Produzione di acqua di elevata qualità in laboratorio grazie ad una fonte affidabile d acqua pura

lab techonologies Acqua pura per attività di laboratorio Produzione di acqua di elevata qualità in laboratorio grazie ad una fonte affidabile d acqua pura La qualità dell acqua del laboratorio è una delle preoccupazioni principali per tutti coloro che si sforzano di condurre esperimenti accurati ed efficienti. La fase finale della purificazione, attraverso la quale viene prodotta acqua di Tipo 1 (o ultrapura), spesso riceve parecchie attenzioni perché quest acqua è impiegata nelle applicazioni di laboratorio critiche. Tuttavia, di purificazione dell acqua non si limita alla purificazione finale, ma comprende anche una fase di pretrattamento. di Stéphane Mabic, Cecilia Devaux Merck Millipore, Lab Water, St.-Quentin-en-Yvelines, Francia Poiché il pretrattamento rimuove la maggior parte dei contaminanti contenuti nell acqua di rete, in laboratorio è possibile ottenere acqua di qualità ottimale solo se si può contare su una fase di pretrattamento in grado di produrre costantemente acqua pura conforme alle specifiche. In questo lavoro, saranno presentati dati scientifici a sostegno della raccomandazione di preferire ad altre tecnologie una combinazione di osmosi inversa (RO) ed elettrodeionizzazione (EDI) per la produzione di acqua pura. Saranno presentati e discussi i risultati di esperimenti che mostrano l influenza della fonte d acqua pura sulla qualità dell acqua sottoposta a purificazione finale (chiamata acqua ultrapura o di Tipo 1) 28 LAB

L acqua pura è fondamentale in ogni laboratorio. Oltre ad essere impiegata per lavare la vetreria e per preparare le soluzioni utilizzate in esperimenti non critici, l acqua pura serve anche per l alimentazione dei sistemi di purificazione finale che producono acqua ultrapura. L acqua ultrapura trova impiego in applicazioni/ esperimenti critici, come quelli di LC-MS, cromatografia ionica e ICP-MS, per citarne alcuni. In molti laboratori il processo per la produzione dell acqua pura è trascurato, il che compromette seriamente la qualità dell acqua ultrapura. Per dimostrare questo punto, si è confrontata mediante HPLC, la qualità di acqua ultrapura prodotta da due sistemi per la purificazione finale tra loro identici, ma alimentati da due diverse fonti d acqua pura. I risultati sono illustrati in Figura 1. La Figura 1 mostra come, sebbene per la purificazione finale siano stati utilizzati due sistemi identici, la qualità dell acqua ultrapura prodotta non è risultata essere la stessa. Il cromatogramma in alto mostra un picco a 15 minuti, indice di contaminazione organica. Il picco di questo contaminante è assente nel cromatogramma in basso, il che significa che la qualità dell acqua è migliore. L unica differenza tra i campioni di acqua ultrapura era la fonte dell acqua pura utilizzata per l alimentazione del sistema di purificazione finale. Chiaramente, il pretrattamento utilizzato per il cromatogramma in alto non ha rimosso efficientemente i contaminanti organici. I risultati del semplice esperimento appena descritto, suggeriscono un fattore molto importante e spesso ignorato in molti laboratori: il processo per la produzione d acqua pura è fondamentale per raggiungere nel complesso una qualità dell acqua ottimale in laboratorio. Il processo con cui si produce l acqua pura è detto anche pretrattamento. Nell ambito di una procedura completa per la purificazione dell acqua di laboratorio, cioè dall acqua di rete all acqua ultrapura, la fase di pretrattamento rimuove il 95-99% dei contaminanti originariamente presenti nell acqua 1 (Figura 2). È evidente che un pretrattamento inefficiente comprometterebbe l efficienza e la produttività del laboratorio. Acqua purificata di Tipo 1 - Tipo 2 - Tipo 3 Qualità dell'acqua Tipo 1+ Tipo 1 Tipo 2+ Tipo 2 Le applicazioni GF - AAS - ICP - MS - Analisi in ultratracce HPLC - GC - AAS Immunochimica, coltura di cellule mammifere, coltura di tessuti vegetali Applicazioni generali di laboratorio che richiedono unapurezza inorganica superiore