Điều kiện kiên quyết đảm bảo chất lượng nước siêu sạch trong phòng thí nghiệm
Tóm tắt
Vật liệu lọc là một trong những nhân tố quan trọng quyết định tới chất lượng của nước sản phẩm cũng toàn bộ h ọat động của máy lọc nước.
Mỗi một vật liệu lọc có khả năng loại bỏ m ột hoặc một vài loại tạp chất có trong nước. Tuy nhiên trong quá trình sử d ụng, các tạp chất tích lũy lại trong các vật liệu lọc, không những làm mất khả năng loại bỏ t ạp chất mà còn làm hòa tan một lượng tạp chất trở lại vào trong nước. Điều này làm giảm chất lượng nước và hoạt động chung của máy.
Chất lượng nước siêu sạch thông thường được đo bằng trở kháng, tuy nhiên thông số này chỉ phản ánh mức độ ô nhiễm ion mà thôi, nó không phản ánh thông số vi sinh vật, hạt hay chất hữu cơ. Vì vậy với những
hệ thống lọc nước siêu sạch mà chỉ kiểm soát tạp chất bằng cách đo trở kháng sẽ không đảm bảo loại bỏ các chất hữu cơ hay những tạp chất khác vì khả năng loại bỏ chất hữu cơ của vật liệu có thể b ị quá tải hoặc mất tác dụng trước khi quá trình loại bỏ ion hết tác dụng. Do đó cần những nghiên cứu đánh giá tác động và sự thay đổi khả năng loại bỏ tạp chất của các vật liệu lọc theo thời gian. Bên cạnh đó, trong thời gian gần đây, Millipore cũng đã giới thiệu một thế h ệ máy lọc nước Milli-Q A10 mới có khả năng kiểm soát hàm lượng TOC (tổng hàm lượng cacbon hữu cơ) cùng với chức năng đo trở kháng truyền thống.
Bản tóm tắt kỹ thuật này mô tả 4 phương pháp thường được sử dụng rộng rãi trong các máy lọc nước siêu sạch và sự biến đổi của các vật liệu lọc theo thời gian.
1. Than hoạt tính
Than hoạt tính được sử dụng rộng rãi trong quá trình lọc nước siêu sạch. Nó có khả năng loại bỏ các tạp chất hữu cơ có trong nước bằng phương pháp hấp phụ. Hiện nay có hai loại than hoạt tính, tự nhiên và tổng hợp, các đặc tính của nó cũng khác nhau rất nhiều, phụ thuộc vào vật liệu chế tạo, quá trình sản xuất và nhà cung cấp.
Vật liệu phổ biến nhất là Các bon hoạt tính tự nhiên được làm từ gỗ hoặc vỏ dừa. Vật liệu này có khả năng hấp phụ các chất hữu cơ có khối lượng phân tử nhỏ với đường động học chậm và giải phóng trở lại các tạp chất vào trong nước. Vì lý do đó mà loại vật liệu này không được sử dụng trong hệ thống lọc nước của Millipore mà chỉ được sử dụng như vật liệu rẻ tiền, hiệu quả trong các cột tiền lọc trước quá trình lọc thẩm thấu ngược (RO)
Than hoạt tính tổng hợp được tạo ra từ các hạt nhựa styren pyrolysis. Nó có cùng cấu trúc lỗ mao quản và diện tích bề mặt cao giống than hoạt tính nhưng có khả năng hấp phụ nhanh các chất hữu cơ có khối lượng phân tử nhỏ và có khả năng giữ lại các tạp chất rất tốt.
Qua nhiều nghiên cứu thử nghiệm, chúng tôi nhận thấy rằng sau một thời gian sử dụng, lượng chất hữu cơ b ị giữ l ại trên bề m ặt và trong các ống mao quản sẽ d ần làm bão hòa than hoạt tính, làm mất khả năng hấp phụ của than. Không những vậy, các tạp chất bị giữ lại lâu ngày còn làm tắc cột lọc và là môi trường dinh dưỡng cho sinh vật phát triển, tạo ra các sản phẩm phụ hòa tan vào trong nước. Gây ảnh hưởng tới chất lượng nước cũng như các bộ phận khác của máy. Theo nghiên cứu của chúng tôi cũng chỉ ra rằng, trong khoảng thời gian 3 tháng đầu, mật độ vi sinh vật vẫn thấp vì chúng đang ở trạng thái tiềm sinh và thích nghi. Nhưng sau 6 tháng thì mật độ vi sinh vật tăng độ t biến, nguyên nhân là vi sinh vật đã thích nghi với môi trường dinh dưỡng mới, đã tổng hợp đủ các hệ enzym thủy phân cơ chất. Chúng sẽ sử dụng nguồn dinh dưỡng bị giữ lại trong than hoạt tính để sinh sôi, phát triển và sẽ thải vào nước các sản phẩm trao đổi chất có khối lượng phân tử nhỏ h ơn. Đây là một trong những nguyên nhân làm ảnh hưởng tới chất lượng nước và họat động của máy.
