VEJLEDNING TIL PURE LABWATER. En vigtig oversigt over applikationer til rensning af laboratorievand, overvågning og standarder.

Transkript

1 VEJLEDNING TIL PURE LABWATER En vigtig oversigt over applikationer til rensning af laboratorievand, overvågning og standarder.

2 VEJLEDNING TIL PURE LABWATER Introduktion Indhold 1 Introduktion Forsknings- og analyseformål Klinisk diagnosticering Sundhedspleje Oversigt over vandrensning Ordliste Pure LabWater-vejledningen er en vigtig ressource til brug for personer, der anvender rent vand eller ønsker at vide mere om emnet. Denne undervisningsvejledning indeholder en oversigt over vandrensningskrav, teknikker og videnskabelig og medicinsk anvendelse, og vil derfor gøre dig i stand til at vælge den korrekte vandkvalitet med den mest pålidelige fremstillingsmetode til en pris, der både tager hensyn til dit budget og til miljøet. Udfordringer: Urenheder og variationer i drikkevand Vand til brug i de fleste laboratorier og kliniske sammenhænge er normalt renset drikkevand. Men vands unikke evne til (i nogen

3 1-2 Introduktion grad) at opløse så godt som hver eneste, kemiske forbindelse og understøtte næsten enhver form for liv betyder, at drikkevandsforsyninger indeholder mange stoffer enten i opløst form eller som suspension. Yderligere urenheder udledes gennem rensningsprocessen af drikkevandet. Desuden kan drikkevand i modsætning til andre råmaterialer variere betydeligt i renhed, både fra ét geografisk område til et andet og fra årstid til årstid. I nutidens laboratorier er adgangen til rent vand af afgørende betydning, og selv om private forbrugere opfatter vandværksvand som "rent", opfatter laboratorieteknikere og personer inden for sundhedsplejen denne type vand som stærkt forurenet. Analytikere og forskere beskæftiger sig med elementer og sammensætninger i koncentrationer af dele pr. milliard (ppb) eller lavere, eftersom mange af disse urenheder kan have en negativ påvirkning på anvendelsen som følge af deres interaktion med andre stoffer, inklusive det stof, der er ved at blive analyseret. Der findes 5 klasser af urenheder i naturligt vand og drikkevand: Suspenderede partikler Opløste, uorganiske stoffer Opløste, organiske stoffer Mikroorganismer & biomolekyler Opløste gasser Det overordnede formål med vandrensningsmetoder til videnskabelige og medicinske formål er at fjerne urenheder i drikkevand og minimere yderligere kontamination fra rensningskomponenter og bakteriel vækst. "Rent vand er det mest almindelige stof til brug i en enorm række forskellige videnskabelige og medicinske applikationer - dets betydning må aldrig undervurderes". Sådan bruger du denne vejledning Denne vejledning er skrevet af ELGA og bygger på mere end 70 års erfaring, der udelukkende er dedikeret til forskning, design, produktion og installation af vandrensningssystemer. Den omfattende vejledning til Pure LabWater er baseret på vores oprindelige vejledning til Pure LabWater samt vores vejledning til Pure Clinical LabWater, der blev udgivet første gang i hhv og Ud over at indeholde opdateringer til vandrensningsprocessen (dvs. nye vandrensningsteknologier, yderligere applikationer og reviderede standarder) er vejledningen struktureret, så du nu har nemmere adgang til den ønskede information. Gennem hele vejledningen finder du tips og tricks og "Rene facts" om vandrensning med diagrammer, der viser vigtige teknologier, systemer og processer. Bagerst i vejledningen finder du en ordliste, så du samtidig kan slå de tekniske termer op, du ikke kender så godt. Denne vejledning er opdelt i 4 afsnit, der er nemme at få adgang til. Forskning og test (afsnit 1) Klinisk diagnosticering (afsnit 2) Sundhedspleje (afsnit 3) Oversigt over vandrensning (afsnit 4, der er yderligere opdelt i 5 underafsnit) Fremstilling af drikkevand Urenheder i drikkevand Vandrensningsteknologier Opretholdelse af renhedsgraden i renset vand Standarder for renset vand