Alimentazione di sistemi di acqua Ultra Pura di Tipo 1 - analizzatori clinici, elettrochimica, diluzione dei campioni, dosaggio radioimmunologico Tipo 3 Alimentazione di sistemi di acqua ultrapura di tipo 1, macchine lavatrici, lavavetreria, autoclavi Figura 1. Cromatogrammi UV di acqua ultrapura prodotta a partire da due diverse fonti d acqua pura. In alto: la fonte d acqua pura era un sistema di deionizzazione convenzionale (SDI). In basso: l acqua pura è stata prodotta grazie alla combinazione di osmosi inversa ed elettrodeionizzazione. I due sistemi per la purificazione finale erano identici. Figura 2. Un processo completo per la purificazione dell acqua di laboratorio. La fase di pretrattamento produce acqua pura e rimuove il 95-99% dei contaminanti originariamente presenti nell acqua di rete. L acqua pura prodotta può essere di Tipo 2 o 3, a seconda della tecnologia utilizzata per il processo di purificazione. L acqua di Tipo 3 è di qualità inferiore e solitamente viene prodotta mediante osmosi inversa (RO). Per produrre l acqua di Tipo 2 si utilizzano o tecnologie singole (es. distillazione, deionizzazione), oppure loro combinazioni (es. osmosi inversa più deionizzazione). LAB 29

lab techonologies Tecnologie di purificazione dell acqua utilizzate per produrre acqua pura (pretrattamento) Contaminanti dell acqua: particelle ioni organici batteri Tecnologie utilizzate per la produzione di acqua pura: distillazione resine a scambio ionico RO EDI carbone attivo lampade UV germicide Acqua pura per attività di laboratorio L acqua di rete contiene una gran varietà di contaminanti in concentrazioni elevate, il che la rende inadatta per gli impieghi di laboratorio. Questi contaminanti vengono solitamente suddivisi in classi: particelle, ioni, organici e batteri. Negli anni, sono state sviluppate svariate tecnologie per rimuovere tali contaminanti dall acqua, ognuna delle quali presenta vantaggi e limiti. Alcune sono in grado di rimuovere una grande percentuale di diverse tipologie di contaminanti, mentre altre sono eccellenti per ridurre il tenore di un solo tipo di impurezze. Di conseguenza, per rimuovere tutti i contaminanti fino ai livelli desiderati è necessario utilizzare una combinazione di tali tecnologie. Distillazione - La distillazione è probabilmente il metodo di purificazione dell acqua più antico. Rimuove una vasta gamma di contaminanti ed è, pertanto, utile quale primo passaggio di una sequenza di purificazione. Tuttavia, essa consuma grandi quantità d acqua di rete (per il raffreddamento) e di energia elettrica (per il riscaldamento). Inoltre, i contaminanti sono in parte trasportati nel condensato e per garantire la purezza dell acqua purificata è necessaria una scrupolosa manutenzione. Da qualche anno a questa parte, si ricorre sempre meno alla distillazione per purificare l acqua. Osmosi inversa (RO) - L osmosi inversa è in grado di rimuovere il grosso di una vasta gamma di contaminanti, sebbene l efficienza della RO vari da un tipo di contaminante all altro. Pertanto, essa è utile quale prima fase di un processo di purificazione. La Tabella 1 mostra alcuni esempi di reiezione ionica delle membrane da RO utilizzate nei sistemi per la purificazione dell acqua Merck Millipore. In un sistema per la purificazione dell acqua, è importante che la membrana da RO sia protetta dalle impurezze dell acqua di rete che potrebbero danneggiarla. Così, a monte dell unità RO solitamente si installa una cartuccia in grado di rimuoverle. Queste cartucce contengono un filtro di profondità per la rimozione del particolato grossolano, polifosfati che riducono la durezza e carbone attivo per la rimozione di cloro e clorammine. Resine a scambio ionico - Le resine a scambio ionico rimuovono efficacemente i contaminanti inorganici (ioni) e organici carichi disciolti nell acqua, ma non sono in grado di eliminare le molecole organiche neutre, i batteri e le particelle. Una volta che tutti i siti attivi di una resina sono stati occupati, gli ioni non vengono più trattenuti (a meno che non si ricorra all