Войти
Бутылка для дистиллированной воды в Королевской фармацевтической академии (Испания) Очищенная вода вода, прошедшая механическую фильтрацию или обработку для удаления примесей и обеспечения ее пригодности для использования. Дистиллированная вода была наиболее распространенной формой очищенной воды, но в последние годы воду все чаще очищают с помощью других процессов, включая емкостную деионизацию, обратный осмос, угольная фильтрация, микрофильтрация, ультрафильтрация, ультрафиолетовое окисление или электроионизация. Комбинации ряда этих процессов стали использоваться для производства сверхчистой воды такой высокой чистоты, что ее следовые примеси измеряются в частях на миллиард (ppb) или частях на триллион (ppt).
Очищенная вода имеет множество применений, в основном, в производстве лекарств, в научных и инженерных лабораториях и в промышленности, и производится с разной степенью чистоты. Он также используется в коммерческой индустрии напитков в качестве основного ингредиента любой данной торговой марки формулы розлива в бутылки, чтобы поддерживать однородность продукта. Его можно производить на месте для немедленного использования или покупать в контейнерах. Очищенная вода в разговорном английском также может относиться к воде, которая была обработана («сделана питьевой») для нейтрализации, но не обязательно для удаления загрязняющих веществ, которые считаются вредными для людей или животных.
Очищенная вода обычно производится очисткой питьевой воды или грунтовой воды. Примеси, которые, возможно, потребуется удалить:
Дистиллированная вода производится с помощью процесса дистилляции. Дистилляция включает кипячение воды с последующей конденсацией пара в чистую емкость, оставляя после себя твердые примеси. Дистилляция дает очень чистую воду. В дистилляционном аппарате остается белый или желтоватый минеральный налет, который требует регулярного чистка. Дистиллированная вода, как и вся очищенная вода, должна храниться в стерильных контейнерах. нер, чтобы гарантировать отсутствие бактерий. Для многих процедур доступны более экономичные альтернативы, такие как деионизированная вода, которые используются вместо дистиллированной воды.
Бидистиллированная вода (сокращенно «ddH 2 O», «Bidest. Water» или «DDW») получают медленным кипячением незагрязненной конденсированной водяной пар от предварительного медленного кипения. Исторически он был стандартом де-факто для лабораторной воды высокой степени очистки для биохимии и использовался в лабораторных анализах следов до тех пор, пока комбинированные методы очистки воды не получили широкого распространения.
Большой катион / анион ионообменники, используемые при деминерализации питательной воды котла.Деионизированная вода (деионизированная вода, DIW или деионизированная вода), часто синонимы деминерализованная вода / DM вода - это вода, из которой удалены почти все минеральные ионы, такие как катионы, такие как натрий, кальций, железо и медь, и анионы, такие как хлорид и сульфат. Деионизация - это химический процесс, в котором используются специально изготовленные ионообменные смолы, которые обменивают ионы водорода и гидроксида на растворенные минералы, а затем рекомбинируют с образованием воды. Поскольку большинство примесей воды, не являющихся частицами, представляют собой растворенные соли, при деионизации образуется очень чистая вода, которая обычно похожа на дистиллированную воду, с тем преимуществом, что процесс идет быстрее и не накапливается накипь.
Однако деионизация не удаляет в значительной степени незаряженные органические молекулы, вирусы или бактерии, за исключением случайного захвата в смоле. Специально изготовленные сильноосновные анионные смолы могут удалять грамотрицательные бактерии. Деионизацию можно проводить непрерывно и недорого, используя электродионизацию.
. Существуют три типа деионизации: прямоточная, противоточная и смешанная.
Прямоточная деионизация относится к исходному процессу нисходящего потока, при котором как входящая вода, так и регенерирующие химические вещества входят в верхнюю часть ионообменной колонны и выходят в нижней части. Затраты на параллельную деионизацию сравнительно выше, чем при противоточной деионизации из-за дополнительного использования регенераторов. Поскольку регенерирующие химические вещества разбавляются при попадании на дно или отделочные смолы в ионообменной колонне, качество продукта ниже, чем в противоточной колонне аналогичного размера.
Процесс все еще используется, и его можно максимизировать за счет точной настройки потока регенерирующих агентов в ионообменной колонке.