4 Afsnit 1 Forskning og test Fokuserer på den lange række forskellige anvendelser, der findes i de forskellige laboratorier med grundlæggende vask og skylning af glasvarer til kritiske molekylærbiologiske og cellekulturteknikker. Afsnittet indeholder en oversigt over de vandtyper, der kræves til hvert enkelt formål. Om ELGA ELGA er en afdeling i Veolia, verdens førende leverandør af procesvand, og vi leverer renset vand, der opfylder vores kunders overensstemmelseskrav i videnskabelige og medicinske applikationer. Vi har over 70 års erfaring med produktion af vandrensningssystemer, og vi udvikler fortsat den nyeste og mest avancerede forskning med innovativt og ergonomisk design. ELGA leverer robuste systemer, der er nemme at installere, og som opfylder kundernes altid skiftende behov. Vi arbejder også sammen med førende producenter af laboratorieinstrumenter, så vi kan udvikle vandrensningssystemer til specifikke formål. Endvidere spiller vi en meget aktiv rolle i forhold til de vandstandardiseringsorganisationer, der udvikler og anbefaler kvalitetskrav til laboratorievand. Med et netværk, der omfatter over 600 servicecentre rundt omkring i verden, kan ELGA garantere en konkurrencedygtig service- og supportpakke, uanset hvor du befinder dig, og dette gælder hele vores udvalg af vandrensningssystemer. Afsnit 2 Klinisk diagnosticering Understreger vigtigheden af at anvende ekstremt rent vand for at opnå gyldige og pålidelige, kemiske testresultater. Afsnittet indeholder en oversigt over internationale standarder og bestemmelser for disse anvendelser. Afsnit 3 Sundhedspleje Vi opstiller her en oversigt over de mange anvendelser inden for sundhedssektoren, der kræver den højeste renhedsgrad for vand, herunder dekontaminationsrengøring og skylning af kirurgiske instrumenter (dvs. endoskoper) og produktion af damp til instrumentsterilisation. Afsnittet gennemgår de strenge retningslinjer og vandstandarder, der nu gælder for disse applikationer. Afsnit 4 Oversigt over vandrensning Dette afsnit indeholder en omfattende oversigt over vand med detaljeret beskrivelse af de typer urenheder, der findes i vand, samt de teknologier, systemkonstruktioner og komponenter, der er påkrævet med henblik på effektivt at fjerne dem. Valg af de første faser i et rensningssystem afhænger af fødevandets egenskaber, og hele processen begynder med en forbehandlingsfase. De vigtigste vandrensningsteknologier bliver gennemgået, og hver enkelt har fordele og ulemper. Eksempelvis kan nogle teknologier fjerne store mængder af mange typer urenheder, mens andre kan fjerne en bestemt type urenheder ned til ekstremt lave niveauer.

5 3-4 Introduktion Der findes utallige forskellige, offentliggjorte standarder, der definerer den krævede vandkvalitet til specifikke formål. ASTM (American Society for Testing and Materials) og ISO (International Organization for Standardization) 3696 indeholder retningslinjer for anvendelser i laboratorier; CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute) har udarbejdet retningslinjer, der definerer krav til vandkvalitet til brug i kliniske laboratorier. Nogle laboratorier følger de standarder, der er angivet i hhv. den europæiske, amerikanske og japanske farmakopé. Men meget få af disse standarder gælder specifikt den påtænkte brug; hvis man udarbejder alt for detaljerede retningslinjer, vil det resultere i unødvendige omkostninger, mens for få vil true nøjagtigheden af de målte resultater. Denne vejledning gør de muligt for dig at navigere rundt i denne labyrint af standarder og hjælper dig med at vælge den rigtige type vand og fremstillingsmetode samt giver dig den korrekte renhedsgrad til en pris, der både tilgodeser dit budget og miljøet. Pionerarbejde inden for vandrensning til laboratoriebrug: Walter Lorch grundlagde ELGA. Destillation var den avancerede nyskabelse inden for vandrensning, men begrænsningerne i denne teknologi, hvad angår renhed, skabte behov for ændring. Deioniseringspatronen blev opfundet af Walter Lorch ELGA arbejdede sammen med London School of Pharmacy på at udvikle produkter til hospitalssektoren, laboratorier og industrien ELGA grundlagde School of Water Sciences. Walter Lorch udgav The Handbook of Water Purification. Som de første introducerede ELGA UV-fotooxidation i et laboratorierensningssystem. ELGA lancerede MedRo, et system, der var særligt udviklet til det renale marked ELGA lancerede PURELAB UHQ, en blanding af ionbytning, membranprocesser, adsorption og fotooxidation i et vandrensningssystem, der leverer vand med høj renhedsgrad til lave priser. ELGA vinder "the Queens award for design". ELGA opfandt type II eller destillationsudskiftningssystemet, der blev føjet til vores produktsortiment. ELGA udviklede MEDICA, det første vandrensningssystem specielt udviklet til markedet for klinisk diagnosticering. ELGA lancerer PureSure-systemet (med flerfaseovervågning) samt vores metode til realtidsovervågning af TOC 2000 ELGA blev Veolias afdeling for laboratorievand. ELGA lancerede Option-E5, det første laboratorierensningssystem med recirkulation af elektrodeionisering af behandlet vand 2003 ELGA lancerede de revolutionerende CENTRAsystemer, det første pakkede, centraliserede system til rensning af laboratorievand 2004 ELGA lancerede BIOPURE, det første produkt der er specielt udviklet til at opfylde de nye, strenge vandstandarder for medicinske applikationer