elettrodeionizzazione o EDI). Nei sistemi che utilizzano la deionizzazione convenzionale (SDI), è possibile rigenerare le resine con acidi e basi forti. I letti di Resina DI rigenerati chimicamente possono introdurre nell acqua, per altri versi pura, contaminanti organici e particelle. Nei sistemi SDI convenzionali, le resine per il trattamento dell acqua sono contenute in serbatoi portatili di diverse dimensioni che vengono connessi all acqua di rete. I serbatoi possono contenere resine a scambio cationico, resine a scambio anionico, resine a letto misto e, talvolta, carbone attivo granulare. Quando la qualità dell acqua scende sotto il livello stabilito, i serbatoi di deionizzazione (DI) vengono sostituiti con altri contenenti resine a scambio ionico rigenerate altrove. Tabella 1. Esempi di reiezione ionica di una membrana da RO. Le concentrazioni sono espresse in μg/l. I dati rappresentano medie misurate su 3 mesi. Anioni Reiezione % Cationi Reiezione % Cloruri 99,2 Sodio 95,7 Nitrati 95,2 Potassio 96,5 Solfati 99,9 Calcio 99,9 Nota: nella purificazione finale, per produrre acqua ultrapura si utilizzano resine a scambio ionico monouso vergini. Tali resine sono caratterizzate da un elevata capacità di legame, da una rapida cinetica di scambio ionico e da un ridotto rilascio di contaminanti organici. Trattandosi di resine monouso, esse non presentano i problemi associati alla rigenerazione chimica. Figura 3. Cromatogrammi di massa 3D di acqua purificata mediante elettrodeionizzazione (A) e deionizzazione convenzionale (B) 30 LAB

Tabella 2. Benefici e punti deboli delle diverse tecnologie utilizzate per la produzione di acqua pura (Tipo 2) Tecnologia Benefici Punti deboli Distillazione Osmosi inversa Resine a scambio ionico EDI Rimuove un ampia gamma di contaminanti; ridotto investimento di capitale; assenza di batteri/ pirogeni Rimuove un ampia gamma di contaminanti; economica; manutenzione minima Rimuovono efficacemente gli ioni; semplici da usare; ridotto investimento di capitale Rimuove efficacemente gli ioni; non richiede rigenerazione chimica; elevato recupero di acqua; manutenzione ridotta; costi d esercizio contenuti;nessuna contaminazione da parte di particelle o organici Manutenzione impegnativa; alti costi d esercizio; elevati sprechi d acqua; resistività ridotta; organici trasportati nell acqua prodotta La membrana da RO è soggetta a sporcamento ed ostruzione; produce solo acqua di Tipo 3 La rigenerazione chimica può introdurre organici e particelle e può anche causare la disgregazione della resina; soggette allo sporcamento da parte di molecole organiche, non rimuovono particelle, organici e batteri Richiede acqua d alimentazione di buona qualità (acqua RO); non rimuove le molecole organiche neutre Carbone attivo (naturale) Rimuove il cloro in eccesso, alcuni organici Elevato tenore di contaminanti ionici Carbone attivo (sintetico) Rimuove gli organici in tracce Non può eliminare i contaminanti organici in concentrazioni elevate Lampada UV germicida Previene la proliferazione microbica Non riduce la contaminazione organica Elettrodeionizzazione (EDI) - Questa tecnologia nasce dalla combinazione di resine a scambio ionico, membrane selettivamente permeabili agli anioni ed ai cationi e corrente elettrica continua. Nel processo della EDI, l acqua subisce un efficace deionizzazione e, nello stesso tempo, le resine vengono rigenerate in continuo dalla corrente elettrica che attraversa l unità. Grazie a questa rigenerazione in continuo, l EDI offre quattro vantaggi importanti: (1) a differenza dello scambio ionico tradizionale, la concentrazione ionica dell acqua non aumenta improvvisamente dopo un certo periodo d impiego; anzi, la qualità dell acqua resta costantemente elevata. (2) poiché nella EDI la rigenerazione delle resine non richiede l impiego di sostanze chimiche, l acqua purificata non viene mai contaminata da prodotti organici o da particelle, come capita invece in seguito alla rigenerazione chimica tradizionale delle resine (3) ridotti costi d esercizio (4) benefici ambientali, non venendo