Monitoraggio dei contaminanti dell’acqua

È noto che due classi di contaminanti, ioni inorganici e sostanze organiche in soluzione, interferiscono con la maggior parte degli esperimenti di laboratorio ed è perciò importante, che i sistemi per l’acqua di laboratorio siano in grado di effettuarne il monitoraggio in linea.

Misura della resistività per la concentrazione degli ioni

La conducibilità elettrica è una misura della capacità di un materiale di condurre una corrente elettrica. L’acqua stessa presenta una debole conducibilità elettrica. Nell’acqua la corrente elettrica è trasportata dagli ioni in soluzione; pertanto, la misura della conducibilità rappresenta un metodo rapido ed affidabile per monitorare la quantità totale dei contaminanti ionici dell’acqua. Essendo la conducibilità correlata anche alla mobilità ionica (che aumenta all’aumentare della temperatura), i valori di conducibilità vengono di solito compensati a 25 °C ed espressi in µS/cm @ 25 °C. La resistività, espressa in MΩ•cm @ 25 °C, è l’inverso della conducibilità. Tradizionalmente, si utilizza la conducibilità per valori maggiori di 1 µS/cm @ 25 °C e la resistività per una conducibilità inferiore a 1 µS/cm @ 25 °C. Pertanto, la purezza ionica dell’acqua di elevata qualità sarà espressa in termini di resistività in MΩ•cm @ 25 °C.

Dispositivi Millipore per la misura della resistività

I dispositivi ideati da Millipore per misurare la resistività dell’acqua ultrapura tengono conto di esigenze ben precise:

la cella è progettata sulla base di elettrodi concentrici che, occupando una grande superficie ed essendo separati da uno spazio ridotto, senza tuttavia alcun rischio di contatto, consentono di raggiungere la ridotta costante di cella (intorno a 0,01 cm^-1) raccomandata in ASTM® D5391-99
gli elettrodi sono in acciaio inossidabile 316 l, per minimizzare i rischi di corrosione e del rilascio di ioni
il design della cella a flusso coassiale consente un’immediata identificazione di eventuali contaminazioni ioniche dell’acqua
le misure di temperatura, registrate da un termistore con sensibilità di 0,1 °C consentono rapide ed accurate reazioni alle variazioni di temperatura dell’acqua
i valori registrati dai dispositivi possono essere visualizzati in termini di resistività o di conducibilità, compensati o non compensati a 25 °C
il circuito elettronico viene regolarmente verificato da un processo automatico e, a garanzia della validità di ogni risultato visualizzato, un eventuale difetto a carico di un componente elettrico o elettronico viene segnalato da un messaggio d'allarme
tutti questi dispositivi sono calibrati con un metodo appositamente sviluppato per l’acqua ad elevata resistività e sono distribuiti completi di certificato di calibrazione. Essi soddisfano i requisiti operativi dei test d’idoneità descritti in USP § 645.

Nei sistemi di purificazione Elix, Milli-Q e AFS, questi strumenti di misura verificano in modo continuo ed affidabile che l’acqua prodotta contenga ridotti livelli di contaminanti ionici.

CELLA RESISTIVIMETRICA COASSIALE AD ELEVATA PRECISIONE DEL
SISTEMA MILLI-Q
La conducibilità si misura immergendo i due elettrodi in una soluzione acquosa. Tra i due elettrodi si applica un potenziale elettrico (inferiore a 1,23 V) e l’intensità della corrente che passa attraverso il circuito può essere misurata. La conducibilità della soluzione sarà proporzionale alla corrente elettrica.

Misura del TOC per la determinazione dei contaminanti organici

TOC significa “Carbonio Ossidabile Totale”, talvolta detto anche “Carbonio Organico Totale”. ’acqua può contenere centinaia di sostanze organiche diverse, con vari livelli di ossidazione ed a differenti concentrazioni. Il TOC esprime la contaminazione organica dell’acqua con un unico valore.

CICLO FOTOSSIDATIVO DEL DISPOSITIVO A10 PER LE MISURE DI TOC

Dispositivi Millipore per la misura accurata dei valori di TOC

Il dispositivo per misure di TOC A10^® Millipore contiene una cella di quarzo da 0,5 ml in cui confluisce l’acqua ultrapura. Quando la lampada UV A10 è in funzione, le molecole organiche vengono sottoposte ad ossidazione fotocatalitica. Il prodotto finale di tale ossidazione è l’anidride carbonica che, sciogliendosi nell’acqua, ne fa aumentare la conducibilità. Le variazioni di conducibilità sono regolarmente monitorate da elettrodi di titanio (design brevettato) e compensate a 25 °C. Una serie di complessi algoritmi conferma la completa ossidazione e, sulla base della variazione di conducibilità, calcola la concentrazione del carbonio.

I dispositivi Millipore per la misura del TOC sono disponibili come unità a sé stanti o integrati in alcuni sistemi di purificazione dell’acqua Milli-Q ed Elix.

Il design degli strumenti per la misura del TOC offre diversi vantaggi:

poiché ossidazione e misura della conducibilità sono effettuate nella stessa cella, prima di registrare il TOC, lo strumento verifica che tutti i contaminanti organici siano stati ossidati e che la conducibilità abbia raggiunto un valore stabile. Altrimenti, il dispositivo A10 segnalerà di non essere riuscito ad ossidare tutte le molecole organiche ed inizierà un nuovo test
i dispositivi A10 Millipore sono in grado di registrare valori di TOC nell’intervallo tra 1 e 999 ppb, con un’accuratezza pari a ± 1 ppb o 15 %, la maggiore tra le due
ogni dispositivo A10 viene calibrato per la resistività intorno a due valori (18,0 MΩ•cm
@ 25 °C e 1 MΩ•cm @ 25 °C) e per il TOC con metanolo nell’intervallo tra 1 e 200 ppb. I risultati della calibrazione sono forniti insieme ad ogni strumento
i dispositivi A10 Millipore soddisfano i requisiti operativi dei test d’idoneità descritti in USP § 643. Per l’esecuzione di tali test è possibile avvalersi dell’assistenza dei tecnici Millipore.

Fornendo una misura accurata dei valori di TOC nell’acqua ultrapura prodotta, i dispositivi A10 Millipore rappresentano una garanzia della qualità dell’acqua.

CELLA FOTOSSIDATIVA DEL DISPOSITIVO A10 PER LE MISURE DI TOC .
Il dispositivo A10 per le misure di TOC contiene una cella di quarzo. L’acqua fluisce nella cella attraverso un canale alla sua base e fuoriesce attraverso una valvola solenoide alla sua sommità. La conducibilità viene misurata grazie agli elettrodi di titanio contenuti nella cella, la temperatura tramite un termistore disposto a lato. Una lampada UV collocata a fianco della cella emette luce UV alla doppia lunghezza d’onda 185/254 nm.

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