6 AFSNIT 1 Forskningsog analyseformål Forskere udfører en lang række forsøg i mange forskellige slags laboratorier. Derfor skal de forskellige grader af vand renses og bruges i overensstemmelse med de påkrævede procedurer eller anvendelser. Vand er en af hovedkomponenterne i mange applikationer, men betydningen af vands renhedsgrad anerkendes ikke altid. I dette afsnit gennemgår vi nogle almindelige anvendelser og giver anvisninger for den krævede vandkvalitet. Vi vejleder også om, hvilke rensningsteknologier du bør kigge efter i dit vandsystem. Resistivitet (MΩ-cm) TOC (PPB) Bakterier Type I + 18,2 <5 <1 <0,03 Type I >18 <10 <1 <0,03 Type II + >10 <50 <10 Type II >1 <50 <100 Type III >0,05 <200 <1000 Endotoksiner (EU/ml) Der er udgivet mange vandkvalitetsstandarder rundt om i verden, men det er kun nogle få, der er relevante for specifikke, videnskabelige formål. Dette har betydet, at de fleste vandrensningsvirksomheder, inklusive ELGA, har indført et bredt, overordnet klassifikationssystem, der er defineret inden for målelige fysiske og kemiske grænser. I denne vejledning henviser vi til "typer" vand, der er beskrevet i dette diagram (se venstre).

7 5-6 Forsknings- og analyseformål Type 1 + går ud over renhedskravene til type 1-vand Type I beskrives ofte som ultrarent, og denne grad kræves til nogle af de mest vandkritiske anvendelser, såsom højtryksvæskekromatografi (high performance liquid chromatography (HPLC)) eluent klargøring samt blind- og prøveopløsninger til andre vigtige analytiske teknikker, såsom GC (gaskromatografi), atomabsorptionsspektrometri (AAS) og induktivt koblet massespektrometri (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS)). Type I er ligeledes påkrævet til molekylærbiologiske formål samt cellekultur og IVF (in-vitro-befrugtning). Type II + er graden til almindelig laboratoriebrug, der kræver højere uorganisk renhed. Type II er graden til almindelig laboratoriebrug. Det kan være klargøring af medier, ph-opløsninger og buffere samt til nogle kliniske analysatorer. Det er også almindeligt, at type II-systemer anvendes som fødevand til et type 1-system*. Type III er den anbefalede grad til ikke-afgørende arbejde, f.eks. skylning af glasvarer, vandbade, vandtilførsel til autoklaver og desinfektionsapparater samt miljøkamre og plantevækstrum. Disse systemer kan også bruges som fødevand til type I-systemer* *Fremstillingen af ultrarent vand (18,2 MΩ-cm resistivitet, <5 ppb TOC) fra vandværksvand sker normalt i to faser forbehandling og polering. Ideelt set reducerer forbehandling forekomsten af alle større typer urenheder uorganiske, organiske, mikrobiologiske og partikelformige med over 95%. Den mest effektive metode er omvendt osmose eller omvendt osmose kombineret med ionbytning eller EDI. Alternativt kan ionbytning anvendes, men denne metode kan ikke i samme grad reducere mængden af organiske, bakterielle og partikelformige urenheder. Jo bedre forbehandling, jo bedre potentiel slutkvalitet på ultrarent vand.

8 Analytiske og generelle formål (Sammenfattet i tabellen på side 16) Elektrokemi Eftersom disse teknikker afhænger af den følsomme måling af bittesmå elektriske signaler, er det af afgørende betydning, at det vand, der bliver brugt, frembringer minimal forstyrrelse som følge af baggrundsforurening. Type IIvand, typisk med en TOC (totalorganisk kulstof) <50 ppb og bakterietal under 1 CFU/ml (kolonidannende enheder pr. milliliter) anbefales til elektrokemiske formål. Til ultrasporingselektrokemiske analyser kræves type I-vand (ultrarent). Teknikkerne omfatter: Potentiometri Potentiometri måler en opløsnings potentiale mellem to elektroder. Dette er en passiv teknik, der påvirker opløsningen meget lidt i processen. Potentialet er derefter forbundet med koncentrationen af en eller flere analyser. Cellestrukturen beskrives ofte som en elektrode, selv om den indeholde to elektroder: En indikatorelektrode og en referenceelektrode (forskellig fra den referenceelektrode, der anvendes i tre-elektrodesystemet). Potentiometri foretages ofte via ionselektion med en ny elektrode for hver ion. Den mest almindelige potentiometriske elektrode er glas-ph elektroden. ph-måling ph er en underklasse i potentiometri og anvendes til måling af en væskes surhedsgrad eller alkalitet. Målinger af ph i rent vand er problematisk på grund af den lave ioniske styrke i opløsningen, og fordi det hurtige optag af kuldioxid påvirker den observerede læsning. Coulometri Coulometri bruger strøm eller potentiale til fuldstændigt at ændre en analyse fra én oxidationstilstand til en anden. I disse analyser måles den totale mængde strøm direkte eller indirekte for at fastslå, hvor mange elektroner der er passeret. Dette angiver koncentrationen af analysen, eller, hvis koncentrationen er kendt, antallet af elektroner sammen med et

