Sommaire
Le tableau ci-dessous indique les impuretés éliminées par chaque technologie.
Impuretés courantes de l’eau
Ne permettez pas aux impuretés de contaminer vos applications sensibles. Les systèmes de purification d’eau sont conçus pour éliminer les impuretés qui menacent votre recherche, vous pouvez ainsi vous concentrer sur ce qui compte : votre prochaine découverte.
Particules en suspension
Sable, limon, argile et autres particules en suspension troublent l’eau. Ces particules en suspension peuvent avoir un impact sur le fonctionnement des instruments, obstruer les vannes et autres passages étroits de fluides et encrasser les membranes d’osmose inverse. Leur taille oscille généralement entre 1 et 10 μm.
Colloïdes
Les particules colloïdales présentent généralement une charge légèrement négative, une taille oscillant entre 0,01et 1 μm, et peuvent être organiques ou inorganiques. Contrairement aux particules en suspension, les colloïdes ne se déposent pas par gravité mais restent en suspension dans le liquide où ils se trouvent. Elles bouchent les filtres, interfèrent avec le fonctionnement des appareils, encrassent les membranes d’osmose inverse et peuvent passer à travers les résines échangeuses d’ions, ce qui peut diminuer la résistivité de l’eau.
Ions inorganiques
Les impuretés telles que les silicates, les chlorures, les fluorures, les bicarbonates, les sulfates, les phosphates, les nitrates et les composés ferreux sont présents sous forme de cations (ions chargés positivement) et d’anions (ions chargés négativement). Une eau très concentrée en ions conduit mieux l’électricité et présente une conductivité élevée et une faible résistivité, ces deux valeurs étant inversement proportionnelles. Les ions affectent les résultats des analyses inorganiques (IC, AA, ICP/MS) et peuvent retarder la croissance des cellules et des tissus en recherche. Ils peuvent également réduire la durée de vie des cartouches des systèmes d’eau déminéralisée.
Matières organiques dissoutes
Les matières organiques solides proviennent de la décomposition de plantes et d’animaux ainsi que des activités humaines. Elles incluent les protéines, les alcools, les chloramines et les résidus de pesticides, herbicides et détergents. Elles encrassent les résines échangeuses d’ions et interfèrent avec les analyses organiques (HPLC, chromatographie en phase gazeuse et fluoroscopie). Elles font également obstacle à l’électrophorèse et à la culture cellulaire et tissulaire.
Gaz dissous
L’eau contient naturellement des gaz dissous comme le dioxyde de carbone, l’azote et l’oxygène. e dioxyde de carbone se dissout pour former un acide carbonique faiblement acide (H2CO3) qui peut modifier le pH de l’eau. En outre, l’oxygène, le plus courant des gaz non ionisés, peut entraîner la corrosion des surfaces métalliques.
Micro-organismes
Toutes les sources d’eau naturelles contiennent des bactéries, des champignons et des algues. La chloration permet d’éliminer les bactéries nuisibles mais l’eau du robinet contient toujours des micro-organismes vivants qui interfèrent avec les applications stériles comme la culture cellulaire et tissulaire.
Pyrogènes et virus
Les pyrogènes ou endotoxines bactériennes sont des molécules lipopolysaccharidiques présentes dans la membrane cellulaire des bactéries Gram-négatives. Les virus sont considérés comme des acides nucléiques inertes. Les pyrogènes comme les virus peuvent affecter les expériences de laboratoire et compromettent souvent la croissance des cultures de cellules ou de tissus.
Nucléases
La RNase et la DNase sont des enzymes naturellement présentes dans l’organisme et servent à réguler ses fonctions. Même si ces enzymes sont importantes pour le processus vital, elles peuvent avoir un effet dévastateur sur les expériences menées avec les acides nucléiques. Si ces contaminants sont présents dans l’eau pure utilisée, ils réduiront considérablement la possibilité d’amplification des molécules d’ADN. Les expériences utilisant de l’ARN peuvent également échouer.
Distillation
La distillation est la forme de purification de l’eau la plus complète en une seule étape.
Pendant le processus de distillation, l’eau est portée à ébullition et passe d’une phase à l’autre : de liquide, elle devient gazeuse puis redevient liquide. C’est le passage de la phase liquide à la phase gazeuse qui sépare l’eau (à divers degrés) de bon nombre d’impuretés dissoutes (ions, contaminants organiques ayant un point d’ébullition bas <100 °C) comme les bactéries, les pyrogènes et les particules en suspension. La distillation seule ne suffit pas à éliminer les ions inorganiques, les gaz ionisés, les matières organiques dont le point d’ébullition est supérieur à 100 °C ni les gaz dissous non ionisés.
Avantages
- C’est le moyen le plus complet de purificationen une seule étape.
- Aucun consommable requis
Limites
- Maintenance périodique et nettoyage manuel du système indispensables pour maintenir la pureté de l’eau
- Nécessite de l’eau pour le refroidissement
Systèmes utilisant cette technologie
- Distillateurs
- Distillateurs Mega-Pure
Osmose inverse
L’osmose inverse est la méthode la plus économique pour éliminer jusqu’à 99 % des contaminants de l’eau d’alimentation.
Pour comprendre l’osmose inverse, il faut commencer par comprendre ce qu’est l’osmose. Au cours de l’osmose naturelle, l’eau coule d’une solution moins concentrée en passant par une membrane semi-perméable vers une solution plus concentrée jusqu’à ce que la concentration et la pression soient identiques des deux côtés de la membrane.
