اختلافات نظام تنقية المياه المختبرية

تعد جودة مياه المختبر أمرًا بالغ الأهمية للنتائج التجريبية ، وإعداد العينة ، وغيرها من العمليات. هناك العديد من أنواع المياه المختبرية ، واختيار المياه المناسبة يمكن أن يمنع العمل الضائع. يمكن لأنظمة تنقية المياه إزالة مختلف الملوثات من الماء لإنتاج مياه نقية لتطبيقات مختلفة. يرجى التأكد من أن المياه المستخدمة في المختبر لها مستوى نقاء مناسب لتطبيقك المحدد. مواصلة القراءة للتعرف على الاختلافات بين أنواع مختلفة من مياه المختبر ، وأنواع شائعة من المياه المستخدمة ، وطرق تنقية المياه.

الملوثات الشائعة في المياه الطبيعية

تشمل الملوثات الشائعة في مياه الصنبور الغازات ، والإنزيمات (مثل النيوكليز والبروتياز) ، والكائنات الحية الدقيقة (مثل البكتيريا والفيروسات) ، والمواد العضوية ، والغرويات ، والأيونات غير العضوية. يهدف تصميم أنظمة تنقية المياه إلى إزالة أنواع محددة من الملوثات بشكل فعال لتطبيقات معينة. تشمل الاختلافات الرئيسية بين أنظمة التنقية المختلفة سعة الخزانات ، ومعدل إنتاج المياه ، ومعايير جودة المياه ، وقابلية التوسع في النظام ، وتردد الصيانة ، وما إذا كان يتم دعم استخراج المياه عن بُعد.

ما هي الملوثات الأكثر شيوعًا في مياه المختبر

تشمل ملوثات المياه الشائعة الغازات والكائنات الحية الدقيقة والإنزيمات والغرويات والمواد غير العضوية والمواد العضوية.

المواد العضوية (مثل بقايا المذيبات ، تتبع الكربون العضوي)

الكائنات الحية الدقيقة (مثل البكتيريا والفيروسات ومنتجاتها الأيضية)

أيونات غير عضوية (مثل الصوديوم والكالسيوم والكلور والنترات وما إلى ذلك)

الجسيمات والغرويات

الغازات المذابة (على سبيل المثال ، CO₂ ، O₂)

الإنزيمات ومخلفات الحمض النووي (وخاصة الاهتمام في تجارب البيولوجيا الجزيئية)

كيف يزيل نظام تنقية المياه الملوثات من مياه المختبر

تستخدم أنظمة المياه النقية في المختبر مجموعة متنوعة من التقنيات المختلفة لإزالة الملوثات من المياه الواردة ؛ كل تقنية لها مزايا وقيود مختلفة. بالنسبة للتطبيقات الهامة التي تتطلب المياه الفائقة ، قد تقوم المختبرات بتطوير أنظمة تنقية متعددة المراحل تجمع بين تقنيات الترشيح أو الامتزاز المتعددة.

كيفية تقييم وتحديد نقاء مياه المختبر

الموصلية المائية

الموصلية هي وحدة تستخدم لقياس جودة المياه النقية ، مما يشير إلى قدرة السائل على سلوك الكهرباء وتعكس تركيز الأيونات في الماء. تشير الموصلية المائية إلى الموصلية الكهربائية للحل بين قطبين متوازيين في 1 سم مكعب من الماء عند 25 درجة مئوية ، كما أنه مقياس غير مباشر لمحتوى الملح الذائب في الماء.

مقاومة الماء

المقاومة هي مؤشر على الموصلية الكهربائية لمياه المختبر. تشير المقاومة العالية إلى انخفاض الموصلية. يمكن استخدام المقاومة لقياس محتوى الأيونات في الماء ويتم توظيفها لتقييم المياه الفائقة.

معدل تحلية المياه

يستخدم معدل تحلية المياه في المقام الأول لتقييم أداء أغشية التناضح العكسي في أنظمة المياه الفائقة. عادةً ما يتجاوز معدل تحلية المياه من أغشية الصف الأول 97 ٪.

محتوى المركب العضوي

يعكس تركيز الكربون في الماء محتوى المركبات العضوية المؤكسدة في الماء ، تقاس في PPM أو PPB.