9 Analytiske og generelle formål 7-8 Forsknings- og analyseformål redoxpar. Masseelektrolyse, også kendt som kontrolleret potentialcoulometri, eller en hybrid af de to navne, er måske den mest almindelige type coulometri. Voltammetri Voltammetri anvender en konstant og/eller varierende spænding på en elektrodes overflade og måler den resulterende strøm ved hjælp af et tre-elektrodesystem. Denne metode kan afsløre reduktionsspænding i en analyse og elektrokemisk reaktivitet blandt andre ting. Denne metode er praktisk taget ikke-destruktiv, da kun en meget lille mængde af analysen ødelægges på den todimensionelle overflade på hhv. arbejds- og hjælpeelektroden. Polarografi Polarografi er en underklasse af voltammetri, hvor man benytter en nedadgående kviksølvselektrode som arbejdselektrode og ofte benytter den resulterende kviksølvspulje som hjælpeelektrode. Overvejelser vedrørende kviksølvs toksicitet har, sammen med udviklingen af billige, inaktive, højkvalitetselektroder, der er nemme at rengøre, og lavet af materialer som ædelmetaller, glas og kul, ført til en voldsom reduktion i brugen af kviksølvselektroder. Amperometri Amperometri er en underklasse af voltammetri, hvor elektroden holdes i konstant spænding i perioder af forskellig længde. Dette er hovedsageligt en historisk skelnen, der fortsat skaber en smule forvirring, eksempelvis kalder man også voltammetri med differentialpuls for pulsamperometri, hvilket kan ses som en kombination af lineær sweepvoltammetri og kronoamperometri. En ting, der adskiller amperometri fra andre typer voltammetri er, at det er normalt at beregne den samlede strøm i en bestemt periode i højere grad end at måle den ved individuelle spændinger. Denne sammentælling kan give større datasæt og mindre fejlprocent. Amperometrisk titrering bliver også opfattet som amperometri, eftersom den måler strømmen, men bliver ikke opfattet som voltammetri, eftersom hele opløsningen transformeres under eksperimentet. Identificering af kvaliteten på dit drikkevand Over 70 års erfaring inden for laboratorievandsbranchen kombineret med Veolias ekspertise inden for ledelse af mange kommunale behandlingsstationer har givet os uvurderlig viden om fødevandskvaliteter i hele verden. Når vi første gang besøger dit laboratorium, gennemfører vi en test på stedet for at analysere kvaliteten af dit fødevand. Når vi således har indhentet data om vandkvaliteten på dit laboratorium, ønskede anvendelser, laboratoriedesign og -budget, giver vores salgsteam et informeret overslag over de bedste vandrensningsløsninger, der opfylder netop dine behov.

10 Spektroskopi & spektrometri Spektroskopi var historisk set undersøgelsen af interaktionen mellem stråling og stof som en funktion af bølgelængde (l), og det henviste til brug af synligt lys spredt i forhold til dets bølgelængde, dvs. igennem en prisme. Senere blev konceptet yderligere udviklet til at omfatte alle målinger af mængde som en funktion af enten bølgelængde eller frekvens. Dermed kan det også henvise til interaktioner med partikelstråling eller en respons på et skiftende felt eller frekvens (v). Da man opdagede den tætte forbindelse mellem fotonenergi og frekvens (E=hv), hvor h er Plank-konstanten, blev definitionen tilføjet energi (E) som en variabel. En definition af responsen som en funktion af bølgelængde eller mere almindeligt frekvens beskrives som et spektrum. Spektrometri er den spektroskopiske teknik, der anvendes til at måle koncentrationen eller mængden af et givent stof, og det instrument, hvormed man foretager disse målinger, er et spektrometer eller en spektrograf. Teknikkerne omfatter: F-AAS (Flame Atomic Absorption Spectrophotometry) Selv om denne metode til en vis grad er blevet erstattet af ICP-MS og ICP-ES til flerelementanalyser, sikrer de relativt lave omkostninger ved AAS, at denne metode fortsat anvendes i mindre laboratorier eller til specifikke analyser. Afhængig af elementet varierer detekteringsgrænserne fra lav ppb til ppmniveauer. Type II-vand er sædvanligvis rent nok til de fleste rutinemæssige AAS-teknikker, og der er ikke noget krav til lave niveauer af organiske sammensætninger eller bakterier. Gaskromatografi massespektrometri (GC-MS) Til GC bruges renset vand til klargøring af blindprøver, standarder og forbehandling af prøver, dvs. fastfaseekstraktion. Eftersom der kan opnås høj følsomhed med GC-MS, er kravet til vandkvalitet ekstremt højt. Meget lave TOC-niveauer, dvs. under 3 ppb er påkrævet, og dette opnås bedst ved at bruge et poleringsanlæg af høj kvalitet, der får tilført forbehandlet vand med omvendt osmose til fjernelse af ioner og organiske sammensætninger.