Противоточная деионизация бывает двух форм, каждая из которых требует специальных внутренних компонентов:
В обоих случаях отдельные распределительные коллекторы (входящая вода, входящий регенератор, выходная вода и выходящий регенератор) должны быть настроенным на: качество и расход воды на входе, время работы между регенерациями и требуемый анализ воды продукта.
Противоточная деионизация - более привлекательный метод ионного обмена. Химические вещества (регенераторы) текут в направлении, противоположном потоку обслуживания. Требуется меньше времени на регенерацию по сравнению с прямоточными колоннами. Качество готового продукта может составлять всего 0,5 части на миллион. Основное преимущество противоточной деионизации - это низкие эксплуатационные расходы из-за низкого использования регенераторов в процессе регенерации.
Деионизация в смешанном слое представляет собой смесь катионо-анионной смолы 50/50, объединенную в одной ионообменной колонке. При надлежащей предварительной обработке вода, очищенная за один проход через ионообменную колонку со смешанным слоем, является самой чистой из возможных. Чаще всего деминерализаторы со смешанным слоем используются для окончательной очистки воды для очистки последних нескольких ионов в воде перед использованием. Небольшие установки деионизации со смешанным слоем не имеют возможности регенерации. Коммерческие установки деионизации со смешанным слоем имеют сложные внутренние системы распределения воды и регенерации для регенерации. Система управления управляет насосами и клапанами для регенерации отработанных анионов и катионов смолы внутри ионообменной колонны. Каждый регенерируется отдельно, а затем повторно смешивается в процессе регенерации. Из-за высокого качества получаемой воды, а также из-за стоимости и сложности регенерации деминерализаторы со смешанным слоем используются только тогда, когда требуется вода высочайшей чистоты.
Термин «деминерализация» часто используется как синоним деионизации. Деминерализация - это, по сути, удаление всех минералов, которые можно найти в природной воде. Этот процесс обычно выполняется, когда вода будет использоваться для химических процессов, а присутствующие минералы могут мешать другим химическим веществам. По этой причине все химические и косметические продукты должны производиться на деминерализованной воде. В процессе деминерализации вода «смягчается», заменяя нежелательные минералы различными солями. Деминерализованная вода имеет более высокую проводимость, чем деионизированная вода.
Для очистки воды также используются другие процессы, включая обратный осмос, угольную фильтрацию, микропористую фильтрацию, ультрафильтрацию, ультрафиолетовое окисление или электродиализ. Они используются вместо или в дополнение к процессам, перечисленным выше. Процессы, делающие воду пригодной для питья, но не обязательно близкой к чистой H 2 O / гидроксид + ионы гидроксония, включают использование разбавленного гипохлорита натрия, озон, смешанные окислители (электрокатализатор H 2 O + NaCl) и йод ; См. Обсуждение обработки питьевой воды в разделе «Воздействие на здоровье» ниже.
Очищенная вода подходит для многих областей применения, включая автоклавы, насадки, лабораторные испытания, лазерную резку и использование в автомобилях. Очистка удаляет загрязнения, которые могут мешать процессам или оставлять остатки при испарении. Хотя обычно считается, что вода является хорошим проводником электричества - например, домашние электрические системы считаются особенно опасными для людей, если они могут контактировать с влажными поверхностями, - чистая вода является плохим проводником. Электропроводность морской воды обычно составляет 5 См / м, питьевая вода обычно находится в диапазоне 5-50 мСм / м, а вода высокой степени очистки может составлять всего 5,5 мкСм / м (0,055 мкСм / см), a соотношение примерно 1000000: 1000: 1.
Очищенная вода используется в фармацевтической промышленности. Вода этого сорта широко используется в качестве сырья, ингредиента и растворителя при переработке, составлении и производстве фармацевтических продуктов, активных фармацевтических ингредиентов (API) и промежуточных продуктов, справочных статей и аналитических реагентов. Микробиологическое содержание воды имеет большое значение, и воду необходимо регулярно контролировать и тестировать, чтобы показать, что она остается в пределах микробиологического контроля.
Очищенная вода также используется в промышленности коммерческих напитков в качестве основного ингредиента любого конкретного продукта. формула розлива под торговой маркой, обеспечивающая критическую стабильность вкуса, прозрачности и цвета. Это гарантирует потребителю надежное и безопасное питье. Перед заполнением и запечатыванием отдельные бутылки всегда ополаскиваются деионизированной водой для удаления любых частиц, которые могут вызвать изменение вкуса.
