آب مقطر گیری آزمایشگاهی چیست ؟
دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی یا دستگاه تقطیر، دستگاهی می باشد که در چندین مرحله، آب شور و آب های معمولی را به آب خالص و آزمایشگاهی تبدیل خواهد کرد.
این مورد تانک جوشان نیز گفته می شود و در واقع فضایی برای ذخیره آبی است که تقطیر خواهد شد. به صورت معمول، یک اتصال هیدرولیکی داریم که اجازه خواهد داد، آب تبخیرشود و دوباره ذخیره گردد. جنس این اتصال دهنده در دستگاههای آب مقطرگیری آزمایشگاهی بسیار کوچک از شیشه و در دستگاههای بزرگ از استیل که با روکش مس، قلع و یا تیتانیم می باشد. در واقع، اين قسمت نیز می¬تواند سطح، جریان و کیفیت آب را كنترل نماید و دستگاه را در هنگام ایجاد بی نظمی يا اختلال در ورود آب، محافظت نماید.
در این قسمت همانند يك مبنع برای تأمین انرژی، از بخار آب ایجاد شده از تانک جوشان و یا از انرژی گرمایی ایجاد شده از هدایت جریان، از یک مقاوم متغير استفاده خواهند کرد. هر دو حالت باعث بالا رفتن دما در شرايط عادي فشار اتمسفر يك و نيروي جاذبه 9/80665m/s2 و همچنین، تغییر حالت آب از فاز مایع به بخار در 100°C خواهد شد.
با این وسیله می توان سطح مقدار آب در مخزن ایجاد شده و بخار را تنظیم نمود و مستقيماً به اتصال دهنده اي وصل کرد كه آب مورد نياز جهت دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی را تأمين نماید. زمانی که مقدار آب در مخزن کم می شود، این اتصال دهنده میزان آب تبخیرشده را بازیافت خواهد کرد.
شیر مکانیکی و یا الکترومکانیکی که مقدار ورود جریان آب را به مخزن تولیدکننده بخار تنظیم خواهد کرد.
اتصالاتی که آب را به مخزن تولیدکننده بخار هدایت خواهد کرد.
به آب داخل مخزن گفته می شود که انرژی گرمایی ایجاد شده از یک مقاوم متغير را در شرايط دما و همچنین فشار مناسب به بخار تبدیل خواهد کرد.
وسیله ای که در زمانیکه جريان الكتريكي از آن عبور خواهد کرد، گرما ایجاد می کند. این مقاومها با کلاهکهای سرامیک از هم جدا خواهند کرد و از محیط بیرون با يک لايه فلزی محافظت شده اند.
مسیری که آب جهت متراکم شدن بخار و همچنین حذف انرژی گرمایی طی خواهد کرد یا به نوعی سردسازی گفته می شود.
کاربرد آب خالص در آب مقطرگیری آزمایشگاهی
همان طور که بیان شد دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی ، از آب شور یا آب مناسب نوشیدن، می تواند آب خالص ایجاد کند. از این رو آب تقطیر ایجاد شده هر چقدر ناخالصی آن کمتر و درجه خلوص آنها بالاتر شود، کیفیت آن نیز بالاتر می رود.
البته در بعضی موارد در آب ذرات معلق ریزی هم دیده می شود که این ذرات توسط دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی جداسازی خواهند شد. از آن جایی که آب خالص در اغلب موارد همچون، آزمایشگاه ها، جهت شستشو و استریلیزاسیون مواد و نیز در صنایع غذایی کاربرد فراوانی دارد و بسته به نحوه کاربرد در زمینه های گوناگون، درجه خلوص آن نیز به مراتب کم و زیاد می شود.