Chúng tôi khuyến cáo nên thay định kỳ 6 tháng những cột lọc có sử dụng than họat tính.
2. Đệm trao đổi ion
Đệm trao đổi ion có khả năng giữ lại ion bằng lực hút tĩnh điện. Một ma trận polyme được tạo ra bằng cách trùng ngưng của styren và divinylbenzen (DVB). DVB là tác nhân liên kết chéo giữa các chuỗi polystyren, do đó phần trăm của DVB ảnh hưởng tới cấu trúc lỗ, khả năng chống chịu hóa học và cơ học của hạt nhựa, khả năng loại bỏ ion và khả năng hòa tan các chất hữu cơ vào trong nước.
Các hạt nhựa trao đổi ion khác nhau có đặc tính rất khác nhau, kích thước hạt nhựa, cấu trúc lỗ, khả năng bền hóa học/ cơ học và độ liên kết chéo. Tất cả các đặc trưng này ảnh hưởng tới khả năng gắn kết, tốc độ và lựa chọn của nhựa, đồng thời ảnh hưởng khả năng hòa tan ion, chất hữu cơ và hạt rắn vào trong nước.Sau đó hạt nhựa được hoạt hóa bằng cách gắn kết các nhóm chức trao đổi ion bằng liên kết đồng hóa trị với vòng thơm benzen của styren. Khả năng trao đổi ion được tính bằng gam NaCl.
Sau một thời gian sử d ụng, các nhóm chức trao đổi ion dần dần bị bão hòa và mất khả năng giữ l ại các ion. Không những vậy, theo thời gian, một lượng nhỏ các ion trước kia bị giữ lại trong lớp đệm trao đổi ion sẽ hòa tan trở lại vào trong nước và làm giảm chất lượng của nước. Khi đó các hạt nhựa trao đổi ion này gần như mất tác dụng và tùy theo loại vật liệu mà có thể hoạt hóa trở lại hoặc thải bỏ.
Thời gian thay thế c ột lọc trao đổi ion phụ thuộc vào lượng tạp chất có trong nước cấp, lưu lượng nước sử d ụng. Hãng chúng tôi khuyến cáo nên thay thế định kỳ 1 năm các cột lọc trao đổi ion.
3. Màng lọc
Màng lọc có khả năng giữ lại 100% các hạt và vi khuẩn có kích thước lớn hơn kích thước lỗ lọc.
Chất lượng vật liệu của màng lọc đặc biệt quan trọng bởi vì diện tích bề mặt của chúng rất lớn, và đặc biệt là chúng nằm rất gần điểm lấy nước, do đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Màng lọc cuối
Màng lọc Millipak được sử dụng ở điểm lấy nước của Milli-Q, có kích thước lỗ lọc 0,22um đảm bảo loại bỏ vi khuẩn và các hạt rắn.
Vì vậy, sau một thời gian dài sử d ụng, các lỗ của màng lọc dần dần bị bịt kín, làm giảm tốc độ lấy nước sản phẩm, thậm chí gây tắc màng lọc.
Không những vậy, các tạp chất dần dần bị phân hủy thành những chất có khối lượng phân tử thấp hơn và đi qua lỗ l ọc, làm giảm chất lượng nước sản phẩm.
Qua nghiên cứu chúng tôi khuyến cáo nên thay thế màng lọc cuối (Millipak) định kỳ 6 tháng.
Màng siêu lọc cho nước không có pyrogen
Pyrogen có trong nước sẽ ảnh hưởng tới quá trình phân tích tế bào, sinh học phân tử và chuẩn đoán. Màng lọc hollow fiber sử dụng trong máy Milli-Q đã được kiểm tra chất lượng, đảm bảo giảm hàm lượng endotoxin trong nước(LRV>4). Cấu trúc của vật liệu được lựa chọn để đảm bảo chỉ hòa tan lượng nhỏ nhất các ion và các chất hữu cơ và cho phép tiệt trùng bằng NaOH đậm đặc. Với màng lọc Biopak, vì cấu trúc màng lọc không thể tiệt trùng nên cần thay thế định kỳ từ 3-4 tháng.
4. Đèn UV
Đèn UV sử dụng trong hệ thống lọc nước của Millipore có 3 loại, chúng khác nhau ở b ước sóng phát xạ, 185nm, 254nm hay kết hợp 2 bước sóng trên. Đèn UV185 có tác dụng ô xi hóa các hợp chất hữu cơ thành cacbonic và nước nên thường được sử d ụng trong công đoạn loại bỏ các chất hữu cơ trong máy hay trong bộ phận đo TOC.
Còn các loại đèn UV254 có khả n ăng diệt vi sinh vật nhờ vào khả năng phá hủy enzym và các axit nucleic của vi sinh vật nên chúng được sử dụng trong công đoạn diệt vi sinh vật trong máy và trong các tank chứa nước.