11 Analytiske og generelle formål 9-10 Forsknings- og analyseformål Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrophotometry (GFAAS) også kendt som Carbon Furnace Atomic Absorption Spectrophotometry (CFAAS) Denne variant af ASS, hvor flammen er udskiftet med en elektrisk opvarmet grafitslange eller stav, kan opnå meget høj sensitivitet ved elementanalyse. Et højkvalitets type I-vandpoleringsanlæg er påkrævet, og den skal sikre ppt-niveauer for elementurenheder, 18,2 MΩ-cm resistivitetsvand og lav TOC, mens flerfaseovervågning (som leveret af ELGA PureSure-systemet se højre side) giver den bedste renhedsgaranti. Den bedste ydelse sikres, hvis øget forbehandling følges op af konstant recirkulation og genrensning af det polerede vand. Massespektrometri Denne meget sensitive teknik muliggør sporanalyse af komplekse blandinger, og kræver derfor vand med en høj renhedsgrad. Alle prøveforbehandlinger, såsom fastfase-ekstraktion og prøveklargøringstrin kræver type I (ultrarent) vand, der fremstilles af et højkvalitets poleringsanlæg. Dette giver ppt-niveauer for elementurenheder, 18,2 MΩ-cm resistivitetsvand og en ekstremt lav TOC, typisk <3 ppb. Flerfaseovervågning (se højre side) er den eneste metode, der garanterer denne renhedsgrad, og den bedste ydelse opnås med øget forbehandling efterfulgt af kontinuerlig recirkulation og genrensning af poleret vand Primær rensningspakke Mellemvandskvalitetsensor R1 Produktvandskvalitetsensor R2 Poleringsrensningspakke PureSure System PureSure-systemet: Hos ELGA LabWater installerer vi en ekstra sensor mellem de to rensningsfaser i et ultrapure-system. Dette sikrer, at den anden rensningspakke kan udskiftes, før svagt ladede urenheder forurener din applikation. 4

12 Induktivt koblet plasmaatomemissionsspektrometri (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES)) Ved ICP-AES varierer sensitiviteten mærkbart for forskellige elementer, men metaller, halvmetaller, fosfor og svovl har en detekteringsgrænse i ppb (μg/l)-området og kræver ret streng vandrenhedsgrad. Et type I- vandsystem (poleringsanlæg) med høj renhedsgrad er at foretrække, da det giver >18 MΩ-cm resistivitet, men TOCkravene er generelt ikke afgørende, og forbehandling kan ske med omvendt osmose eller ionbytning. Induktivt koblet massespektrometri (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS)) Fremskridt inden for moderne analytisk instrumentering har forbedret følsomheden i spormetalanalyser. Disse elementer måles nu på ppt- og sub-ppt-niveauer med teknikker som ICP-MS. Sporanalytisk arbejde kræver vand, der ikke indeholder komponenter, der skal måles, og kræver samme ekstremt høje vandrenhedsgrad til det mest følsomme ICP-MS-arbejde. Typisk foretrækkes renrumsfaciliteter til klargøring af reagenser af høj kvalitet til blindprøver, standardopløsninger og klargøring af prøver. Det angivne vandsystem bør være et formålsspecifikt type I-system. Dette bør omfatte en form for flerfaseovervågning (se PureSure-diagrammet side 10) for at garantere disse renhedsgrader. Den bedste ydelse opnås med øget forbehandling fra et recirkulerende type II-system. Spektrofotometri Renset vand til spektrofotometriske formål anbefales at være mindst type II-kvalitet med et lavt indhold af uorganiske og organiske eller kolloide urenheder. Typisk har vandet en resistivitet på >1 MΩ cm, og er blevet mikrofiltreret. Lavt TOC-indhold (<50 ppb) er af særlig betydning for teknikker, hvor UV detekteringssystemer benyttes, eftersom opløste, organiske stoffer kan påvirke detekteringen. Kromotografi Kromotografi kan være forberedende eller analytisk, men de to udelukker ikke gensidigt hinanden. Forberedende kromotografi forsøger at adskille komponenter i en blanding til fremtidig brug. Analytisk kromotografi anvendes normalt med mindre mængder materiale og forsøger at måle de relative analysandproportioner i en blanding.

13 Analytiske og generelle formål Forsknings- og analyseformål Højtryksvæskekromatografi (High Performance Liquid Chromatography (HPLC)) HPLC kan anvendes til direkte analyse og bestemmelse af mindre såvel som større komponenter i en kompleks blanding. I den mobile fase anvendes renset vand til generel laboratoriebrug (type II) med en TOC på typisk <50 ppb og en resistivitet >1 MΩ-cm til at klargøre blindprøver, standarder og prøver til forbehandling. Hældningsgraden på HPLC kan levere ekstremt lave detekteringsgrænser, dvs. godt under 1 ppb, og derfor stiller blindprøver, standarder og prøveforbehandlinger ekstremt strenge krav til rent vand af højeste kvalitet, hvor de lavest mulige TOC-niveauer typisk ligger under 3 ppb (se kurve). Dette opnås bedst med et type I-vandsystem (poleringsanlæg) af den bedste kvalitet, specielt fremstillet til dette formål, der får tilført type II- eller type III-vand, der er forbehandlet med RO (omvendt osmose). mau Sporgradient HPLC for primær grad og ultrarent vand RO-permeat Ultrarent vand Blindprøve Ionkromatografi (IC) IC bestemmer mindre og større komponenter inden for et område af stoffer ned til 0,1 ppm ved direkte injektion af 10 til 50 mikroliterprøver. Ultrarent vand er påkrævet til blindprøver, standarder og til klargøring af eluenter. Mens type I-vand er at foretrække, er type II + - vand ofte tilstrækkeligt, særligt hvis prisen har betydning. Ekstremt lave detekteringsgrænser (ned til lave ppt-niveauer) kan opnås med IC, hvis ionerne er forkoncentrerede på en kort ionbytningssøjle og derefter elueret ind i eluentstrømmen med henblik på adskillelse og analyse. Prøver på 50 eller 100 ml kan analyseres Tid på denne måde. Et højkvalitets type I-vandsystem (helst type I + ) er vigtigt for at nå ppt-niveauer for elementurenheder, 18,2 MΩ cm resistivitetsvand og lav TOC. Flerfaseovervågning giver garanti for renhed, som de andre alternativer ikke indeholder (se PureSure-diagrammet på side 10). Den maksimale ydelse opnås med forbedret forbehandling efterfulgt af konstant recirkulation og genrensning af type I-vand.