با این وجود هر چه دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی پیشرفته تر، جداسازی نیز به صورت کاملا پیشرفته و همچنین آب مقطری با درجه خلوص بالا تولید می شود. این نوع آب با درجه خلوص بالا جهت تولید محلول ها، مواد بیولوژی، تهیه سرم ها و علاوه بر آن مکمل آن ها که به آبی خالص نیاز دارند، مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
دلیل نیاز به آب مقطرگیری آزمایشگاهی در آزمایشگاه
اگر به روند کاری در آزمایشگاه و به خصوص آزمایشگاه های شیمی و یا تغذیه و بیولوژیکی، دقت کنید، یکی از موادی که به صورت مداوم با آن سروکار خواهید داشت، آب مقطر می باشد.
آب مقطر به عنوان حلال عمل خواهد کرد و جهت شستشوی نهایی لوازم شیشه ای یا به اصطلاح کُر دادن از آن استفاده می شود.
آبی که در آزمایشگاه از آن استفاده می شود اگر غیر آب مقطر انتخاب شود، دارای سختی می باشد یعنی حاوی یون هایی همانند کلسیم، منیزیم خواهد بود و همراه با کربنات در آب حضور خواهند داشت که در صورت وجود آب مورد نیاز در طول آزمایش در نتایج تاثیر زیادی می گذارد. آب مقطر با آب دیونیزه متفاوت خواهد بود و نوع دوم، مرحله تقطیر را دو بار می گذراند. در واقع باید بیان کنیم که تولید آب مقطر هزینه بالایی به دنبال دارد.
همانطور که بیان شده، دستگاههایی جهت تولید این حلال طراحی شده اند به نام دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی که جهت خرید آن برای آزمایشگاه و همچنین بخش های صنعتی باید با انواع مختلف آن و نوع عملکرد این دستگاه آشنایی دقیق پیدا کنیم.
بیان کاربرد آب مقطر در آزمایشگاه
از کاربرد های آب مقطر ایجاد شده از دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی نیز می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- ساخت انواع محلول های مورد نیاز
- شست و شوی ابزار در آزمایشگاه
- ایجاد محیط کشت
- تولید معرف ها و محلول ها
- تعیین اندازه الکترولیت
- شستشو و استریل انواع ابزار پزشکی
- کاربرد در آزمایشگاه های داروشناسی
- تولید اغلب مواد شیمیایی که در آنها به آب نیاز باشد.
- سیستم های خنک سازی در آزمایشگاه ها
- شستشوی انواع قطعات و لوازم حساس
معرفی مشخصات و اجزای دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی
دستگاه مقطرگیری آب شامل اجزا و مشخصاتی می باشد که در ادامه مطلب بیان شده است.
- بدنه دستگاه که از جنس ورق های فولادی می باشد و دارای پوششی از رنگ الکترواستاتیک اپوکسی خواهد بود.
- ساختار رویین آن از استینلس استیل می باشد.
- جنس انجماد کننده آن( کندانسور)، شیشه و فلز خواهد بود.
- دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی دارای کنترلر الکترونیکی و همچنین کنداکتیو می باشد.
- همچنین با سیستم کنترل کننده آب ورودی و خروجی طراحی می شود.
- این دستگاه قابلیت شستشو و نیز رسوب زدایی سریع ذرات جدا شده را خواهد داشت.
- دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی با شیر تخلیه آب ورودی، محفظه برای سیستم انجماد و همچنین خنک کننده (کندانسور پیرکس) طراحی شده است.
از دیگر مشخصه ها و ویژگی های دستگاه آب مقطر گیری می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- تقطیر دو بار
- برق مصرفی از نوع 3 فاز
- دارای سیستم الکترونیکی پیشرفته و اتوماتیک
- ظرفیت های متنوع جهت ذخیره آب
شیوه کار با دستگاه آب مقطر گیری آزمایشگاهی
در ابتدا شیر ورودی آب دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی را باز کنید، تا زمانیکه آب از بخش خروجی فاضلاب، خارج گردد. سپس فشار آب ورودی را کاهش بدهید، تا آب به حالت قطره ای از دستگاه خروجی بیرون رود. بعد از تخلیه و همچنین ورود آب، با فشردن کلید پاور دستگاه مقطر گیری را آغاز کنید. با شروع به کار دستگاه، آب موجود در آن به حالت بخار درآمده و این عمل از دودکش دستگاه قابل رویت می باشد.