التلوث البيولوجي

يعد وجود الملوثات البيولوجية مثل البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة الأخرى في الماء غير المعالج قضية شائعة. يمكن الحفاظ على المستويات البكتيرية في مستويات منخفضة من خلال الترشيح ، وعلاج الأشعة فوق البنفسجية ، وحلول التعقيم.

الجزيئات الغروية

يمكن أن تسبب الجزيئات المعلقة (مثل الحديد والألمنيوم والسيليكا) تعكر الماء ، لذلك يجب ترشيحها من مياه المختبر قدر الإمكان.

TDS

يشير TDS (المواد الصلبة المذابة الكلية) إلى المادة العضوية الواردة في الماء بعد إزالة الجزيئات المعلقة والغرويات وتبخر الماء. يتم التعبير عنه عادة في جزء في المليون أو ملغ/لتر. يمكن استخدام مقياس TDS للكشف ، ويعكس أيضًا محتوى الأيونات في الماء.

طرق تنقية المياه المختبرية

1. التقطير: هذه هي أبسط طريقة لتنقية المياه ، والتي تتضمن الماء المغلي في قارورة متصلة بملف التبريد. يقوم ملف التبريد بتكثيف بخار الماء إلى شكل سائل ، ثم يتم جمعه في دورق أو خزان تخزين منفصل. التقطير يمكن أن يزيل مختلف الملوثات.

2. أيون تبادل: هذه عملية تعتمد على الجاذبية حيث تتخلل المياه لأسفل من خلال عمود عمودي مملوء بخرز راتنجات التبادل الأيوني. تزيل طريقة التنقية المنخفضة التكلفة هذه بشكل فعال أيونات مشحونة غير عضوية من الماء الوارد ولكن لا يمكنها إزالة المركبات العضوية أو الكائنات الحية الدقيقة. عادة ما يتم استخدام التبادل الأيوني كخطوة للمعالجة قبل مزيد من ترشيح المياه.

3. الكربون المنشط: عملية ترشيح مصممة لإزالة الجزيئات العضوية من الماء الوارد. ومع ذلك ، لا يمكن لمرشحات الكربون المنشط إزالة الأيونات أو الجسيمات أو الغرويات غير العضوية من الماء.

4. الترشيح الفائق: يزيل الترشيح الفائق بشكل فعال معظم الكائنات الحية الدقيقة والجزيئات من الماء الوارد. إنها طريقة فعالة لإزالة البكتيريا والفيروسات من الماء. ومع ذلك ، لا يتم ترشيح الجزيئات العضوية والأيونات غير العضوية.

5. التناضح العكسي: التناضح العكسي يزيل جميع أنواع الملوثات. ويستخدم غشاء شبه قابل للنفاع لإزالة الشوائب من الماء. التناضح العكسي هو طريقة تنقية المياه فعالة للغاية وفعالة نسبيا.

6. تطهير الأشعة فوق البنفسجية (UV): يستخدم ضوء الأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي للتغلب على الكائنات الحية الدقيقة. بالإضافة إلى قتل الكائنات الحية الدقيقة المختلفة ، يمكن للضوء فوق البنفسجي (الطول الموجي 254 نانومتر) أكسدة المركبات العضوية ، مما يقلل من إجمالي محتوى الكربون العضوي (TOC) في الماء إلى أقل من 5 جزء في المليون (أجزاء لكل مليار). ومع ذلك ، لا يمكن للضوء فوق البنفسجي إزالة الغرويات أو الجزيئات أو أيونات غير عضوية من الماء.

أنواع المياه شائعة الاستخدام في المختبرات

1. الماء المقطر

النوع الأكثر استخدامًا من الماء النقي في المختبرات. يزيل الماء المقطر معظم الملوثات من ماء الصنبور ، ولكن لا يمكن إزالة الشوائب المتقلبة مثل ثاني أكسيد الكربون والسيليكا والأمونيا وبعض المركبات العضوية. الماء المقطر الطازج معقم ، لكن البكتيريا يمكن أن تتضاعف بسهولة بعد التخزين.

2. الماء منزوع الأيونات

يستخدم الماء منزوع الأيونات راتنجات التبادل الأيوني لإزالة الأنيونات والكاتيونات من الماء ، ولكن تظل المركبات العضوية القابلة للذوبان في الماء.

