Trong các thí nghiệm khoa học, nước không chỉ là dung môi mà còn là yếu tố quyết định độ chính xác và độ tin cậy của kết quả. Tuy nhiên, không phải loại nước nào cũng phù hợp với mọi ứng dụng. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các loại nước này cũng như cách chọn loại nước phù hợp nhất cho nhu cầu của mình.
1. NƯỚC TINH KHIẾT LÀ GÌ?
Nước tinh khiết là thuật ngữ chung để chỉ loại nước được sản xuất bằng nhựa trao đổi anion yếu, thẩm thấu ngược (RO) hoặc chưng cất đơn. Hiện nay, phương pháp thẩm thấu ngược được sử dụng phổ biến nhất vì có chi phí hợp lý và độ hiệu quả cao. Độ dẫn điện của nước tinh khiết thường nằm trong khoảng 1–50 µS/cm. Tuy nhiên, để đạt được nước có độ tinh khiết cao hơn như nước siêu tinh khiết, cần loại bỏ các chất điện giải bằng các phương pháp như giường hỗn hợp và EDI. Nước tinh khiết thường được dùng để rửa dụng cụ thủy tinh, sử dụng trong nồi hấp tiệt trùng, buồng ổn định nhiệt độ và độ ẩm và nước cho máy rửa dụng cụ.
2. ĐÁNH GIÁ ĐỘ TINH KHIẾT CỦA NƯỚC PHÒNG THÍ NGHIỆM NHƯ THẾ NÀO?
Để thiết lập một hệ thống phân loại thống nhất về độ tinh khiết của nước, cần sử dụng một số yếu tố giúp đánh giá các tính chất khác nhau của nước, bao gồm độ dẫn điện, điện trở suất, hàm lượng hợp chất hữu cơ (TOC), mức độ ô nhiễm vi khuẩn, nội độc tố và sự hiện diện của hạt lơ lửng. Các tiêu chí này giúp đảm bảo nước đạt yêu cầu phù hợp với từng ứng dụng nghiên cứu và phân tích khoa học.
ĐỘ DẪN ĐIỆN VÀ ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA NƯỚC
Độ dẫn điện của nước được đo bằng đơn vị microSiemens trên centimet (µS/cm) ở 25°C. Đây là chỉ số thể hiện khả năng dẫn điện của nước, liên quan đến hàm lượng ion có trong nước. Nước có nhiều ion hòa tan sẽ có độ dẫn điện cao, trong khi nước tinh khiết hoặc siêu tinh khiết có độ dẫn điện rất thấp. Độ dẫn điện thường được sử dụng để đánh giá mức độ tinh khiết của nước từ nước thô đến nước uống.
Điện trở suất của nước được đo bằng đơn vị Mega-Ohm trên centimet (MΩ·cm) ở 25°C. Chỉ số này tỷ lệ nghịch với độ dẫn điện, có nghĩa là nước có điện trở suất cao thì độ dẫn điện sẽ thấp, đồng nghĩa với mức độ tinh khiết cao hơn. Khác với độ dẫn điện, điện trở suất chủ yếu được sử dụng để đánh giá nước siêu tinh khiết – loại nước có rất ít hoặc gần như không có ion hòa tan.
HÀM LƯỢNG HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC
Nước có thể chứa nhiều loại hợp chất hữu cơ khác nhau, và việc đo từng chất riêng lẻ không thực tế. Vì vậy, chỉ số Tổng lượng carbon hữu cơ (TOC – Total Organic Carbon) được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ trong nước. TOC được xác định bằng cách oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước, sau đó đo lường lượng sản phẩm oxy hóa tạo ra. Đây là chỉ số quan trọng nhất để đánh giá sự hiện diện của tạp chất hữu cơ trong nước phòng thí nghiệm.
Ngoài TOC, có thể sử dụng phương pháp sắc ký để xác định chi tiết hơn các hợp chất hữu cơ có trong nước. Tuy nhiên, phương pháp này tốn kém và mất thời gian, do đó không thường được áp dụng trong giám sát nước hàng ngày.
Ô NHIỄM SINH HỌC TRONG NƯỚC
Vi khuẩn và các vi sinh vật khác có thể tồn tại trong nước chưa qua xử lý, gây ô nhiễm sinh học. Mức độ vi khuẩn trong nước được đo bằng đơn vị hình thành khuẩn lạc trên một mililít (CFU/ml). Để giữ mức vi khuẩn ở mức thấp, người ta sử dụng quá trình lọc, xử lý bằng tia UV và dung dịch khử trùng.
Sau khi nuôi cấy vi khuẩn trong môi trường thích hợp, có thể xác định số lượng tổng thể cũng như từng loại vi khuẩn có trong nước. Ngoài ra, kỹ thuật huỳnh quang cũng có thể được sử dụng để phân biệt nhanh chóng vi khuẩn còn sống và đã chết.
Ngoài vi khuẩn, nước cũng có thể chứa nội độc tố – các chất được tạo ra từ thành tế bào của vi khuẩn gram âm. Nội độc tố được đo bằng đơn vị EU/ml (đơn vị nội độc tố trên mỗi ml nước), trong đó 1 EU/ml tương đương khoảng 0,1 ng/ml. Để phát hiện nội độc tố, người ta sử dụng các xét nghiệm dựa trên hoạt động của Limulus Amebocyte Lysate (LAL).