- در صورتیکه مقدار بخار خروجی از دودکش زیاد باشد، برای کاستن فشار آن، فشار آب را افزایش می دهیم و برعکس.
- اگر بخارِ آب در خروجی دودکش کاهش پیدا کند و یا اصلا مشاهده نشود، باید فشار آب را کاهش دهیم.
- در صورتیکه هاله ای از بخار آب در دودکش دیده شود و خروجی فاضلاب به صورت آب روان گردد متوجه می شویم که دستگاه به خوبی کار می کند.
- هر ده دقیقه مخزن دستگاه از آب مقطر پر می شود و می توانیم آن را تخلیه کنیم.
انواع آب مقطر در آزمایشگاه
این آب می تواند به صورت یک بار تقطیر، دوبار تقطیر و سه بار تقطیر در بسته هایی با ابعاد متنوع دیده شود و در دستگاه هایی نظیر اتوکلاو و بن ماری مورد استفاده قرار می گیرد.
- آب درجه سه: جهت شستشو و آبکشی وسایل شیشه ای و همچنین پلاستیکی و آزمایش هایی همچون تجزیه ادرار، مدفوع، ساختن محیط های کشت و کارهای مربوط به میکروب شناسی مورد استفاده قرار می گیرد.
- آب درجه دو: جهت معرف سازی، محلول سازی، آزمایش های سرولوژی و کلیه مواردی که آب درجه یک لازم نداشته باشد مثل قسمت های بیوشیمی، هماتولوژی، میکروبیولوژی، ایمونولوژی و موارد دیگر.
- آب درجه یک: جهت کارهایی که نیاز به بیشترین دقت و صحت و خلوص داشته باشند مورد استفاده قرار می گیرد.
موارد استفاده انواع مختلف آب مقطر
- نوع یک: مواردی که بیشترین صحت و کمترین تداخل‌ها را دارند؛ برای تهیه محلول‌های استاندارد، بافر، حل نمودن سرم‌های کنترل و لیوفیلیزه، الکتروفورز، غربالگری سم شناسی و HPLC، عناصر کمیاب و کشت سلول بکار گرفته می شود.
- نوع دو: در روش‌های معمول آزمایشگاهی که به آب نوع یک نیاز ندارند؛ همانند آزمایـــــــش‌های بیوشیمی، خون شناسی، ایمنولوژی، میکروبیولوژی و سرولوژی کاربرد دارد.
- نوع سه: جهت استفاده تجزیه ادرار و مدفوع، شستشو و همچنین آبکشی ظروف مختلف شیشه‌ای، تهیه محیط برای کشت، بافت شناسی و آزمایش‌های کنترل کیفی همانند تجزیه ادرار
انواع روش‌های تولید آب مقطر
همانطور که می دانید، در جهت تهیه آب مقطر آزمایشگاهی می‌توان از شیوه های تقطیر، اسمز معکوس و دیونیزه کردن استفاده نمود که البته هیچ کدام از این شیوه ها به تنهایی معیارهای کمیته ملی استانداردهای آزمایشگاهی آمریکا را برای جهت تهیه آب مقطر نوع یک تأمین نخواهد کرد. بر طبق دستورالعمل این کمیته، جهت تهیه آب مقطر نوع یک باید دو روش تخلیص را با هم ادغام کرد.
- تقطیر: در این روش، برای شروع آب را می جوشانند و سپس بخار آن را سرد خواهند کرد. در این روش آهن، منیزیوم و کلسیم و علاوه بر آن ارگانیسم‌ها برداشته می شوند، اما ناخالصی‌های فرار همانند دی‌اکسید کربن، کلر و آمونیاک جدا نخواهند شد. آب ایجاد شده نیز از این روش نوع دو و سه خواهد بود.