utilizzata la rigenerazione chimica. Per un funzionamento ottimale, l acqua che entra nel modulo EDI deve essere di buona qualità, normalmente si tratta di acqua già sottoposta ad osmosi inversa. La Figura 3 confronta i cromatogrammi di massa di acqua purificata mediante EDI e SDI e sottoposta a LC-MS. L acqua EDI genera qualche picco di intensità molto bassa, mentre l acqua SDI presenta numerosi picchi di elevata intensità che rivelano una significativa quantità di contaminazione organica. Carbone attivo - Esistono due tipologie di carbone attivo utilizzate per la purificazione dell acqua: naturale e sintetico. Il carbone attivo naturale è una polvere fine di grani di forma irregolare. Contiene un elevata concentrazione di contaminanti ionici e pertanto è utilizzato solo in uno stadio preliminare dei processi di purificazione dell acqua di rete per rimuovere il cloro in eccesso e, entro certi limiti, per ridurne la contaminazione organica. Il carbone attivo sintetico viene prodotto per pirolisi controllata di sferette di polistirene ed è un materiale molto più puro. È utilizzato per rimuovere i contaminanti organici di ridotto peso molecolare in tracce, solitamente durante la purificazione finale dell acqua ultrapura. Lampade germicide UV - Le radiazioni ultraviolette sono ampiamente utilizzate quale trattamento germicida per l acqua. Le lampade UV che emettono luce alla lunghezza d onda di 254 nm inattivano i microrganismi e prevengono la proliferazione e la contaminazione microbica. L assorbimento di luce UV induce modificazioni del DNA nelle cellule batteriche il che ne inibisce il metabolismo, prevenendone la moltiplicazione. La Tabella 2 riassume benefici e punti deboli delle diverse tecnologie per la purificazione dell acqua appena discusse. Comparazione dell efficienza di diverse teconologie per la rimozione dei contaminanti: risultati di alcuni esperimenti scientifici Nessuna tecnologia da sola è in grado di rimuovere efficacemente tutti i contaminanti dall acqua. L osmosi inversa viene descritta come un metodo efficace per rimuovere il grosso di un ampia gamma di contaminanti, ma le concentrazioni rimaste possono essere ancora troppo elevate per le applicazioni di laboratorio. Per esempio, in Tabella 3, acqua di rete contenente 12.905 ppb di sodio dopo la RO ne contiene ancora 668 ppb. In un altro esperimento, acqua di rete con livelli di TOC di 1.410 ppb vede questo valore ridotto a 64 ppb dopo la RO. Per quanto questi valori possano essere accettabili per le applicazioni non critiche del laboratorio, molto probabilmente essi non sono tollerabili per esperimenti che richiedono acqua di migliore qualità. Per un efficiente rimozione dei contaminanti dell acqua, si preferisce ricorrere ad una combinazione di tecnologie. La combinazione di osmosi inversa ed elettrodeionizzazione, RO-EDI, rappresenta un pretrattamento davvero potente, in grado di produrre acqua pura in modo costante ed affidabile. Nei sistemi della gamma Elix Merck Millipore che utilizzano le tecnologie RO-EDI, l acqua di rete è trasformata in acqua pura attraverso i seguenti passaggi: dapprima l acqua di rete attraversa cartucce di pretrattamento che contengono carbone attivo (per la rimozione di agenti ossidanti come il cloro e le clorammine che danneggiano le membrane RO), filtri (che rimuovono le particelle grossolane) e polifosfati (che riducono la durezza dell acqua) quindi l acqua raggiunge la membrana RO che rimuove il grosso dei contaminanti l acqua RO viene sottoposta ad un ulteriore purificazione mediante EDI, per produrre acqua di Tipo 2. LAB 31