Деионизированная и дистиллированная вода используются в свинцово-кислотных батареях для предотвращения эрозии элементов, хотя деионизированная вода является лучшим выбором, поскольку в процессе создания из воды удаляется больше примесей.
Технические стандарты качества воды были установлены рядом профессиональных организаций, включая Американское химическое общество (ACS), ASTM International, Национальную организацию США. Комитет по клиническим лабораторным стандартам (NCCLS), который теперь называется CLSI, а США Фармакопея (USP). В соответствии с ASTM, NCCLS и ISO 3696 или Международной организацией по стандартизации очищенная вода классифицируется по степени 1–3 или типам I – IV в зависимости от уровня чистоты. Эти организации имеют схожие, хотя и не идентичные параметры для воды высокой степени очистки.
Обратите внимание, что Европейская фармакопея использует высокоочищенную воду (HPW) в качестве определения воды, соответствующей качеству воды для инъекций, но не подвергавшейся дистилляции. В лабораторных условиях высокоочищенная вода используется для обозначения воды различного качества как «высокоочищенной».
Независимо от того, какие стандарты качества воды используются организацией, даже вода типа I может потребовать дополнительной очистки в зависимости от конкретного лабораторного применения. Например, вода, которая используется для молекулярно-биологических экспериментов, должна не содержать ДНКазы или РНКазы, что требует специальной дополнительной обработки или функционального тестирования. Вода для микробиологических экспериментов должна быть полностью стерильной, что обычно достигается автоклавированием. Вода, используемая для анализа следов металлов, может потребовать удаления следов металлов до уровня, превышающего стандарт для воды типа I.
| Загрязнение | Параметр | ISO 3696 (1987) | ASTM (D1193-91) | NCCLS (1988) | Фармакопея | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Уровень 1 | Уровень 2 | Уровень 3 | Тип I * | Тип II ** | Тип III *** | Тип IV | Тип I | Тип II | Тип III | EP (20 ° C) | USP | ||
| Ионы | Удельное сопротивление при 25 ° C [МОм · см] | 10 | 1 | 0,2 | 18,2 | 1,0 | 4.0 | 0.2 | >10 | >1 | >0.1 | >0,23 | >0,77 |
| Электропроводность при 25 ° C [мкСм · см] | 0,1 | 1,0 | 5,0 | 0,055 | 1,0 | 0,25 | 5,0 | <0.1 | <1 | <10 | <4.3 | <1.3 | |
| Кислотность / щелочность | pH при 25 ° C | - | - | 5,0–7,5 | - | - | - | 5,0–8,0 | - | - | 5,0–8,0 | - | - |
| Органические вещества | Общий органический углерод / ppb (мкг / л) | - | - | - | 10 | 50 | 200 | - | <50 | <200 | <1000 | <500 | <500 |
| Всего твердых веществ | мг / кг | - | 1 | 2 | - | - | - | - | 0,1 | 1 | 5 | - | - |
| Коллоиды | Кремнезем [мкг / мл] | - | - | - | <2 | <3 | <500 | - | <0.05 | <0.1 | <1 | - | - |
| Бактерии | КОЕ / мл | - | - | - | \ - | - | - | - | <10 | <1000 | - | <100 | <100 |
* Требуется использование мембранного фильтра 0,2 мкм
** Подготовлено путем перегонки
*** Требуется t Использование мембранного фильтра 0,45 мкм
Член комитета ASTM D19 (вода) Эрих Л. Гиббс подверг критике стандарт ASTM D1193, заявив, что «вода типа I может быть почти что угодно - вода, которая частично или полностью соответствует ограничениям, на тех же или разных точках производственного процесса. "
Полностью обезгаженная сверхчистая вода имеет проводимость 1,2 × 10 См / м, тогда как при уравновешивании с атмосферой она составляет 7,5 × 10 См / м из-за растворенного в ней CO 2. Сверхчистую воду высших сортов нельзя хранить в стеклянных или пластиковых контейнерах, потому что эти материалы контейнера выщелачивают (выделяют) загрязнители в очень низких концентрациях. Емкости для хранения, изготовленные из диоксида кремния, используются для менее требовательных применений, а сосуды из сверхчистого олова используются для применений высокой чистоты. Стоит отметить, что, хотя электрическая проводимость указывает только на присутствие ионов, большинство обычных загрязняющих веществ, естественным образом содержащихся в воде, в некоторой степени ионизируются. Эта ионизация является хорошим показателем эффективности системы фильтрации, а более дорогие системы включают сигнализацию на основе проводимости, чтобы указать, когда фильтры следует обновить или заменить. Для сравнения, морская вода имеет проводимость, возможно, 5 См / м (указано 53 мСм / см), в то время как обычная неочищенная водопроводная вода может иметь проводимость 5 мСм / м (50 мкСм / см) (с точностью до величина), которая все еще примерно на 2 или 3 порядка выше, чем выход от хорошо функционирующего механизма деминерализации или дистилляции, поэтому низкие уровни загрязнения или снижение производительности легко обнаруживаются.