Les systèmes de purification d’eau appliquent une pression externe au côté le plus concentré (eau d’alimentation) de la membrane afin d’inverser le flux osmotique naturel. L’eau d’alimentation est contrainte de traverser la membrane semi-perméable. Les impuretés se déposent à la surface de la membrane et sont évacuées. L’eau produite par le passage à travers la membrane ne contient pratiquement plus d’impuretés
Une membrane d’osmose inverse est dotée d’une surface microporeuse très fine qui rejette les impuretés, mais laisse passer l’eau. La membrane élimine les bactéries, les pyrogènes et 90 à 95 % des matières solides inorganiques. Les ions polyvalents sont plus facilement rejetés que les ions monovalents. Les matières solides organiques dont le poids moléculaire est supérieur à 200 Daltons sont éliminées par la membrane mais l’efficacité sur les gaz dissous est moindre.
L’osmose inverse est une technologie à pourcentage de rejet. La pureté de l’eau produite dépend de la pureté de l’eau d’alimentation. Le produit est normalement 95 à 99 % plus pur que l’eau d’alimentation.
Du fait de la nature restrictive de la membrane, le débit est bien plus lent qu’avec d’autres technologies de purification. Ce débit lent signifie que tous les systèmes de RO nécessitent un réservoir de stockage pour fournir une alimentation continue en eau RO en cas de besoin.
Avantages
- Élimine, à divers degrés, la plupart des contaminants, bactéries, pyrogèneset 90 à 95 % des ions inorganiques
- Entretien minime
Limites
- Le faible débit de la membrane implique un stockage intermédiaire pourrépondre aux besoins des utilisateurs
- N’élimine pas les gaz dissous
- Prétraitement requis pour éviter d’endommager la membrane
- Oxydation : chlore
- Entartrage : CaCO3
- Colmatage : matières organiques et colloïdes
- Perçage : particules dures
Déionisation
La déionisation est aussi appelée déminéralisation ou échange d’ions.
Le processus élimine les ions de l’eau d’alimentation à l’aide de résines synthétiques. Ces résines sont chimiquement modifiées afin de présenter une affinité avec les ions inorganiques dissous et se divisent selon deux catégories : résines cationiques et résines anioniques.
Les cations ont une charge positive : sodium (Na+), du calcium (Ca+2) et du magnésium (Mg+2). Les anions ont une charge négative : chlorure (Cl-), sulfures (SO4 -2), et bicarbonates (HCO-3). Une série de réactions chimiques permettent d’éliminer les ions présents dans l’eau. Elles ont lieu à mesure que l’eau traverse les lits de résines échangeurs d’ions La surface des résines cationiques comporte des ions hydrogène (H+) qui sont échangés contre des ions positivement chargés. Les sites d’échange des résines anioniques comportent des ions hydroxyde (OH-) qui sont échangés contre des ions négativement chargés. Ces deux échanges produisent finalement les molécules H+ and OH-, qui, en se combinant, forment de l’eau (H2O).
La déminéralisation est la seule technologie capable de générer la résistivité pour l’eau de qualité réactif (type 1). Dans les systèmes de purification d’eau de laboratoire, les résines cationiques et anioniques sont très souvent mélangées afin d’obtenir une pureté ionique optimale.
Déminéralisation à lits séparés : les résines cationique et anionique se trouvent dans deux moitiés distinctes d’une cartouche. En général, cette méthode est moins efficace que la déminéralisation en lits mélangés mais elle tolère mieux d’autres types d’impuretés.
Déminéralisation en lits mélangés : nous utilisons une résine de déminéralisation en lits mélangés semi-conductrice afin d’obtenir une résistivité optimale et une valeur de COT faible. Le mélange des résines cationique et anionique permet la déminéralisation complète et une élimination plus efficace des ions.
Avantages
- Élimine les ions inorganiques dissous avec une très grandeefficacité
- Produit une eau avec une résistivité supérieure à 18 MΩ.cm
Limites
- Capacité limitée : une fois tous les sites de liaison occupés, les ions ne sont plus capturés et la cartouche doit être remplacée (régénérée).
- N’élimine ni les matières organiques, ni les particules, ni les pyrogènes, ni les bactéries
Electrodésionisation (EDI)
Contrairement à l’échange d’ions traditionnel dans lequel les résines sont épuisées et doivent êtres soit jetées, soit régénérées chimiquement, le procédé EDI utilise un courant électrique permettant une régénération continue des résines.
Fonctionnement du procédé EDI
Plusieurs couches de membranes sélectives d’ions sont positionnées entre une anode et une cathode. Entre ces membranes, alternativement, des compartiments de concentrat et de résines échangeuses d’ions sur lits séparés.
Lors de la mise sous tension, l’eau (H20) se sépare en H+ et OH dans la cellule. Les cations H+ et Na+ peuvent migrer à travers les membranes perméables aux cations, et les anions à travers les membranes perméables aux anions.
Les ions migrent dans la direction de la tension appliquée, c’est-à-dire que les anions se dirigent vers le pôle positif (anode), les cations, vers le pôle négatif (cathode). Les ions de l’eau H+ and OH– qui migrent à travers la chambre d’échange d’ions déplacent les ions de sel retenus par les résines d’échange d’ions et ainsi régénèrent les résines de façon continue. Les ions de sel migrent à travers les membranes sélectives d’ions appropriées vers les chambres de concentrats et sont évacués. Comme toutes les chambres de concentrats sont vidées l’une après l’autre, des ions H+ et OH- en excès peuvent à nouveau s’associer pour former H20.
Avantages
- Élimination efficace des ions
- Régénération continue et automatique
Limites
- Capacité limitée : l’eau d’alimentation doit être de très bonne qualité
- N’élimine pas les matières organiques, les particules ni les pyrogènes ni les bactéries