Hydrolab – Vand i dit laboratorium

Vand i laboratoriet er det vigtigste område, som Hydrolab har arbejdet med siden 1990’erne. Vi leder efter omfattende løsninger til forskellige anvendelser, der kræver den rette vandkvalitet. I dette arbejde skal der tages hensyn til mange polske og internationale standarder, retningslinjer for den valgte industri, voksende krav fra producenter af måleudstyr, investerings- og driftsomkostninger samt individuelle ønsker fra kunderne.

Afhængigt af branchen skal vand opfylde parametrene i sådanne standarder: ISO 3696: 1999, ASTM, FP, CLSI. De grundlæggende standarder for vandkvalitet, der er gældende i det analytiske laboratorium i Polen, er: ISO 3696: 1999 og Farmakopé for farmaceutiske og ofte kosmetiske laboratorier. Den nuværende ISO 3696: 1999-standard beskriver tre niveauer af laboratorievandets renhed.

III renhedsgrad
Vand til grundlæggende laboratoriebrug, der bruges i det meste laboratoriearbejde, såsom vask og skylning af glas eller strømforsyning til opvaskemaskiner, autoklaver eller vandbade og til fremstilling af reagensopløsninger. Vand af denne renhedsgrad opnås ved enkeltdestillation, deionisering eller omvendt osmose.

II renhedsgrad
Analytisk vand med et meget lavt indhold af uorganiske, organiske og kolloide urenheder, egnet til højfølsomme analytiske anvendelser, f.eks. atomabsorptionsspektrometri (AAS) og til bestemmelse af komponenter, der er til stede i spormængder. Vand af denne kvalitet kan f.eks. opnås ved multipel destillation eller destillation forud for deionisering eller omvendt osmose.

I renhedsgrad
Ultrarent vand, der er helt fri for opløste eller kolloide ioniske og organiske urenheder, og som opfylder de strengeste analytiske krav, herunder kravene til HPLC, GC, pattedyrscellekultur og molekylærbiologi. Det er muligt at opnå dette vand fra vand i renhedsklasse 2 ved at underkaste det yderligere behandlinger, f.eks. omvendt osmose eller deionisering, efterfulgt af filtrering gennem et 0,2 μm membranfilter for at fjerne stofpartikler eller destillation to gange i et kvartsapparat.

I den farmaceutiske og kosmetiske industri er vand også det mest anvendte stof. Det fungerer som et færdigt produkt, som en ingrediens i mange farmaceutiske og kosmetiske præparater, men også som et vaskemiddel. Det er et strategisk stof, der er underlagt adskillige lovbestemmelser, primært krav i farmakopéen.

De grundlæggende metoder til at opnå laboratorievand, der opfylder ovenstående standarder, er destillation, ionbytning, membranteknikker (hovedsageligt omvendt osmose) og elektrodeionisering. Kilden til laboratorievand er vand fra hanen, og dets kvalitet og forureningsniveau har stor betydning for, hvor effektivt disse teknikker fungerer. De vigtigste forurenende stoffer i ledningsvand omfatter uorganiske ioner, organiske stoffer, partikler/kolloider, bakterier og gasser.

Hydrolab designer og fremstiller laboratoriedemineraliseringsanlæg til behandling af ledningsvand i overensstemmelse med retningslinjerne i polske og europæiske standarder. Det bruger moderne teknologier, de nævnte ionbytning, omvendt osmose og elektrodeionisering samt mekanisk filtrering, adsorption, jernfjernelse, blødgøring, mikrofiltrering, ultrafiltrering og UV-stråling 185/254 nm.

Mekanisk kulstofblødgørende filtrering baseret på modul A2 er et fælles element i de fleste Hydrolab demineralisatorer. Denne filtrering forbereder vand fra hanen til den omvendte osmoseproces. Den mekaniske filtrering har til formål at fjerne alle suspensioner og faste stoffer op til 1 μm fra vandet. Det næste trin i modul A2 er vandblødgøringsprocessen. Den involverer fjernelse af ioner, der er ansvarlige for vandets hårdhed, ved at føre vandet gennem en natriumkationbytter. Når vandet løber gennem ionbytterharpiksen, bliver calcium- (Ca2+) og magnesium- (Mg2+) ioner byttet ud med natrium- (Na+) ioner. Det sidste trin er filtrering på et leje af aktivt kul, hvis hovedopgave er at fjerne klor, dets derivater, organiske forbindelser og stoffer, der er ansvarlige for vandets dårlige smag, farve og lugt.