Для некоторых промышленных процессов, особенно в полупроводниковой и фармацевтической промышленности, требуется большое количество очень чистой воды. В этих ситуациях питательная вода сначала перерабатывается в очищенную воду, а затем обрабатывается для получения сверхчистой воды.
Другой класс сверхчистой воды, используемой в фармацевтической промышленности, называется вода для инъекций (WFI), обычно получаемая путем многократной дистилляции. или процесс сжатого испарения деионизированной воды или воды обратного осмоса. Он требует более жестких требований к бактериям - 10 КОЕ на 100 мл вместо 100 КОЕ на мл в соответствии с USP.
Дистиллированная или деионизированная вода обычно используется для пополнения свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в легковых и грузовых автомобилях, а также для других целей. Присутствие посторонних ионов, обычно обнаруживаемых в водопроводной воде, резко сокращает срок службы свинцово-кислотной батареи.
Дистиллированная или деионизированная вода предпочтительнее водопроводной воды для использования в автомобильных системах охлаждения.
Использование деионизированной или дистиллированной воды в устройствах, испаряющих воду, таких как паровые утюги и увлажнители, может уменьшить накопление минерального накипи, что сокращает срок службы устройства.. Некоторые производители бытовой техники заявляют, что в деионизированной воде больше нет необходимости.
Очищенная вода используется в пресноводных и морских аквариумах. Поскольку он не содержит примесей, таких как медь и хлор, он помогает защитить рыб от болезней и предотвращает накопление водорослей на аквариумных растениях из-за отсутствия фосфатов и силикатов. Деионизированную воду следует повторно минерализовать перед использованием в аквариумах, поскольку в ней отсутствуют многие макро- и микронутриенты, необходимые растениям и рыбам.
Вода (иногда смешанная с метанолом ) использовалась для увеличения производительности авиационных двигателей. В поршневых двигателях он задерживает начало детонации двигателя. В газотурбинных двигателях он обеспечивает больший расход топлива для заданного предела температуры турбины и увеличивает массовый расход. Например, он использовался на ранних моделях Boeing 707. С тех пор современные материалы и инженерные разработки сделали такие системы устаревшими для новых конструкций; однако распылительное охлаждение поступающего воздушного заряда по-прежнему в ограниченной степени используется в внедорожных двигателях с турбонаддувом (гоночные автомобили).
Деионизированная вода очень часто используется в качестве ингредиента во многих косметических и фармацевтических препаратах. «Аква» - это стандартное название воды в стандарте Международной номенклатуры косметических ингредиентов, которое является обязательным на этикетках продуктов в некоторых странах.
Из-за своей высокой относительной диэлектрической проницаемости (~ 80) также используется деионизированная вода (кратковременно, когда резистивные потери приемлемы) в качестве высоковольтного диэлектрика во многих приложения с импульсным питанием, такие как Sandia National Laboratories Z Machine.
Дистиллированная вода может использоваться в системах водяного охлаждения ПК и системах лазерной маркировки. Отсутствие примесей в воде означает, что система остается чистой и предотвращает накопление бактерий и водорослей. Кроме того, низкая проводимость снижает риск электрического повреждения в случае утечки. Однако известно, что деионизированная вода вызывает трещины в латунных и медных фитингах.
При использовании в качестве ополаскивателя после мытья автомобилей, окон и подобных вещей очищенная вода сохнет, не оставляя пятен, вызванных растворенными веществами.