14 Generel laboratoriebrug Generel kemi Renset vand til generel laboratoriebrug med resistivitet >1 MΩ-cm, TOC under 50 ppb og bakterietal på <10 CFU/ml anbefales til generel kemisk anvendelse. Vask/skylning af glasvarer Vask af glasvarer er en rutinemæssig handling i de fleste laboratorier, og den krævede renhedsgrad for vandet afhænger af anvendelse. For at begrænse omkostningerne (og afhængig af kvaliteten på det lokale drikkevand) kan glasvarer til de mest almindelige formål vaskes med type III-vand. Til mere følsomme, analytiske eller forskningsmæssige teknikker bør man benytte type II-vand med en resistivitet på 1 til 15 MΩ-cm. Til kritiske formål som analytiske sporteknikker (dvs. ICP-MS), cellekulturer eller strengt kliniske metoder, bør glasvarer vaskes i ultrarent vand, særligt under den sidste skylning, for at sikre, at de ultrarene buffere, medier eller opløsninger opbevares i "ikke-kontaminerede" glasbeholdere. Til dette, type I-vand (ultrarent), bør uorganiske stoffer være 18,2 MΩ-cm, TOC < 10 ppb og bakterietal <1 CFU/ml. Kvalitative analyser De fleste kvalitative, analytiske metoder, beregnet til større eller mindre bestanddele, kræver renset vand til generel laboratoriebrug med resistivitet >1 MΩ-cm, en TOC under 50 ppb og lave partikel- og bakterietal. Til mere sensitive teknikker, såsom ICP-MS, kræves ultrarent vand fra et vandpoleringsanlæg til at producere ppt-niveauer for elementurenheder, 18,2 MΩ-cm resistivitetsvand og lav TOC. Prøveopløsning og klargøring af reagens Vand til prøveopløsninger, blindforsøg, reagenser og standarder skal være så rent, at efterfølgende analyser ikke påvirkes. Ved klargøring af buffere til generelle formål, blindforsøg og standarder for generelle kemiske teknikker samt til analyser > 1 ppm, vil renset vand til generel laboratoriebrug med en typisk resistivitet på >1 MΩ cm, en TOC på <50 ppb samt lavt bakterieniveau muliggøre nøjagtige resultater. Til sporanalyse på ppb-niveauer eller lavere kræves type I-vand (ultrarent) til klargøring af blindforsøg og standarder.

15 Analytiske og generelle formål Forsknings- og analyseformål Fastfase-ekstraktion (Solid Phase Extraction (SPE)) Denne teknik er en udbredt metode til at spore organiske bestemmelser som en forbehandling, hvor man udskiller de sporkomponenter, man er interesseret i, fra de større komponenter i grundmassen. Til sporanalyse kræves vand af den højest mulige organiske renhed til klargøring af blindprøver og standarder samt til skylning af fastfasen. Dette opnås bedst med et type I-vandsystem af meget høj kvalitet med en minimal TOC-specifikation (specielt beregnet til dette formål), der får tilført vand, der er forbehandlet i et RO-anlæg. Yderligere operationelle protokoller kan være påkrævet for at sikre kontinuerlig, høj ydelse. Dampgeneratorer Dampgeneratorer anvendes i mange forskellige sammenhænge, f.eks. til befugtning af renrum, fugtgivning, direkte dampopvarmning, injektioner samt i autoklaver og sterilisatorer. De fleste dampgeneratorer har godt af forbehandling af vandforsyningen for at undgå akkumulering, bundfald eller kontaminering, mindske behovet for vedligeholdelse, forbedre ydelsen og øge hygiejneniveauet. Dampgeneratorer kan bruge vand af type III-kvalitet med en konduktivitet i området 1 50 μs/cm (0,02 til 1,0 MΩ cm resistivitet), der typisk produceres med omvendt osmose efter passende forbehandling. Nogle myndigheder har nu indført strenge specifikationer for det vand, der bruges til fremstilling af "ren damp" til desinficering inden for sundhedsområdet. TOC-analyse (indholdet af totalorganisk kulstof) Denne ikke-specifikke metode kan kvantificere det totale indhold af kulstof i materialer. Metoden anvendes ved høje niveauer i afløbsvand og procesdampe såvel som sub-ppbniveauer i ultrarent vand. Prøver fortyndes, og reagenser og standarder klargøres med vand. Til målinger på højt niveau er type II-vand tilstrækkeligt, mens sporarbejde kræver type I-vand (ultrarent).