lab techonologies Comparazione dell efficienza di rimozione ionica La Tabella 3 confronta l efficienza di rimozione ionica di singole tecnologie (RO, distillazione, SDI) e di una loro combinazione (RO-EDI). La distillazione in singolo stadio produce una purezza ionica superiore rispetto alla RO. Dopo la RO, gli ioni sono ancora presenti a livelli di pochi ppb nel migliore dei casi e di centinaia di ppb nel peggiore. Ma le concentrazioni degli ioni risultavano estremamente ridotte con la combinazione di RO e EDI, inferiori rispetto alla purificazione con SDI per la maggior parte delle specie e molto inferiori rispetto alla distillazione per tutti gli ioni presi in esame. La purezza ionica dell acqua può essere valutata misurandone la resistività. La resistività teorica dell acqua ultrapura è pari a 18,2 MΩ.cm; quindi, più la resistività reale si avvicina a questo valore, meno contaminanti ionici contiene l acqua. In uno studio, 2 sono state confrontate la resistività dell acqua purificata da un sistema di deionizzazione (DI) a letto misto e da un sistema RO-EDI, nel corso della purificazione di 2.000 litri d acqua. La resistività dell acqua DI era inizialmente elevata (18 MΩ.cm). Tuttavia, dopo il trattamento di 500 litri, si è osservata una significativa caduta della resistività e la sostituzione delle cartucce DI non è riuscita a ristabilire l elevato valore iniziale. Il sistema RO-EDI, invece, nel corso dell esperimento ha prodotto costantemente acqua con resistività di 15 MΩ.cm. Comparazione dell efficienza di rimozione organica La contaminazione organica dell acqua è solitamente espressa in termini di carbone ossidabile totale (TOC). La Tabella 4a consente di confrontare la riduzione dei livelli di TOC ottenuta con due tecnologie singole, RO e distillazione. L acqua distillata presenta livelli di TOC maggiori perché durante la distillazione le molecole organiche con punto d ebollizione inferiore a 100 C possono passare automaticamente nel distillato; persino i composti organici il cui punto d ebollizione è di poco superiore a 100 C possono dissolversi nel vapor acqueo ed essere trasferiti con esso nel distillato. In un altra serie di esperimenti, si è osservato che la combinazione di RO ed EDI consente di raggiungere livelli di TOC inferiori rispetto alla distillazione ed alla SDI (Tabella 4b). In un altro studio si sono messe a confronto l efficienza delle cartucce di deionizzazione a letto misto (DI) e della RO-EDI nella riduzione dei livelli di TOC. 2 Si volevano purificare 2.000 L di acqua di rete. L acqua DI ha mostrato valori di TOC variabili, compresi tra 100 e 500 ppb (Figura 4). Invece, l acqua purificata combinando le tecnologie RO-EDI aveva valori di TOC il più delle volte < 50 ppb. Mentre non ci si può attendere che la EDI eserciti alcun effetto sulle molecole neutre, i composti organici carichi (come gli acidi carbossilici, i solfonati ed i sali di ammonio) presentano un comportamento simile a quello degli ioni inorganici e, pertanto, vengono scartati nei compartimenti del concentrato. Di conseguenza, i livelli di TOC diminuiscono lievemente dall acqua RO all acqua EDI e, in condizioni operative normali, il TOC nell acqua RO-EDI è costantemente inferiore a 50 ppb con misure off-line (30 ppb con misure in-line). 1 Acqua pura per attività di laboratorio Tabella 3. Efficienza di rimozione ionica di RO, RO-EDI, distillazione e SDI (valori espressi in ppb) Cationi Rete RO RO-EDI Distillaz. SDI Sodio 12.904,74 667,59 0,46 0,51 0,05 Ammonio 168,08 13,06 0,04 3,63 0,04 Potassio 1.713,15 109,07 0,01 0,28 0,06 Magnesio 2.525,18 5,55 0,00 0,02 0,01 Calcio 70.501,02 117,03 0,01 0,17 0,17 Anioni Fluoruri 102,57 2,05 0,01 0,32 0,01 Cloruri 30.033,42 280,97 0,34 4,65 0,03 Nitriti 17,53 3,76-0,28 - Nitrati 26.508,46 1.758,45 0,09 3,67 - Solfati 31.423,55 989,08 0,79 1,10 - Ioni totali 175.897,71 3.946,61 1,75 14,62 0,37 Tabella 4a. Riduzione dei livelli di TOC ottenuta mediante RO e distillazione (valori espressi in ppb) Rete RO Dist 1.410 64 104 1.180 38 75 Tabella 4b. Riduzione dei livelli di TOC ottenuta mediante RO-EDI, distillazione e SDI (valori espressi in ppb) Rete RO-EDI Dist SDI 859 20 58 77 977 14 47 58 Figura 4. Livelli di TOC dell acqua purificata da un sistema di deionizzazione a letto misto (DI) e da un sistema RO-EDI. 32 LAB

