Дистилляторы

Технологии получения чистой воды специального назначения

К основным загрязнителям (контаминантам) воды относятся:

• твердые частицы,
• неорганические ионы,
• органические соединения,
• микроорганизмы (бактерии, простейшие),
• растворенные газы (СО2).

Для очистки воды от загрязнителей применяют следующие технологии:

• микрофильтрация через глубинные механические фильтры, активированный уголь — применяются как фильтры грубой очистки;
• ультрафильтрация — очищение от примесей происходит при прохождении воды сквозь микропористые мембраны под высоким давлением;
• обратный осмос — метод очистки с помощью полупроницаемой мембраны, через которую могут пройти только молекулы воды.

Эффективность технологий микрофильтрации напрямую зависит от размера микропор в используемом для изготовления материале для фильтра. Величина пор измеряется в микронах, чем меньше пора, тем меньшего размера частицы задерживает мембрана.

Использование фильтров предполагает многоступенчатый процесс с прохождением воды через мембраны от большего размера пор к меньшему.

Дистилляция — получение дистиллированной воды путем выпаривания с последующим охлаждением и конденсацией. Таким образом, получается вода, очищенная от органических (бактерии, простейшие, вирусы, органические молекулы) и неорганических (минеральные соли) загрязнителей.

Для более высокой степени очистки воды, применяют технологию двойного или ступенчатого дистиллирования под высоким давлением, полученная таким образом вода называется бистиллятом.

Деионизация и электродеионизация — при прохождении воды через ионообменную смолу происходит очищение от растворенных частиц.

Дополнительное использование в данном процессе электрического тока позволяет значительно ускорить процесс деионизации и разделить потоки очищенной воды и загрязняющих веществ (ионов).

Ультрафиолетовое окисление — вода подвергается действию комбинации волн разной длины УФ спектра, при этом разрушаются все органические загрязнители.

Ни один из перечисленных способов не дает по отдельности максимально эффективной очистки воды от всех видов примесей. Для получения воды, с определенными качественными характеристиками, в установках водоподготовки используется комплексное сочетание нескольких способов очистки.

Основные показатели качества дистиллированной воды

Качество дистиллированной воды определяется по удельной электропроводности или по электрическому сопротивлению — обратная величина удельной электропроводности.

Электропроводность характеризует способность растворенных в воде ионов проводить электрический ток: чем больше ионов, присутствуют в воде, тем выше проводимость и наоборот.

В соответствии с ГОСТ 6709–72 величина удельной электропроводности должна составлять менее 5 мкСм/см, что соответствует удельному сопротивлению более 0,2 МОм•см, чем ниже показатель удельной электропроводности, тем сильнее деминерализация получаемой дистиллированной воды. Для воды, используемой в лабораторной практике, так же применяются международные рекомендации по качеству, в частности CLSI «Preparation and Testing of Reagent Water in the Clinical Laboratory; Approved Guideline — C3-A4».

Оценка качества воды не ограничивается измерением удельной электропроводности и дополняется исследованием на загрязнение факторов микробного и органического происхождения. Показателем органического загрязнения дистиллированной воды является общее углеродное число (TOC). Высокие уровни ТОС свидетельствуют о содержании в воде значительного количества органических загрязнителей, однако не идентифицируют конкретный загрязнитель (микроорганизм или только углевод, например, сахароза).

Области применения дистиллированной воды

Использование дистиллированной воды в работе любого учреждения можно условно подразделить на три направления:

1. Заключительная обработка посуды, инструментария, рабочих поверхностей.

Использованный многоразовый инструмент, загрязненная посуда или рабочая поверхность подвергается обязательной санитарной обработке, которая включает в себя замачивание в дезинфицирующих или моющих растворах в зависимости от вида загрязнений. После замачивания происходит смыв использованных в замачивании растворов проточной или дистиллированной водой, последним этапом обработки всегда является обработка (в некоторых случаях замачивание) дистиллированной водой, что гарантирует в дальнейшем отсутствие на поверхности инструмента или посуды налета солей или других примесей. Применение дистиллированной воды ненадлежащего качества, например с превышающей допустимые значения удельной электропроводностью, может привести к образованию налета и изменению качества приготовляемых в посуде реактивов и растворов

2. Приготовления растворов (лекарственных, дезинфицирующих, моющих, реагентных, питательных сред, разведение контрольных/эталонных образцов).

Ежедневно в работе медицинских организаций используется большое количество растворов разного назначения, обладающих определенными характеристиками, качество которых напрямую зависит от качества применяемой для их приготовления воды.

Величина удельной электропроводности может повлиять на такие показатели как рН, что может привести к потере стабильности реагента, изменению срока годности, качественных (например, нестабильный краситель) и реакционных характеристик. Работа аналитической системы будет изменена, итогом же будет являться неверный результат лабораторного исследования и, как следствие, неверные выводы по интерпретации результата специалистом, назначение неадекватного лечения или удлинения времени диагностики заболевания.