Cường độ sáng và tuổi thọ c ủa đèn UV giảm dần theo thời gian, do đó khả năng oxi hóa cũng như tiêu diệt vi sinh vật sẽ bị giảm dần. Vì vậy để đảm bảo chất lượng nước, chúng tôi khuyến cáo nên thay thế định kỳ 1 năm.
Kết luận: Làm thế nào để đảm bảo duy trì chất lượng nước
Điều kiện kiên quyết để đảm bảo duy trì chất lượng nước đó là luôn để máy họat động đúng cách, vệ sinh định kỳ hàng tháng và thay thế các đồ tiêu hao đúng hạn.
Với các hệ thống lọc nước siêu sạch mà chỉ kiểm soát tạp chất bằng cách đo trở kháng thì khả n ăng loại bỏ chất hữu cơ của vật liệu có thể bị quá tải hoặc mất tác dụng trước khi quá trình loại bỏ ion hết tác dụng. Kết quả là các tạp chất hữu cơ bị tách và tan trở lại vào trong nước. Hàm lượng chất hữu cơ giữ lại trong các vật liệu lọc cũng cung cấp môi trường dinh dưỡng cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển tạo ra enzym nuclease và pyrogen. Vì vậy để đảm bảo chất lượng nước thì việc thay thế các cột lọc không nên chỉ dựa vào giá trị trở kháng mà cần dựa vào thời gian sử dụng.
Đối với các hệ thống Mill-Q A10 m ới, được trang bị thiết bị đọc TOC và trở kháng, thì việc thay thế các phụ kiện lọc có thể thực hiện khi giá trị TOC hoặc trở kháng dưới ngưỡng chấp nhận cho phép của máy.
Nếu các chất hữu cơ nhiễm tạp hoặc sản phẩm phụ c ủa vi sinh vật ảnh hưởng tới ứng dụng và kết quả của bạn thì không được để vật liệu lọc trong hệ thống hơn một năm và nên thay thế định kỳ sau 6 tháng sử dụng.
Đối với giới hạn vi sinh vật (cfu/ml) hoặc yêu cầu không có pyrogen, điều quan trọng là phải thực hiện các test kiểm tra vi sinh và endotocxin đị nh kỳ. Millipore phân tích hàm lượng endotoxin theo phương pháp định lượng động học turbidimetic LAL (Limulus Amoebocyte Lysate). Kết hợp Cape Cod, Woods Hole, MA USA, chi tiết có thể yêu cầu TB064.
Tài liệu tham khảo
The Quantification of Ribonuclease in Ultrapure Water
Byron M. Stewart, Millipore Corporation Poster presented during the Pittsburgh Conference in 1993
The measurement and significance of total organic carbon in laboratory water systems
Jacques Moulin (1), Paul Melanson (2), and Michael Retzik (1) Millipore S.A., St Quentin en Yvelines (2) Anatel Corp., Boulder, CO, U.S.A. 02/96 - American Laboratory 28
Studies on the long-term stabilities of the background of radionuclides in inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)
A review of radionuclide determination by ICP-MS Thomas U. Probst, Institut für Radiochemie, Technische Universität München, Walther-Meißner-Strasse 3, D-85747 Garching, Germany 12/96. Fresenius J. Anal. Chem. 354
Laboratories measuring TOC to maintain high-purity water
Karen Clark (Anatel), Michael Retzik (Anatel), Daniel Darbouret (Millipore) 02/97 - Ultrapure Water Magazine, Volume 14, N°2
Comparison of Milli-Q PF Plus Water to DEPC-Treated Water in the Preparation and Analysis of RNA
Y.-H. Huang, P. Leblanc, V. Apostolou, B. Stewart and R.B. Moreland 10/95 - BioTechniques 19: 656-661 Boston University Medical Center, Boston, MA, and Millipore Corporation, Bedford, MA, USA
Development and Characterization of a Conditionally Transformed Adult Human Osteoblastic Cell Line.
Peter V.N. Bodine, Mark Trailsmith, and Barry S. Komm 01/96 - Journal of Bone and Mineral Research, Volume 11, Number 6, pp 806-819 (1) Women’s Health Research Institute, Wyeth-Ayerst, Radnor, Pennsylvania, U.S.A. (2) Division of Bone Metabolism and Osteoporosis Research, Wyeth-Ayerst, Radnor, Pennsylvania, U.S.A.
Nerve cell culture with ultrapure pyrogen-free water. Qualification of the Milli-Q PF for pyrogen removal.
S. Kohsaka (1), Y. Inuzuka (2), D. Darbouret (3) 11/96 - Internal Millipore, DDA9674 (1) Division of Neurochemistry, National Institute of Neuroscience, National Center of Neurology and Psychiatry, Tokyo, Japan (2) Laboratory Water Division, Nihon Millipore Ltd, Tokyo, Japan (3) Laboratory Water Division, Millipore S.A., St Quentin, France
| < Prev | Next > |
|---|