Деионизированная вода используется в системах пожаротушения водяным туманом, используемых в чувствительных средах, например там, где используется высоковольтное электрическое и чувствительное электронное оборудование. В «спринклерных» форсунках используются более мелкие распылительные форсунки, чем в других системах, и они работают при давлении до 35 МПа (350 бар; 5000 фунтов на кв. Дюйм). Образующийся чрезвычайно мелкодисперсный туман быстро забирает тепло от огня, а мелкие капли воды не проводят ток (в деионизированном состоянии) и с меньшей вероятностью повредят чувствительное оборудование. Однако деионизированная вода по своей природе является кислой, и загрязняющие вещества (такие как медь, пыль, нержавеющая и углеродистая сталь и многие другие распространенные материалы) быстро поставляют ионы, тем самым реионизируя воду. Обычно считается неприемлемым распылять воду на электрические цепи, которые находятся под напряжением, и обычно считается нежелательным использовать воду в электрических цепях.
Дистиллированная или очищенная вода используется в хьюмидорах для предотвращать накопление в сигарах бактерий, плесени и загрязнений, а также предотвращать образование остатков на материале увлажнителя .
В мойщиках окон, использующих системы столбов с подачей воды, также используется очищенная вода, потому что она позволяет окнам высыхать сами по себе, не оставляя пятен или разводов. Использование очищенной воды с водопроводных столбов также исключает необходимость использования лестниц и, таким образом, обеспечивает соблюдение законодательства Великобритании о высотных работах.
Дистилляция удаляет все минералы из воды, а мембранные методы обратного осмоса и нанофильтрации удаляют большую часть или практически все минералы. В результате получается деминерализованная вода, которая не является более полезной для здоровья, чем питьевая вода. Всемирная организация здравоохранения исследовала влияние деминерализованной воды на здоровье в 1980 году, и ее эксперименты на людях показали, что деминерализованная вода увеличивает диурез и выведение электролитов с пониженной концентрацией калия в сыворотке. Магний, кальций и другие питательные вещества в воде могут помочь защитить от недостатка питательных веществ. Рекомендации для магния были установлены как минимум 10 мг / л с оптимумом 20–30 мг / л; для кальция минимум 20 мг / л и оптимум 40–80 мг / л, а общая жесткость воды (с добавлением магния и кальция) 2–4 ммоль / л. При жесткости воды выше 5 ммоль / л наблюдается более высокая частота образования камней в желчном пузыре, почечных и мочевыводящих путей, артрозов и артропатий. Концентрация фторида, рекомендуемая для здоровья зубов, составляет 0,5–1,0 мг / л, с максимальным рекомендуемым значением 1,5 мг / л во избежание флюороза зубов.
Устройства для фильтрации воды становятся все более распространенными в домашних хозяйствах. Большинство этих устройств не перегоняют воду, хотя по-прежнему растет число продаваемых и используемых установок для перегонки воды и установок обратного осмоса. В городском водоснабжении часто содержатся примеси или следы примесей на уровнях, которые регулируются как безопасные для потребления. Многие из этих дополнительных примесей, такие как летучие органические соединения, фторид и около 75000+ других химических соединений, не удаляются с помощью обычной фильтрации; однако дистилляция и обратный осмос удаляют почти все эти примеси.
Питье очищенной воды в качестве замены питьевой воды как пропагандировалось, так и не поощрялось по состоянию здоровья. В очищенной воде отсутствуют минералы и ионы, такие как кальций, которые играют ключевую роль в биологических функциях, таких как нервная система гомеостаз, и обычно содержатся в питьевой воде. Отсутствие природных минералов в дистиллированной воде вызывает некоторые опасения. Журнал общей внутренней медицины опубликовал исследование минерального состава различных вод, доступных в США. Исследование показало, что «источники питьевой воды, доступные для жителей Северной Америки, могут содержать высокие уровни кальция, магния и натрия и могут обеспечивать клинически важные порции рекомендованных диетическое потребление этих минералов ». Он побуждал людей «проверять минеральный состав своей питьевой воды, будь то водопроводная или бутилированная, и выбирать воду, наиболее подходящую для их нужд». Поскольку дистиллированная вода не содержит минералов, дополнительное потребление минералов с пищей необходимо для поддержания надлежащего здоровья.
Потребление «жесткой» воды (вода с минералами) связано с благоприятным воздействием на сердечно-сосудистую систему. Как отмечается в American Journal of Epidemiology, потребление жесткой питьевой воды отрицательно коррелирует с атеросклеротическим сердечным заболеванием.
Водный портал 