Современные системы получения воды аналитического качества как эффективная замена классических аквадистилляторов

Получение очищенной воды является важнейшим процессом в работе любой лаборатории. Вода используется для приготовления рабочих растворов, ополаскивания лабораторной посуды, в процессе пробоподготовки, для питания различных лабораторных приборов и аппаратов. По степени очистки воду можно разделить на несколько типов:

  • Вода I типа (сверхчистая). Сверхчистая вода с удельным сопротивлением 18,18 МОм*см при +25 °C (вода 1 типа по ASTM, CLSI, ISO 3696, CAP). Вода данного типа применяется при проведении методик атомно-абсорбционной (ААС) и оптико-эмиссионной (ОЭС) спектроскопии, высокоэффективной жидкостной (ВЭЖХ) и газовой (ГХ) хроматографии, капиллярного электрофореза и других аналитических методов при определении следовых количеств веществ и элементов.
  • Вода II типа.  Вода качества бидистиллята с удельной электропроводностью не более 1 мкСм/см при +25 °C (вода для лабораторного анализа степени чистоты 2 по ГОСТ 52501-2005, вода 2 типа по ASTM, CLSI, ISO 3696, CAP). Вода данного типа наиболее востребована в лаборатории. Она применяется для приготовления растворов реагентов и микробиологических сред, для питания паровых стерилизаторов, при работе на различном лабораторном оборудовании, а также для приготовления сверхчистой воды 1 типа.
  • Вода III типа. Вода качества дистиллята с удельной электропроводностью не более 5 мкСм/см при +20 °C (вода дистиллированная по ГОСТ 6709-97, вода 3 типа по ASTM, CLSI, ISO 3696, CAP). Без воды данного типа трудно представить работу лаборатории. Она используется для приготовления растворов (к которым не применяются особые требования), для питания автоклавов, парогенераторов, моечных машин, для дальнейшего приготовления воды 1 типа, при подготовке лабораторной посуды к анализам.
  • Вода для инъекций. Вода с удельной электропроводностью не более 1,1 мкСм/см при +20 °C, стерильная, апирогенная (вода для инъекций по ФС 2.2.0019.15 и EP 8.0 изд. 2014).  Вода данного типа используется в микробиологии, биотехнологии, молекулярной биологии, применяется для финишного ополаскивания посуды и инструментов, для приготовления растворов.
  • Вода очищенная. Вода с удельной электропроводностью не более 4,3 мкСм/см при +20 °C (вода очищенная по ФС 2.2.0020.15 и EP 8.0 изд. 2014). Может применяться для приготовления воды для инъекций, в работе биохимических анализаторов, при производстве реактивов и нестерильных лекарственных средств, для приготовления растворов реактивов и в процессе пробоподготовки.

Методы получения очищенной воды

Аквадистиллятор АДЭа-4 СЗМО

Для очистки воды в лаборатории чаще всего используется принцип дистилляции, т.е. нагрев и перевод в газообразное состояние с последующей конденсацией. Воду, полученную данным способом, называют дистиллированной, а приборы для ее получения – аквадистилляторами. Для работы, аквадистиллятор требуется подключить к системе питьевого водоснабжения и источнику электроэнергии. Следует отметить, что данные приборы отличаются большим расходом воды на охлаждение и высоким потребление электроэнергии. К примеру, дистиллятор ДЭ-4М, производительностью 4 л/час, имеет мощность 3 кВт, а на охлаждение и питание требуется около 40 литров водопроводной воды в час.

Полученная с помощью дистилляции вода имеет удельную электропроводность на уровне 2-5 мкСм/см, что в пересчете на солесодержание соответствует концентрации примерно 1,5-3,5 мг/л. Такая вода относится к 3 типу, использовать ее для приготовления растворов при высокоточном химическом анализе, конечно же, нельзя.

Система получения обессоленной воды Аквалаб AL. (1) Блок предварительной очистки БПО-3 в комплекте с AL-1, AL-2 (2) Блок предварительной очистки БПО-4 в комплекте с AL-4

Для получения воды с более низким значением удельной электропроводности применяют современные многоступенчатые системы водоочистки, основанные на сочетании нескольких физико-химических процессов. Основой таких систем является процесс обратного осмоса, при котором происходит фильтрация воды через специальные мембраны под давлением. Мембраны пропускают растворитель и задерживают молекулы и ионы растворенных веществ. Метод обратного осмоса позволяет задержать более 90% растворенных солей, все взвеси и бактерии. Применяемые в системах очистки мембраны устойчивы в широком диапазоне значений рН и имеют достаточно долгий срок службы.

Однако, при применении метода обратного осмоса, большое значение имеет качество исходной воды. По некоторым показателям она должна быть чище питьевой воды. Перед подачей воды в блок обратного осмоса рекомендуется предварительно очистить ее от механических примесей, мутности, коллоидных частиц, а также соединений образующих на поверхности мембраны трудноудаляемые осадки.  Для очистки воды от указанных примесей используется так называемый блок предварительной подготовки (очистки). Если же исходная вода соответствует требования СанПиН 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая», то допускается ее подача в систему мембранной фильтрации без предварительной очистки. Но стоит помнить, что чем хуже качество подаваемой воды, тем меньше ресурс работы системы без смены картриджей.

Помимо метода обратного осмоса для получения обессоленной воды применяются технологии ионного обмена и электродеионизации, УФ облучение и др. В моделях систем очистки воды разных производителей применяемые технологии и конструкция приборов могут отличаться, но основной любой системы является метод обратного осмоса.