L influenza del pretrattamento sulla qualità dell acqua di tipo 1 (ultrapura) Molte ricerche ed analisi di routine dipendono dall acqua ultrapura. I progressi a carico della strumentazione di laboratorio hanno ridotto i limiti di rilevazione a livelli tali per cui anche piccole quantità di contaminanti devono essere evitate. Dato che le tecniche moderne sono diventate estremamente sensibili, la purezza dei reagenti, acqua inclusa, è fondamentale. Questi progressi, e in numerosi laboratori anche requisiti severi, richiedono una fonte d acqua ultrapura affidabile.come illustrato in Figura 1, l acqua ultrapura viene prodotta tramite un trattamento finale, cioè con un ulteriore step di purificazione dell acqua pura. Come detto precedentemente, la qualità dell acqua pura influisce seriamente sulla qualità dell acqua ultrapura prodotta. Solo un pretrattamento affidabile per la produzione dell acqua pura, genererà alla fine acqua ultrapura della migliore qualità. Illustriamo questo concetto con due esempi. ESEMPIO 1 Sistemi di prettrattamento a confronto (A) Deionizzazione a letto misto (DI) (B) RO-EDI Unità per la purificazione finale: Sistema Milli-Q In questo studio, i sistemi DI e RO-EDi sono stati connessi alla stessa fonte di acqua di rete. L acqua purificata da ciascuno dei due, è stata sottoposta a purificazione finale utilizzando due sistemi Milli-Q identici (Figura 5). I livelli di TOC dell acqua ultrapura prodotta da ciascun sistema Milli-Q sono stati registrati e utilizzati per disegnare il grafico illustrato in Figura 6. L acqua prodotta dal sistema A (a partire da acqua DI) aveva livelli di TOC alti e altalenanti tra 50 e 150 ppb. Il sistema B (alimentato da acqua purificata mediante RO-DI) ha mostrato concentrazioni di TOC costanti intorno a 10 ppb. L elevata variabilità dei livelli di TOC nell acqua DI (Figura 4) ha prodotto livelli di TOC alti e fluttuanti anche nell acqua ultrapura, come mostra la Figura 6. Le tecnologie di purificazione utilizzate per il trattamento finale sono state sopraffatte dall elevato carico di TOC nell acqua DI. ESEMPIO 2 Sistemi di prettrattamento a confronto: (A) SDI-distillazione (DI) (B) RO-EDI Unità per la purificazione finale: Sistema Milli-Q In questo studio, i sistemi DI e RO-EDi sono stati connessi alla stessa fonte di acqua di rete. L acqua pretrattata da ciascuno dei due sistemi è stata sottoposta alla purificazione finale utilizzando due sistemi Milli-Q identici. La Figura 7 mostra i livelli di TOC dell acqua ultrapura prodotta da ciascuno dei sistemi Milli-Q. L acqua prodotta dal sistema A (a partire da acqua sottoposta a SDI-deionizzazione) aveva livelli di TOC alti e fluttuanti tra 8 e 80 ppb. Ciò riflette la variabilità dell acqua pretrattata mediante SDI-deionizzazione. Invece, l acqua ultrapura prodotta utilizzando il sistema RO-EDI mostrava livelli di TOC costantemente inferiori a 10 ppb. I laboratori che dispongono di fonti d acqua pura simili agli esempi menzionati sono soggetti quindi alla variabilità qualitativa dell acqua. È possibile che ottengano risultati sperimentali di qualità non eccelsa e poco riproducibili, il che contribuisce a sprecare risorse. Nel peggiore dei casi, il sistema di purificazione dell acqua potrebbe rompersi senza preavviso, causando tempi di fermo del laboratorio prolungati e compromettendone, quindi, la produttività. Figura 5. Diagramma delle sequenze di purificazione dell acqua utilizzate nell Esempio 1. Figura 6. Livelli di TOC dell acqua ultrapura prodotta a partire da acqua DI (A) e RO-EDI (B) Figura 7. Livelli di TOC dell acqua ultrapura prodotta a partire da acqua sottoposta a SDI-distillazione (A) e RO-EDI (B) LAB 33

lab techonologies Acqua pura per attività di laboratorio Combinazione di diverse tecnologie di purificazione finale per produrre acqua ultrapura In laboratorio, l acqua pura (Tipo 2 o Tipo 3) viene sottoposta a purificazione finale per produrre acqua ultrapura (Tipo 1). L acqua ultrapura è utilizzata negli esperimenti che richiedono livelli di contaminanti estremamente ridotti. Per esempio, l analisi in tracce di molecole organiche polari mediante LC-MS richiede acqua ultrapura con un livello molto ridotto di contaminanti organici che potrebbero interferire con la qualità dei risultati in molti modi. 3 Nella fase della