3. ماء التناضح العكسي

يتم إنتاج ماء التناضح العكسي عندما تمر جزيئات الماء عبر غشاء التناضح العكسي تحت الضغط لتصبح ماءًا نقيًا. يتغلب ماء التناضح العكسي على العديد من عيوب الماء المقطر والماء منزوع الأيونات. باستخدام تقنية التناضح العكسي ، فإنه يزيل الأملاح الذائبة ، والرووانين ، والبكتيريا ، والفيروسات ، والسموم الداخلية البكتيرية ، ومعظم الشوائب العضوية من الماء.

4. الماء الفائق

عادة ما تكون الموصلية للمياه الفائقة إلى أقل من 0.055 µs/سم ، مما يشير إلى مستويات منخفضة للغاية من الأيونات الذائبة والشوائب. بعد علاج منزوع الأيونات ، تتم إزالة جميع الأيونات تقريبًا ، بما في ذلك الكاتيونات مثل الصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم ، وكذلك الأنيونات مثل الكلوريد والكبريتات.

أنواع مياه المختبر

الصف الأول (المياه الفائقة):

تعتبر مياه الدرجة الأولى ، المعروفة أيضًا باسم المياه الفائقة ، أعلى مياه مختبر نقاء متوفرة. إنه مناسب للتطبيقات الأكثر أهمية والإجراءات التحليلية المتقدمة. هذا النوع من الماء لديه أعلى نقاء ومستويات منخفضة للغاية من الملوثات العضوية وغير العضوية. عادة ما يتم علاجها باستخدام ترشيح الكربون وتكنولوجيا RO. تزيل عملية التناضح العكسي (RO) ما يقرب من 95 ٪ من الملوثات من مياه التغذية.

وهي مناسبة لعمليات الحساسية عالية الحساسية مثل كروماتوجرافيا السائل عالية الأداء (HPLC) ، وقياس كتلة البلازما المقترن بشكل حافل (ICP-MS) ، والتطبيقات الجزيئية والميكروبيولوجية.

الصف الثاني (الماء النقي):

عادةً ما يتم إنتاج هذا الماء من النوع الثاني من خلال مزيج من التناضح العكسي وتبادل الأيونات أو طرق غسيل الكلية (EDI). إنه يزيل المكونات غير العضوية بشكل فعال من الماء ، مما يزيد من مقاومته. النوع الثاني من الماء أقل نقية من الماء الأول ولكن لا يزال يحافظ على مستوى عال من النقاء. النوع الثاني من المياه مناسبة للتطبيقات المختبرية العامة ، بما في ذلك إعداد وسائط الثقافة ، وحلول PH ، والمخازن المؤقتة. نقاءها أقل من النوع الأول ، ولكنه يكفي لتلبية متطلبات العديد من المهام الروتينية. عادةً ما يتم استخدام الماء الثاني كمواد وسيط ما قبل المعالجة لأنظمة التنقية المنتجة من النوع الأول.

يمكن أيضًا استخدامه للتطبيقات التالية:

الممارسات المختبرية العامة

التحليل الميكروبي والتحضير

الكيمياء الكهربائية

مطياف الامتصاص الذري للهب

قياس الطيف العام

يمكن أن يكون بمثابة مياه التغذية لإنتاج المياه من النوع الأول.

الصف الثالث المياه

يتم إنتاج مياه من الدرجة الثالثة ، والمعروفة أيضًا باسم RO Water ، باستخدام تكنولوجيا تنقية التناضح العكسي. من بين جميع أنواع المياه النقية ، يتمتع بأقل نقاء ويستخدم عادة للتطبيقات غير الحرجة مثل تنظيف الأواني الزجاجية وحمامات الماء والعلم التلقائي وحمامات التدفئة. يمكن أيضًا استخدامها كمياه تغذية لإنتاج المياه من الدرجة الأولى والصف الثاني.

خاتمة

سيؤدي فهم المتطلبات المحددة لعمليات المختبر الخاصة بك إلى إرشادك في اختيار النوع المناسب من الماء ، وبالتالي نظام تنقية المياه المناسب. تقييم احتياجات المختبر الخاصة بك لأنواع مختلفة من المياه من أجل اختيار نظام من شأنه أن يوفر وقت ومساحة المختبر. توفر بعض الأنظمة مياه من النوع 1 فقط ، بينما يمكن للآخرين إكمال عملية التنقية بأكملها لتحقيق مواصفات جودة المياه المطلوبة.