SỰ HIỆN DIỆN CỦA KEO VÀ HẠT LƠ LỬNG
Các hạt nhỏ không hòa tan có thể làm cho nước trở nên đục, chỉ số này được đo bằng đơn vị độ đục Nephelometric (NTU). Trong phòng thí nghiệm, nước cần phải có độ trong suốt cao, vì vậy các hạt lơ lửng được loại bỏ tối đa bằng hệ thống lọc.
Các hạt có kích thước dưới 0,5 µm được gọi là hạt keo, có thể chứa sắt, silica, nhôm hoặc hợp chất hữu cơ. Để đánh giá khả năng làm tắc bộ lọc, người ta sử dụng chỉ số bám bẩn (FI – Fouling Index), giúp xác định khả năng nước có thể gây tắc nghẽn màng lọc 0,45 µm.
3. CÁCH PHÂN LOẠI NƯỚC TINH KHIẾT
Trong phòng thí nghiệm, có nhiều loại nước tinh khiết khác nhau, từ nước loại III dùng để rửa dụng cụ đến nước loại I cho các ứng dụng nhạy cảm như quang phổ hấp thụ nguyên tử bằng lò graphit (GF-AAS). Việc lựa chọn loại nước phù hợp ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của các thí nghiệm và hiệu quả vận hành của các thiết bị. Dưới đây là phân loại nước tinh khiết theo tiêu chuẩn ISO 3696:1987, chỉ định ba loại nước: Loại 1, Loại 2 và Loại 3, trong đó Loại 1 là tinh khiết nhất:
NƯỚC TINH KHIẾT LOẠI I (NƯỚC SIÊU TINH KHIẾT)
Nước tinh khiết cấp I hay nước siêu tinh khiết là loại nước có độ tinh khiết gần đạt tới giới hạn lý thuyết. Loại nước này có hàm lượng chất hữu cơ, hạt và vi khuẩn rất thấp, thường được sản xuất qua các bước tiền xử lý như trao đổi ion, thẩm thấu ngược hoặc chưng cất, sau đó tinh chế bằng nhựa trao đổi ion cấp độ hạt nhân. Nước siêu tinh khiết có điện trở lên đến 18.2 MΩ.cm, hàm lượng TOC <10 ppb, có thể lọc được các hạt có kích thước 0.1 µm hoặc nhỏ hơn và hàm lượng vi khuẩn dưới 1 CFU/ml. Nước này thường được sử dụng trong các phân tích yêu cầu độ chính xác cao như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), sắc ký ion (IC) và phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS). Nước siêu tinh khiết ít chất sinh nhiệt cũng rất phù hợp cho các ứng dụng sinh học như nuôi cấy tế bào eukaryote, thường sử dụng công nghệ siêu lọc để loại bỏ các chất sinh nhiệt và các enzym không thể phát hiện.
NƯỚC TINH KHIẾT LOẠI II
Nước tinh khiết cấp II hay còn gọi là nước khử ion, vẫn còn chứa các chất không điện ly như ethanol và các chất gây sốt cùng với mức độ ô nhiễm vi khuẩn tương đối cao. Do đó, nước khử ion không phù hợp làm nước để tiêm nhưng vẫn đáp ứng hầu hết các nhu cầu như rửa dụng cụ, chuẩn bị tiêu chuẩn phân tích, pha loãng mẫu và thuốc thử. Độ dẫn điện của nước khử ion thường nằm trong khoảng 1.0–0.1 µS/cm, được đánh giá dựa trên độ dẫn điện hoặc điện trở do các ion hòa tan trong nước có thể làm tăng độ dẫn điện.
NƯỚC TINH KHIẾT LOẠI III
Nước tinh khiết cấp III trong phòng thí nghiệm thường được sản xuất bằng máy lọc nước hai cấp sử dụng thẩm thấu ngược. Nước này có độ dẫn điện ≤5.0 µS/cm và pH từ 5–7, thích hợp để rửa dụng cụ thủy tinh, sử dụng trong nồi hấp tiệt trùng, buồng vi khí hậu, máy rửa dụng cụ và chuẩn bị thuốc thử, dung dịch.
| Thông số | Grade 1 | Grade 2 | Grade 3 |
| Độ dẫn điện (µS/cm) | 0.1 | 1.0 | 5.0 |
| pH ở 25°C | – | – | 5.0–7.0 |
| Hàm lượng chất oxy hóa (mg/l) | – | 0.08 | 0.4 |
| Hệ số hấp thụ tại 254 nm | 0.001 | 0.01 | – |
| Hàm lượng cặn sau khi bay hơi (mg/kg) | – | 1 | 2 |
| Hàm lượng silica (mg/l) | 0.01 | 0.02 | – |
Saticus là nhà phân phối độc quyền của Stakpure tại Việt Nam, cung cấp các giải pháp lọc nước phòng thí nghiệm đạt tiêu chuẩn ISO 3696 và ASTM D1193-06. Với công nghệ tiên tiến từ Đức, Stakpure đáp ứng mọi nhu cầu từ nước loại III đến nước siêu tinh khiết loại I, đảm bảo nguồn nước ổn định, chính xác và an toàn cho các thí nghiệm.