Den store overflade og høje porøsitet af aktivt kul (1 gram har et areal på ca. 800 m2) samt det materiale, der er tilbageholdt på det, skaber et gunstigt sted for udvikling af mikroorganismer. Derfor er arbejdstiden for A2-modulet maksimalt 6 måneder. Den indledende filtrering i modul A2 efterfølges af et vigtigt trin i vandrensningen – den omvendte osmoseproces.

Den omvendte osmosemembran tilbageholder 96-99 % af de organiske og uorganiske urenheder, der er opløst i vand. Den specifikke ledningsevne for osmotisk vand er fra nogle få til flere mikrosimens pr. centimeter (μS/cm). Graden af tilbageholdelse i den omvendte osmoseproces er variabel (96-99 %), afhængigt af saltholdighed, temperatur, tryk og strømningshastighed for det vand, der tilføres membranen.

Den semipermeable osmotiske membran består af mange lag, der er viklet på en perforeret dorn, som er placeret inde i membranen. Forurenet vand presses under tryk mod membranens overflade, hvor vandpartikler diffunderer gennem membranen. Forurenende stoffer udskilles og ledes til afløb (kloaksystem). Renset vand kommer ind gennem hullerne i den centrale stamme og kommer under tryk ud af membranen.

Den omvendte osmoseproces bestemmer effektiviteten af hele enheden, og kvaliteten af det producerede vand påvirker direkte arbejdstiden for de efterfølgende rensningstrin. Anvendt tryk og temperatur har en betydelig indvirkning på denne proces.

Det vand, der produceres på dette trin, er udgangsvand til enhederne i Technical-serien, der under optimale arbejdsforhold producerer vand af III renhedsgrad i henhold til ISO 3696: 1999. Ved at tilføje det næste trin i vandrensningen, som er ionbytning, kan vi opnå vand af anden renhedsgrad i henhold til ISO 3696: 1999. Afioniseringsmoduler indeholder senge af blandede ionbytterharpikser i ionformen H+/OHˉ. Osmotisk vand renses i deioniseringskolonner, hvor de resterende mineralsalte indfanges. I ionbytningsprocessen bindes ioner og molekyler, der stadig er til stede i vand med en vis ladning, af ionbyttere (ionbyttere). Efter denne proces falder dets ledningsevne til under 0,1 μS/cm. Ionbytterharpikser garanterer konstant vandkvalitet, indtil modulets kapacitet er opbrugt.

Det vand, der produceres på dette trin, er udgangsvand til enheder i Technical Plus-, HLP- og Spring-serien, der producerer vand af 2. renhedsgrad i henhold til ISO 3696: 1999.

For at opnå vandkvalitet I i henhold til ISO 3696: 1999 skal vi udvide ovenstående system med yderligere rensningstrin. Grundelementet er mikrofiltreringsprocessen samt ultrafiltrering og UV-stråling.

Mikrofiltreringskapslen er lavet af en to-lags membran lavet af celluloseacetat eller polyethersulfon med porestørrelser på 0,2 μm og 0,45 μm. Arbejdskapaciteten er antallet af porer i membranen svarende til antallet af bakterier, der tilbageholdes på en given membranoverflade. Den er 1 x 107 ^CFU/cm2 for Brevundimonas diminuta.

Ultrafiltrering er derimod en lavtryksseparationsproces, der bruger porøse asymmetriske membraner med en porediameter fra 0,001 til 0,1 μm, som lader vand, salt og sukker strømme gennem membranen og adskiller proteiner og større partikler. Det reducerer endotoksinniveauerne perfekt.

Strålingen fra UV-lamper bruges til at desinficere vand. Disse enheder udsender stråling ved en bølgelængde på 254 nm, hvilket forårsager en fotokemisk reaktion, der beskadiger mikroorganismernes DNA-strukturer. Stråling med en bølgelængde på 185 nm reducerer niveauet af TOC-parameteren gennem fotooxidationsprocessen.

Det vand, der produceres på dette trin, er udgangsvand til enhederne i HLP-, Spring-, R- og Ultra-serien, der producerer vand af 1. renhedsgrad i henhold til ISO 3696: 1999. Diagrammet nedenfor illustrerer den anvendte teknologis afhængighed af vandets renhedsgrad og demineraliseringsmodeller, der opfylder denne afhængighed.

Alle faser af vandrensningen er fuldautomatiske og vedligeholdelsesfrie. Under produktion, opbevaring og distribution af renset vand er processen med kontinuerlig overvågning af de parametre, der afspejler renhedsgraden, ekstremt vigtig. Dette spørgsmål er særligt vigtigt i mange industrier, f.eks. den farmaceutiske industri, som er styrket af de allerede nævnte standarder (farmakopé), samt i analyselaboratorier (ISO 3696-standard). Ud over kravene i relevante standarder og regler er kravene fra brugere af vandrensningssystemer, som ofte er strengere, vigtige.