purificazione finale, solitamente si ricorre alla combinazione di tre tecnologie: resine a scambio ionico (monouso), carbone attivo sintetico e fotossidazione UV. Queste tre tecnologie sono necessarie per ottenere nell acqua ultrapura livelli di TOC costantemente inferiori o uguali a 5 ppb, come mostra la Figura 8. In questo esperimento, l acqua RO è stata sottoposta a purificazione finale utilizzando due differenti blocchi: IX e EX, dove i blocchi IX venivano riempiti di resine a scambio ionico e i blocchi EX contenevano resine a scambio ionico e carbone attivo. Come mostra il grafico, la presenza di carbone attivo sintetico ha prodotto livelli inferiori di TOC che venivano ulteriormente ridotti se si associava anche la fotossidazione UV (TOC solitamente inferiore a 5 ppb). Approccio globale per la purificazione ed il monitoraggio dell acqua L efficienza a lungo termine dei sistemi per la purificazione dell acqua richiede un approccio globale. Scegliere le tecnologie migliori sulla base di una solida conoscenza della qualità e delle quantità d acqua necessarie in laboratorio è solo l inizio. È altrettanto importante che il personale del laboratorio sia addestrato ad un impiego appropriato e ad un adeguata manutenzione dei sistemi e che i parametri di qualità dell acqua pertinenti vengano regolarmente monitorati. I sistemi Merck Millipore sono dotati di dispositivi per il monitoraggio della resistività e del TOC così che gli utilizzatori possano verificare che la qualità dell acqua erogata dal sistema sia conforme alle specifiche. Bibliografia (Endnotes) 1 Tarun, M.; Mabic, S. A practical guide to the effects of water purity on HPLC, LC-MS, and related techniques. 2011. Francia: Millipore Corporation. 2 Darbouret, D.; Ishii, N.; Kanazawa, M.; and Kano, I. Impact of feed water quality on the production of ultrapure water. The R&D Notebook RD004. Stampato in Francia 09/08. Copyright 2000 Millipore Corporation. 3 Regnault, C.; Kano, I.; Darbouret, D.; Mabic, S. J. Chromatogr. A, 2004, 1030, 289-295. Figura 8 - La purificazione finale dell acqua pura per produrre acqua ultrapura richiede la combinazione di diverse tecnologie per raggiungere livelli di TOC ridotti. Si sono utilizzati due tipi di blocchi: IX = resine a scambio ionico; EX = resine a scambio ionico + carbone attivo sintetico; UV = UV fotossidazione. Riassunto e Conclusioni Un acqua di qualità ottimale per il laboratorio richiede la fonte d acqua pura (Tipo 2) migliore. Sebbene siano disponibili diverse tecnologie di purificazione, nessuna tecnologia da sola è in grado di rimuovere tutti i contaminanti a livelli sufficientemente bassi per l uso di laboratorio. Pertanto, si consiglia di ricorrere ad una combinazione di tecnologie. La scelta migliore per produrre acqua di Tipo 2 è la combinazione di RO e EDI. Il tenore di ioni e TOC nell acqua RO-EDI è costantemente ridotto e soddisfa le esigenze di numerose applicazioni generiche del laboratorio e dell impiego negli analizzatori di chimica clinica, negli incubatori per colture cellulari e nelle celle climatiche. Inoltre, grazie alla sua qualità uniforme, l acqua RO-EDI è particolarmente adatta per la produzione di acqua ultrapura con un unità di purificazione finale come il sistema Milli-Q. Il risultato è un acqua ultrapura con livelli di ioni e TOC costantemente ridotti. È stato dimostrato che altre fonti d acqua pura, quali la distillazione, la SDI ed anche la combinazione di SDI e distillazione, producono acqua purificata con livelli di contaminanti altalenanti. Tali fluttuazioni compromettono la qualità dei dati ottenuti dagli strumenti analitici moderni con cui è possibile effettuare analisi in tracce ed ultratracce. Per maggiori informazioni, si prega di visitare il nostro sito web alla pagina: www.merckmillipore.com/labwater Merck Millipore, il logo M, Millipore, Elix e Milli-Q sono marchi registrati di Merck KGaA, Darmstadt, Germania. Copyright 2014 EMD Millipore Corporation, Billerica, MA, U.S.A. Tutti i diritti sono riservati. 34 LAB

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