16 Vandanalyse Vandanalyser er påkrævet til en række forskellige formål, f.eks. til at sikre, at drikkevand opfylder gældende standarder via kontrol med rensningsprocesserne samt til miljøanalyser af søer og floder. Vandanalyse kræver renset vand til klargøring af prøver, standarder og blindtest, og vandet skal være så rent, at det ikke påvirker de analytiske teknikker. Disse analyser udføres normalt med type II-vand med en resistivitet på >5 MΩ-cm, TOC <50 ppb og bakterietal under 1 CFU/ml. Klargøring af buffere og medier Den krævede renhedsgrad for vand til klargøring eller fortynding af reagenser afhænger af, hvilken sensitivitetsanalyse vandet indgår i. Til mange generelle kemiske formål er sensitivitet ikke den primære faktor, og derfor er type II-vand tilstrækkeligt rent. Det har ydermere den fordel, at det har en høj ionmæssig renhedsgrad, og hvis UVog filtreringsteknologier anvendes ved recirkulation, kan det samtidig sikre lave niveauer af organiske urenheder og mikroorganismer. Miljøkamre & rum til plantevækst Saltkoncentrationen og vandets bakterielle kvalitet er meget vigtige faktorer. Fjernelsen af silika (der findes i noget fødevand, men som ikke er blevet fjernet ved hjælp af bestemte rensningsteknikker) opfattes som vigtig for at undgå "pudring", dvs. silikaaflejringer på planter eller prøver. I organisationer, der benytter walk-inkamre, er den bakterielle kvalitet af stigende betydning, eftersom kontamination fra luftbårne bakterier kan true resultaterne. Et type II- eller type III-vandrensningssystem er normalt velegnet, men hvis bakterieniveauet har betydning, bør systemet indeholde fuld recirkulation til kammeret samt direkte UVrecirkulation. ELGA's forskellige BIOPURE-systemer, der er specifikt udviklet til brug i sundhedssektoren, kan med fordel anvendes i disse situationer.

17 Analytiske og generelle formål Forsknings- og analyseformål Analytiske og generelle formål Teknik Sensitivitet Resistivitet* MΩ-cm TOC ppb Filter µm Bakterier CFU/ml Endotoksin EU/ml Nuklease Vandets renhedsgrad Elektrokemi Generel Høj >5 >18 <50 <10 <0,2 <0,2 <1 Generel lab Ultrarent Føde til destilleri Lav >0,05 <500 Primært Tilførsel til ultrarene vandsystemer Generel Høj >0,05 >1 <50 <10 <0,2 <1 Primært Ultrarent Flamme-AAS Generel >5 <500 <0,2 Generel lab GC-MS Høj >18 <3 <0,2 <1 Ultrarent Generel kemi Generel >1 <50 <0,2 <10 Generel lab GF-AAS Høj 18,2 <10 <0,2 <10 Ultrarent Vask af glasvarer Generel Høj >1 >18 <50 <10 <0,2 <0,2 <10 <1 Generel lab Ultrarent HPLC Generel Høj >1 >18 <50 <3 <0,2 <0,2 <1 <1 Generel lab Ultrarent ICP-AES Generel Høj >5 >18 <50 <10 <0,2 <0,2 <1 Generel lab Ultrarent ICP-MS Generel Høj >10 18,2 <50 <10 <0,2 <0,2 <10 <1 Generel lab Ultrarent Ion-kromatografi Generel Høj >5 18,2 <50 <10 <0,2 <0,2 <10 <1 Generel lab Ultrarent Prøveopløsning og klargøring af reagens Generel Høj >1 >18 <50 <10 <0,2 <0,2 <1 <1 Generel lab Ultrarent Fastfase-ekstraktion Generel Høj >1 >18 <50 <3 <0,2 <0,2 <10 <1 Generel lab Ultrarent Spektrofotometri Generel Høj >1 >18 <50 <10 <0,2 <0,2 <1 <1 Generel lab Ultrarent Udvikling af dampe Generel >1 <50 <0,2 <1 Generel lab TOC-analyse Generel Høj >1 >18 <50 <3 <0,2 <0,2 <10 <1 Generel lab Ultrarent Spormetaldetektion Generel Høj >5 18,2 <50 <10 <0,2 <0,2 <10 <1 Generel lab Ultrarent Vandanalyse Generel Høj >5 >18 <50 <10 <0,2 <0,2 <10 <1 Generel lab Ultrarent * Ved 25 o C - ikke-anvendelig ND - ikke detekteret Røde tal - kritiske urenheder