Преимущества мембранных систем очистки воды перед аквадистилляторами

Для сравнения эффективности и особенностей в работе систем фильтрации и классических аквадистилляторов будет рассмотрена модель Аквалаб AL-1 предназначенная для получения воды II типа производительностью 6 л/час. Напомним, что метод дистилляции, применяемый в моделях ДЭ, АДЭ, АЭ и др., позволяет получать воду соответствующую III классу, т.е. имеющую большее количество примесей. Двойная дистилляция позволяет получать воду, соответствующую II типу, для этого могут быть применены стеклянные бидистилляторы БС, производимые компанией «Химлаборприбор». Но, стоит иметь ввиду, что с помощью метода дистилляции, даже в теории, невозможно получение сверхчистой воды I типа с удельным сопротивлением 18,18 МОм*см.  Максимально возможное значение, которое достигается 42-х кратной перегонкой, составляет 16,4 МОм*см при 25 гр.С, полученная таким методом вода, называется «водой Кальрауша».

Установки серии Аквалаб производятся в России компанией «Медиана-Фильтр». Модель AL-1 может поставляться в модификации AL-1 Plus для получения обессоленной сверхчистой воды I типа. Также существует возможность поставки моделей с производительностью 12 и 24 л/час.

Полный перечень установок для получения обессоленной воды серии Аквалаб приведен в таблице.

Модель Произ-сть, л/ч Тип получаемой воды
Лабораторного назначения Фарм. назначения
III тип II тип I тип Очищенная Для инъекций
AL-1 6

Да

Да Нет Да

Нет

AL-2 12
AL-4 24
AL-1 Double 6

Да

Да Нет Да

Нет

AL-2 Double 12
AL-4 Mobil 45

Да (5…30 мкСм/см)

Нет Нет Нет

Нет

AL-6 Mobil 65
AL-10 Mobil 60
AL-20 Mobil 120
AL-1 Plus 6

Да

Да Да Да

Нет

AL-2 Plus 12
AL-4 Plus 24
AL-2 EDI 6

Нет

Да Да Да

Нет

AL-4 EDI 12
AL-1 UF 6

Да

Да Нет Да

Да

AL-2 UF 12
AL-4 UF 24

Как видно из таблицы, модель AL-1 может быть использована в лаборатории для получения воды качества дистиллированной и бидистиллированной. Применение данной системы позволяет избежать основных эксплуатационных проблем классических аквадистилляторов:

  • Высокие затраты при эксплуатации дистилляторов. Данная проблема является основной, т.к. работа аквадистиллятора сопряжена с большим потреблением воды на охлаждение (20-25 л на 1 л) и высоким энергопотреблением (около 0,75 кВТ*ч на 1 л). Модели с производительностью больше 10 л/час работают от сети 380В, что для многих лабораторий становится проблемой. При нестабильном напряжении сети резко падает производительность, возможно срабатывание автоматов, так называемое «выбивание пробок», при большой нагрузке на сеть;
  • Нестабильное качество получаемой воды. При использовании метода дистилляции возможно попадание в дистиллят летучих органических веществ, углекислоты. Удельная электропроводность получаемой воды на уровне 2-5 мкСмсм, невозможность получения сверхчистой воды I типа даже при многократной дистилляции. Отсутствует автоматический контроль качества получаемой воды;
  • Необходимость периодической промывки и удаления накипи с ТЭНов. Данная проблема особенно актуальна при использовании воды с повышенной жесткостью (солей кальция и магния);
  • Длительное время выхода на рабочий режим. Требуется около 30 минут для выхода на рабочий режим. У некоторых моделей этот показатель может быть выше или ниже, но в любом случае требуется определенное время на нагрев, испарение и конденсацию воды;
  • Высокая температура получаемой воды. Стоит отметить, что иногда это может являться проблемой, т.к. перед использованием воды ее приходится охлаждать. Температура воды после дистилляции около 80 гр.С.

Использование мембранных систем очистки воды исключает все вышеперечисленные проблемы. Приборы имеют современный дизайн, изготавливаются из качественных материалов, процесс работы автоматизирован. Для стабильной работы системы требуется периодическая замена фильтрующих элементов (картриджей), но учитывая относительно невысокую их стоимость, экономическая выгода существенно выше, чем при использовании классических аквадистилляторов.

Сравнение основных характеристик систем AL-1 и аквадистилляторов

Характеристика Al-1 ДЭ-4 ДЭ-10
Производительность, л/ч 6 4 10
Потребляемая мощность, КВт 0,05 3 9
Водопотребление, л/ч 12 40 250
Тип получаемой воды III, II III III
Питание от сети, В 220 220 380
Себестоимость 1 литра воды с учетом расходных материалов, руб.* 1,84 6,00 6,88
Ориентировочная стоимость прибора, тыс.руб 100 30 40

*Учтена стоимость электроэнергии за 1 КВт = 5,7 р., забора и слива воды за 1 м3 = 30,87 р. Информация предоставлена изготовителем систем AL-1.

В среднем, используя аквадистиллятор производительностью 4-5 л/час, лаборатория производит около 10 тысяч литров дистиллированной воды в год. Себестоимость данной воды при использовании классического аквадистиллятора около 60 тыс.руб., а вода, произведенная установкой AL-1, будет иметь себестоимость около 18 тыс. руб. Разница в себестоимость около 40 тыс. руб.! Помимо прочего, производимая установкой Аквалаб AL-1 вода относится к более высокому типу и не требует двойной дистилляции.

Для приобретения установок получения обессоленной воды Аквалаб и получения более подробной технической информации обращайтесь по координатам указанным в разделе «Обо мне».

Полный каталог оборудования ТМ Аквалаб можно скачать по ссылке: Каталог оборудования AQUALAB 2016

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *