A Guide to High Quality Laboratory Water / Una guida all'acqua di laboratorio di alta qualità

 A Guide to High Quality Laboratory Water / Una guida all'acqua di laboratorio di alta qualità

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Introduction 

Water is the most important laboratory reagent. It serves as the principal ingredient in the preparation of media, buffers, samples, dilution series, and blanks. It is also used to flush instruments, wash glassware and perform a range of routine cleaning procedures. Given its wide use in virtually every life science and analytical application, having a reliable source of high-quality water that delivers the right volume and purity of water is a vital part of operating a lab. This eBook will guide you on choosing the right water purification system for your laboratory, and describe the impurities found in water, different water standards, and methods of water purification. It will also guide you on purification methods and important standards, which must be considered when selecting a water system. 

Lab Water Standards

 Defining quality for laboratory water Laboratory water is categorized based on its purity: ranging from lower quality to higher quality. Depending on the standard, the names and specifications can differ. Water standards for different laboratory applications are set by regulatory bodies, such as American Society for Testing and Materials (ASTM) International, The International Organization for Standardization (ISO), The Clinical and Laboratory Standards Institute – Clinical Laboratory Reagent Water (CLSI-CLRW), and The International Pharmacopeia (including USP, EP and JP). The ASTM International standard is one of the most common standards for laboratory water. Are showed examples of general parameters for water quality, but the actual requirements for a specific application can vary. In general, Type 1 water is used for highly critical and/or sensitive applications, while Type 2 water satisfies less critical and/or sensitive applications. The Arium® ultrapure water purification systems meet or exceed the ASTM International criteria for Type 1 and Type 2 water

Application Requirements 

Choose the water quality that meets your needs

 Some laboratory applications require higher purity water than others. For example, the water used to wash glassware and fill water baths does not need to be as pure as the water used in sensitive analytical techniques like an HPLC. It is important to choose a water purification system that meets the needs of your intended application(s). 

Purification Methods 

Getting pure water is a multistep process Generating high-quality laboratory water is a multistep process. Water purification instruments, like the Arium® Systems, perform these steps automatically, making pure water readily accessible. Learn about the different purification methods and how they are combined to produce Type 1, Type 2, and Type 3 water. 

Activated Carbon 

It is often used in pre-treatment cartridges and in the final water polishing step. The process adsorbs and removes organic contaminants, such as radicals, through a diffusion-controlled process.

Depth Filters 

Microporous 5 µm depth filters create a physical barrier that trap particulates. 

Reverse Osmosis (RO) 

Water is forced through a semi-permeable membrane against the osmotic pressure to remove bacteria, ions, dissolved organics, and other small molecules. Type 3 water for daily laboratory applications can be produced using RO membranes with systems like the Arium® Advance RO

Ion Exchange 

Ion exchange resins remove ions from water and replace them with H+ and OH- ions.

Ion Exchange 

Ion exchange resins remove ions from water and replace them with H+ and OH- ions.

UV Oxidation 

Irradiation with UV light at 185 and 254 nm breaks down organic contaminants and ionizes the molecules

Ultrafiltration

 Uses a porous cross-flow membrane filter (pore size 1-10 nm) to filter out a range of impurities based on size. The Arium® systems offer two different ultrafiltration solutions: an integrated option or an external end-point ultrafilter.

Final Membrane Filtration 

Membrane filters are often used at the outlet of water purification systems as a last-step protection and sterile filtration.

System Configurations Centralized or point-of-use?

 Laboratory water purification systems can be configured in two ways: centralized or point-of-use. A centralized system provides water to an entire facility, while point-of-use systems are dedicated to one laboratory or application. Centralized systems simplify maintenance and reduce overall costs. However, it is difficult to control the quality of the treated water or get point-of-use quality information. A centralized system is an efficient way to feed pretreated water to a building or a complete laboratory, and the water quality may be adequate for laboratory devices that require Type 2 pure water, or for general tasks like rinsing. A point-of-use system is purchased and housed in a laboratory. Systems can be qualified (IQ/OQ). It provides complete control of maintenance and access to information about water quality and, labs requiring Type 1 ultrapure water can use a final polisher, like the Arium® Mini Essential or Arium® Pro, to treat water sourced from a centralized system.

Choosing a System

 Key considerations when selecting a water system

 A water purification system is one of the vital investments you make when building a laboratory. Water purification systems come in many different sizes and capabilities. When choosing a system, it helps to have a good understanding of water impurities in your feedwater and how they might affect your experiments. 

The water purification system you select must meet the needs of your intended application. If you require different types of water, combined systems like the Mini Plus and Comfort I or II that offer two different water qualities from one system are a convenient, space-saving option.

Volume Needs

 Consider the daily water usage in your lab when selecting a water system. Select a system that slightly exceeds your daily water requirements so it can handle unexpected overages. However, a significantly oversized system is not recommended as it requires more space and runs the risk of microbial contamination if not used constantly.

Water Storage 

Water purification systems that include membrane filtration technologies, such as RO and EDI modules, have a reduced flow rate. To compensate for this, intermediate storage of pretreated water, such as the Arium® Bagtank technology, provides generous water volume, flow rate and pressure when in use.

Operation 

Usability and efficiency features, like an easy-to-use touch screen display, are important selection criteria for a water purification system. Different functionalities like Favorites, Volume-Controlled and/or Time-Controlled dispensing options also streamline dispensing. Arium® Systems offer these features in addition to a remote dispenser Smart Station for both ultrapure and pure water.

Maintenance

 Water systems require regular cleaning and maintenance to provide reliable performance. For Arium® systems with a storage reservoir, the Bagtank technology vastly simplifies cleaning compared to a tanked system. Entrusting these tasks to the manufacturer’s technical services experts help to prolong instrument lifetime, while freeing up the lab technician’s time to focus on other tasks. 

Feedwater 

The water feeding the purification system must meet the required instrument specifications to ensure you are getting the right purity of water. Some combined water systems can work directly with tap water, but if you already have a reliable source of Type 2 or Type 3 feed water, then a final polisher might be all you need for Type 1 ultrapure water.

Space 

Instrument systems with flexible installation help manage limitations around space in the laboratory. The Arium® systems, for example, offer more compact designs in addition to table-top, wall-mount, and under/inside workbench installation options. Another space-saving option available with the Arium® systems is the Smart Station. It allows for installing multiple remote dispensing points using flexible tubing that pulls ultrapure water from the main system. These satellite dispensing points require much less space compared to a full system.

Cost

 In addition to the cost of the instrument itself, you must consider the cost of accessories, pre-treatment requirements, and consumables (e.g., replacement cartridges). Service contracts are an optional cost, however professional maintenance extends the lifetime of your system and prevents downtime.

Connectivity

 In the regulated laboratory environment, data monitoring and documentation for lab water are important. You can use a connected printer or a SD-card to retrieve data from most systems. It is also possible to connect our Arium® Smart Station either via ethernet or USB-C to collect and monitor the required data.

ITALIANO

Introduzione

L'acqua è il reagente di laboratorio più importante. Serve come ingrediente principale nella preparazione di terreni, tamponi, campioni, serie di diluizioni e bianchi. Viene anche utilizzato per lavare gli strumenti, lavare la vetreria ed eseguire una serie di procedure di pulizia di routine. Dato il suo ampio utilizzo praticamente in ogni applicazione analitica e di scienze della vita, disporre di una fonte affidabile di acqua di alta qualità che fornisca il giusto volume e la purezza dell'acqua è una parte vitale del funzionamento di un laboratorio. Questo eBook ti guiderà nella scelta del giusto sistema di purificazione dell'acqua per il tuo laboratorio e descriverà le impurità presenti nell'acqua, i diversi standard dell'acqua e i metodi di purificazione dell'acqua. Ti guiderà anche sui metodi di purificazione e sugli standard importanti, che devono essere considerati quando si seleziona un sistema idrico.

Standard dell'acqua di laboratorio

 Definire la qualità dell'acqua di laboratorio

 L'acqua di laboratorio viene classificata in base alla sua purezza: da qualità inferiore a qualità superiore. A seconda dello standard, i nomi e le specifiche possono differire. Gli standard dell'acqua per le diverse applicazioni di laboratorio sono stabiliti da organismi di regolamentazione, come American Society for Testing and Materials (ASTM) International, The International Organization for Standardization (ISO), The Clinical and Laboratory Standards Institute – Clinical Laboratory Reagent Water (CLSI-CLRW) e The International Pharmacopeia (compresi USP, EP e JP). Lo standard internazionale ASTM è uno degli standard più comuni per l'acqua di laboratorio. Sono mostrati esempi di parametri generali per la qualità dell'acqua, ma i requisiti effettivi per un'applicazione specifica possono variare. In generale, l'acqua di tipo 1 viene utilizzata per applicazioni altamente critiche e/o sensibili, mentre l'acqua di tipo 2 soddisfa applicazioni meno critiche e/o sensibili. I sistemi di purificazione dell'acqua ultrapura Arium® soddisfano o superano i criteri internazionali ASTM per l'acqua di tipo 1 e di tipo 2

Requisiti delle applicazioni

Scegli la qualità dell'acqua che soddisfa le tue esigenze

  Alcune applicazioni di laboratorio richiedono acqua di maggiore purezza rispetto ad altre. Ad esempio, l'acqua utilizzata per lavare la vetreria e riempire i bagni d'acqua non deve essere pura come l'acqua utilizzata in tecniche analitiche sensibili come un HPLC. È importante scegliere un sistema di purificazione dell'acqua che soddisfi le esigenze delle applicazioni previste.

Metodi di purificazione

Ottenere acqua pura è un processo in più fasi

 Generare acqua di laboratorio di alta qualità è un processo in più fasi. Gli strumenti per la purificazione dell'acqua, come i sistemi Arium®, eseguono questi passaggi automaticamente, rendendo l'acqua pura facilmente accessibile. Scopri i diversi metodi di purificazione e come vengono combinati per produrre acqua di tipo 1, tipo 2 e tipo 3.

Carbone attivo

Viene spesso utilizzato nelle cartucce di pretrattamento e nella fase finale di lucidatura ad acqua. Il processo assorbe e rimuove i contaminanti organici, come i radicali, attraverso un processo a diffusione controllata.

Filtri di profondità

I filtri microporosi di profondità da 5 µm creano una barriera fisica che intrappola le particelle.

Osmosi inversa (RO)

L'acqua viene forzata attraverso una membrana semipermeabile contro la pressione osmotica per rimuovere batteri, ioni, sostanze organiche disciolte e altre piccole molecole. L'acqua di tipo 3 per le applicazioni quotidiane di laboratorio può essere prodotta utilizzando membrane RO con sistemi come Arium® Advance RO

Scambio ionico

Le resine a scambio ionico rimuovono gli ioni dall'acqua e li sostituiscono con ioni H+ e OH-.

Scambio ionico

Le resine a scambio ionico rimuovono gli ioni dall'acqua e li sostituiscono con ioni H+ e OH-.

Ossidazione UV

L'irradiazione con luce UV a 185 e 254 nm scompone i contaminanti organici e ionizza le molecole

Ultrafiltrazione

 Utilizza un filtro a membrana porosa a flusso incrociato (dimensione dei pori 1-10 nm) per filtrare una gamma di impurità in base alle dimensioni. I sistemi Arium® offrono due diverse soluzioni di ultrafiltrazione: un'opzione integrata o un ultrafiltro end-point esterno.

Filtrazione finale su membrana

I filtri a membrana sono spesso utilizzati all'uscita dei sistemi di purificazione dell'acqua come protezione finale e filtrazione sterile.

Configurazioni di sistema Centralizzato o punto di utilizzo?

I sistemi di purificazione dell'acqua di laboratorio possono essere configurati in due modi: centralizzati o al punto di utilizzo. Un sistema centralizzato fornisce acqua ad un'intera struttura, mentre i sistemi al punto di utilizzo sono dedicati a un laboratorio oa un'applicazione. I sistemi centralizzati semplificano la manutenzione e riducono i costi complessivi. Tuttavia, è difficile controllare la qualità dell'acqua trattata o ottenere informazioni sulla qualità del punto di utilizzo. Un sistema centralizzato è un modo efficiente per fornire acqua pretrattata a un edificio o a un laboratorio completo e la qualità dell'acqua può essere adeguata per i dispositivi di laboratorio che richiedono acqua pura di tipo 2 o per attività generiche come il risciacquo. Un sistema point-of-use viene acquistato e ospitato in un laboratorio. I sistemi possono essere qualificati (IQ/OQ). Fornisce il controllo completo della manutenzione e l'accesso alle informazioni sulla qualità dell'acqua e, i laboratori che richiedono acqua ultrapura di tipo 1 possono utilizzare un lucidatore finale, come Arium® Mini Essential o Arium® Pro, per trattare l'acqua proveniente da un sistema centralizzato.

