp chất hữu cơ còn sót lại; vi lọc loại bỏ các hạt và vi khuẩn, siêu lọc loại bỏ các nội độc tốt và các enzyme.