18 Biovidenskabelige formål (Sammenfattet i tabellen på side 22) Forskningsbrug Molekylærbiologi Med fokus på undersøgelse af nukleinsyrer, proteiner og enzymer kan molekylærbiologisk forskning påvirkes i alvorlig grad af forurenende mikroorganismer og tilhørende biologisk aktive cellerester og -produkter. Ud over at fjerne nukleaser fra vandet bør man sikre, at en ukorrekt vandrenhed ikke har betydning for saltkoncentrationerne i klargjorte opløsninger til elektroforese og blotting samt til fremstilling af reagenser til D-sekvensbestemmelse og polymerasekædereaktion (Polymerase Chain Reaction (PCR)). Effekten af menneskelig syre som en Dhæmmer overses ofte. Der kan tages højde for alle disse forhold ved at vælge et formålsspecifikt vandsystem af høj kvalitet med en genetisk grad, der fremstiller vand over type I-renhedsgrad. Elektroforese Makromolekyler kan skilles ad med forskellige teknikker, herunder kemiske metoder, ultracentrifugering og elektroforese. Det vigtigste krav til vand, der indgår i elektroforese, er fraværet af signifikante niveauer af biologisk aktive molekyler såsom endotoksiner (typisk <0,005 EU/ml), nukleaser og proteaser (ikke påviselige). Dette opnås bedst med ultrarent vand med en resistivitet på 18,2 MΩ-cm, TOC <10 ppb C, 0,1 μm eller lavere partikelfiltrering og bakterietal under 1 CFU/ml. Elektrofysiologi Elektrofysiologiske metoder varierer fra måling af biologiske responser til elektriske bølger og elektromagnetiske felter på hele dyr til undersøgelser af enkeltceller med mikroelektroder og patch-clamp-teknikker. Disse

19 Biovidenskabelige formål Forsknings- og analyseformål teknikker er ofte meget sensitive og kan frembringe unøjagtige resultater, hvis man benytter vand med en relativt høj koncentration af forurenende uorganiske stoffer. Man bør typisk anvende type II-vand med en resistivitet på >1 MΩ-cm, TOC <50 ppb og bakterietal på <1 CFU/ml. Hybridisation se molekylærbiologi Endotoksinanalyse Specifikationer for endotoksin er angivet for en lang række anvendelser af vand, der omfatter dialyse, injektioner og cellekultur. Maksimalt tilladte niveauer ligger fra 0,25 EU/ml (endotoksinenheder/milliliter) ned til 0,03 EU/ml. Til analyse af endotoksin er type I-vand (ultrarent) påkrævet med en passende endotoksinspecifikation på typisk 0,05 EU/ml eller lavere. Filtrering med ultrafiltre eller ladede filtre, helst kombineret med UVfotooxidation er nødvendig. Histologi Celler til histologi er faste og ikkelevedygtige, hvorfor type II-vand er tilstrækkeligt rent. Typiske værdier er en resistivitet på >1 MΩ-cm, TOC <50 ppb og bakterietal <1 CFU/ml.

20 Hydroponik Vandkilder til hydroponik skal være tilstrækkeligt rene, så der kan være øgede koncentrationer af mineraler og næringsstoffer til at foretage en nøjagtig måling samt beskytte mod de mulige, indirekte virkninger af en eventuel kontamination. Eksempelvis kan høje niveauer af opløste elementer, særligt calcium og magnesium, resultere i høj alkalitet, der varierer i forhold til vanddybde. Natrium og klor kan ligeledes være direkte giftige for planter ved høje koncentrationer samt forårsage indirekte skade ved at forstyrre optagelsen af calcium, magnesium, nitrat og sporelementer. Type II-vand med lave niveauer af ionisk, organisk og bakteriel kontamination anbefales til hydroponik. Immunocytokemi Brugen af antistoffer i immunocytokemi til detektering af fordelingen af specifikke proteiner skyldes påvirkninger fra forurenende mikroorganismer og tilhørende biologisk aktive cellerester og -produkter, og derfor anbefales apyrogenisk type I-vand (ultrarent). Dette fremstilles ved "polering" af vand, der er blevet forrenset ved hjælp af deionisering, omvendt osmose eller destillation og derefter ultrafiltreret for at sikre fjernelse af nukleaser og endotoksiner. Mikrobiologisk analyse Rutinemæssig mikrobiologisk analyse kræver type II-renset vand, der stort set er fri for bakteriel kontamination og indeholder lave niveauer af ioniske, organiske og partikelformige urenheder. Typiske værdier er en resistivitet på >1 MΩ-cm, TOC < 50 ppb og bakterietal <1 CFU/ml. Forskning i monoklonalt antistof Monoklonale antistoffer er et værdifuldt redskab i udviklingen af nye behandlingsmæssige og in vivo diagnosticeringsprodukter. Medier og buffere med en høj renhedsgrad er afgørende for dyrkningen af sensitive cellelinjer, der viser monoklonale antistoffer. Mens høje niveauer af forurenende organiske, uorganiske stoffer og opløste gasser kan påvirke kulturen direkte eller indirekte, f.eks. ændringer i ph-værdien, er den vigtigste overvejelse i anvendelsen af cellekulturer effekten af forurenende mikroorganismer og deres tilhørende biologisk aktive cellerester og