Scelta di un sistema

 Considerazioni chiave nella scelta di un sistema idrico 

Un sistema di purificazione dell'acqua è uno degli investimenti vitali da fare quando si costruisce un laboratorio. I sistemi di purificazione dell'acqua sono disponibili in diverse dimensioni e capacità. Quando si sceglie un sistema, è utile avere una buona conoscenza delle impurità dell'acqua nell'acqua di alimentazione e di come potrebbero influenzare i propri esperimenti. 

Applicazione

Il sistema di purificazione dell'acqua selezionato deve soddisfare le esigenze dell'applicazione prevista. Se hai bisogno di diversi tipi di acqua, i sistemi combinati come Mini Plus e Comfort I o II che offrono due diverse qualità dell'acqua da un unico sistema sono un'opzione comoda e salvaspazio.

Esigenze di volume

 Considera l'utilizzo giornaliero di acqua nel tuo laboratorio quando selezioni un sistema idrico. Seleziona un sistema che superi leggermente il tuo fabbisogno idrico giornaliero in modo che possa gestire eccessi imprevisti. Tuttavia, un sistema notevolmente sovradimensionato non è raccomandato in quanto richiede più spazio e corre il rischio di contaminazione microbica se non utilizzato costantemente.

Deposito d'acqua

I sistemi di purificazione dell'acqua che includono tecnologie di filtrazione a membrana, come i moduli RO e EDI, hanno una portata ridotta. Per compensare ciò, lo stoccaggio intermedio di acqua pretrattata, come la tecnologia Arium® Bagtank, fornisce volume d'acqua, portata e pressione generosi durante l'uso.

Operazione

Le caratteristiche di usabilità ed efficienza, come un display touch screen di facile utilizzo, sono criteri di selezione importanti per un sistema di purificazione dell'acqua. Diverse funzionalità come Preferiti, Opzioni di erogazione con controllo del volume e/o controllo del tempo semplificano anche l'erogazione. I sistemi Arium® offrono queste funzionalità in aggiunta a una Smart Station con erogatore remoto per acqua ultrapura e pura.

Manutenzione

 I sistemi idrici richiedono pulizia e manutenzione regolari per fornire prestazioni affidabili. Per i sistemi Arium® con serbatoio di accumulo, la tecnologia Bagtank semplifica enormemente la pulizia rispetto a un sistema con serbatoio. Affidare queste attività agli esperti dei servizi tecnici del produttore aiuta a prolungare la durata dello strumento, liberando il tempo del tecnico di laboratorio per concentrarsi su altre attività.

Acqua di alimentazione

L'acqua che alimenta il sistema di purificazione deve soddisfare le specifiche dello strumento richieste per garantire la giusta purezza dell'acqua. Alcuni sistemi idrici combinati possono funzionare direttamente con l'acqua del rubinetto, ma se si dispone già di una fonte affidabile di acqua di alimentazione di Tipo 2 o Tipo 3, allora un lucidatore finale potrebbe essere tutto ciò di cui si ha bisogno per l'acqua ultrapura di Tipo 1.

Spazio

I sistemi di strumenti con installazione flessibile aiutano a gestire i limiti di spazio in laboratorio. I sistemi Arium®, ad esempio, offrono design più compatti oltre alle opzioni di installazione su tavolo, montaggio a parete e sotto/all'interno del banco da lavoro. Un'altra opzione salvaspazio disponibile con i sistemi Arium® è la Smart Station. Consente l'installazione di più punti di erogazione remoti utilizzando tubi flessibili che prelevano acqua ultrapura dal sistema principale. Questi punti di erogazione satellitari richiedono molto meno spazio rispetto a un sistema completo.

Costo

 Oltre al costo dello strumento stesso, è necessario considerare il costo degli accessori, i requisiti di pretrattamento ed i materiali di consumo (ad es. cartucce sostitutive). I contratti di assistenza sono un costo opzionale, tuttavia la manutenzione professionale prolunga la durata del sistema e previene i tempi di inattività.

Connettività

 Nell'ambiente di laboratorio regolamentato, il monitoraggio dei dati e la documentazione per l'acqua di laboratorio sono importanti. È possibile utilizzare una stampante collegata o una scheda SD per recuperare i dati dalla maggior parte dei sistemi. È anche possibile collegare la nostra Arium® Smart Station tramite Ethernet o USB-C per raccogliere e monitorare i dati richiesti.

Da:

https://www.selectscience.net/downloads/articles/9683_Laboratory-Water-Purification-Standards-Methods-Selection-Guide-eBook-Digital-Tool-en-L-Sartorius.pdf