Присутствующие в воде углеводы (например, сахароза) могут служить в качестве питательных веществ для микроорганизмов, усиливать их рост. Превышение общего углеродного показателя (ТОС) также означает загрязнение воды микроорганизмами (бактериями, грибами, простейшими), такую воду для приготовления питательных сред для микробиологических исследований нельзя, это может привести к неправильной интерпретации роста микроорганизмов, полученных из исследуемого материала, как следствие неправильному диагнозу и назначению лечения.

3. В процессе работы лабораторного и медицинского оборудования (проведение процедур подготовки к работе, промывка кювет и систем дозирования, в ходе химических реакций, разведение образцов, в ходе завершающих циклов промывки). 

В работе лабораторного оборудования, не зависимо от предназначения и производителя, всегда существует ряд процедур, которые обеспечивают качественное проведение исследования.

Использование воды ненадлежащего качества могут изменить ход химической реакции (ускорить ее или спровоцировать), изменить чувствительность измерительной системы. Например, оборудование, производящее измерение силы электро-химического взаимодействия аналита и реагента при помощи электрода, преобразует полученный сигнал в количество искомого вещества. При использовании в работе такого оборудования воды с высокой удельной электропроводностью возможно усиление сигнала так как, находящиеся в воде ионы металлов будут вступать во взаимодействие с чувствительными электродами

Критерии выбора оборудования для водоподготовки

Существует ряд критериев, которыми необходимо руководствоваться при выборе оборудования для получения дистиллированной воды:

• Специализация организации (стационар, лаборатория медицинская/научно-исследовательская, фармацевтическое производство) — для понимания каким критериям качества R, ТОС должна обладать применяемая вода, какая комплектация дистиллятора (сочетание каких технологий очистки) будет наиболее оптимальна.

• Требования к качеству воды производителя оборудования, используемого в организации — для некоторых моделей измерительного оборудования (хроматография, электрохимия, молекулярная биология и др.), а также оборудования, используемого в специализированных стационарах (диализные центры) применяются более строгие требованию к качеству применяемой воды.

• Потребность в воде (л, сут) — для подбора оборудования с определенной производительностью, оценки необходимости в баке-накопителе. Рекомендовано оценивать именно среднюю суточную потребность в воде, так как при хранении подготовленная вода достаточно быстро теряет свои свойства, в особенности подвержены быстрому изменению показатели R, рН.

• Исходные характеристики воды общего водоснабжения организации — в случае, если вода, поступающая из системы центрального водоснабжения, обладает высокой жесткостью или высоким содержанием хлора необходимо учитывать это и подбирать оборудование с дополнительными или двойными системами грубой очистки.

Устройство и работа лабораторного аквадистиллятора

Наиболее технически и экономически эффективным оборудованием водоподготовки являются аквадистилляторы.

1. Устройство лабораторного дистиллятора

Несмотря на присутствие на рынке значительное количество моделей и конфигураций сборок в устройстве всех медицинских дистилляторах можно выделить основные блоки конструкции:

• резервуар для водопроводной воды;
• нагревательный элемент для подогревания поступающей для очистки воды до образования пара;
• испарительная камера;
• резервуар для сбора пара с последующим перенаправлением его в охлаждающую камеру;
• камера для охлаждения и конденсации пара;
• отвод для сконденсированной очищенной воды.

После процесса дистилляции большинство загрязняющих веществ остаются в испарительной камере, а многоступенчатый процесс перегонки обеспечивает чистоту сконденсированной воды от контаминант.

Одним из важных характеристик аквадистиллятора является материал, который используется для изготовления конструкций дистилляции — они должны обладать инертностью, т. е. не вступать в химическое взаимодействие с водой и содержащимися в ней веществами даже при высокой температуре. Материалами выбора для современных дистилляторов для лаборатории являются нержавеющая сталь и стекло.

2. Работа лабораторного дистиллятора

Современная лаборатория за счет автоматизации большинства методов исследований выполняет значительный объем работ, поэтому основными требованиями к лабораторному оборудованию являются максимальная автоматизация и эргономичность.

Аквадистилляторы за счет компактности могут быть установлены на стол или закреплены на стену, что сэкономит место и обеспечит легкий доступ к оборудованию.

Автоматизация процесса дистилляции и ежедневного обслуживания прибора значительно упрощают работу персонала, а наличие индикационного экрана и простых, понятных символов дает возможность отслеживать в реальном времени качество получаемой воды и состояние прибора.

Для повышения надежности работы и удлинения срока службы конструкций лабораторного дистиллятора необходимо обязательно учитывать исходное качество воды в месте установки оборудования. Аквадистилляторы могут быть дополнительно оснащены дехлорирующим фильтром, для удаления хлорных частиц в водопроводной воде, и фосфатным картриджем, который предотвратит образование осадка в испарителе.

Выбор аквадистиллятора всегда важный этап в процессе оснащении лаборатории. Предпочтение в пользу надежного, проверенного временем немецкого производителя медицинских дистилляторов обеспечит бесперебойное питание всех подразделений организации водой высокого качества для решения задач разной степени сложности.

*Общий органический углерод ( ТОС) — та часть растворенного и нерастворенного органического вещества, которая присутствует в воде. Она не дает информации о природе органического вещества. Органический углерод может быть определен до анализа или определен в составе ТОС, а затем получен путем вычитания содержания неорганического углерода из общего содержания углерода.