- دیونیزه کردن: در این شیوه، آب پس از عبور از میان ستون‌های رزینی که دارای ذرات باردار منفی و همچنین مثبت می باشد، عبور داده خواهد شد. این ذرات با یون‌های موجود در آب ترکیب خواهند شد و آب نهایی حاصله دیونیزه می شود.
در این روش، مواد آلی و تمامی مواد غیر قابل یونیزه شدن، از بین نمی روند و حذف نخواهند شد. برای تهیه آب مقطر آزمایشگاهی نوع یک باید فیلتر غشایی و شارکول فعال را مورد استفاده قرار دهید. - اسمز معکوس: آب تحت فشار از غشای نیمه تراوا (معمولاً استات سلوز) عبور خواهد کرد. روش اسمز معکوس، قادر به جداسازی گازهای محلول نمی باشد و فقط ۱۰% ذرات یونیزه را حذف می کند.
انواع دستگاه آب مقطر گیری آزمایشگاهی با توجه به روش کار
دستگاه آب مقطر گیری آزمایشگاهی همچنین با توجه به نوع کار و روش انتخابی برای کارکرد، شکل های مختلفی خواهند داشت که در اینجا به دو نوع آن اشاره خواهیم کرد.
- دستگاه آب مقطر گیری آزمایشگاهی با وجود جریان بالا
از دستگاه آب مقطر گیری آزمایشگاهی با استفاده از جریان بالا، در کارخانه ها و همچنین آزمایشگاه عموما به آب مقطر با مقدار زیاد و ثابتی جهت فرآیندهایی با حجم بالا مورد نیاز بوده به کار گرفته خواهد شد. بنابراین یک دستگاه با وجود توان خالص سازی چند لیتر از آب در مدت زمان 40 دقیقه و یا حتی بیشتر، قطعا نیاز آن ها را بر طرف نمی کند. در نتیجه باید، برای تامین آب خالص در این موارد از دستگاه آب مقطر گیری با وجود جریان بالا استفاده نمود.
این دستگاه در طی مراحلی تمامی آلوده کننده های شیمیایی را به روش های یون زدایی و اسمز معکوس بصورت وسیع حذف خواهد کرد. در این عملیات از سیستم هایی با داشتن اشعه ی ماورای بنفش استفاده خواهند کرد و میزان آب خالص ایجاد شده در این دستگاه ها در حدود 40 لیتر در هر دقیقه تخمین زده می شود.
- دستگاه آب مقطر گیری آزمایشگاهی دارای آب با خلوص بالا
آب فوق خالص به آبی اطلاق می شود که از تمامی ذرات آلوده کننده ها پاک باشد. دستگاه آب مقطر گیری آزمایشگاهی حاوی آب کاملا خالص یکی از پیشرفته ترین دستگاه های آزمایشگاهی و صنعتی می باشد. این دستگاه قسمت مهمی از عملیات را در آزمایشگاه های تحقیقاتی و علمی و پژوهشی که در زمینه های تحقیقاتی، از قبیل صنعت نمیه هادی و کارخانه ای را ایفا می کند.
دستگاه آب مقطرگیری آزمایشگاهی که دارای آب بسیار خالص با توان بالایی می باشد آلوده کننده های شیمیایی را به شیوه اسمز معکوس یون زدایی و حذف خواهد کرد.
سپس باکتری هایی که در آب موجود هستند را با استفاده از تاباندن اشعه ماورای بنفش از بین خواهد برد. این سیستم به گونه ای طراحی شده است که دارای اولترا فیلتر است و با استفاده از آن نیز می تواند باقی مانده سم های باکتری و موادی همانند DNA و RNA را دوباره از طریق همان اشعه مارواری بنفش به صورت کامل نابود کند و بعد از آن آبی با درصد خلوص بالا و در حد 100 درصد و همچنین عاری از کربن آلی و یا با درصد بسیار ناچیز از آن را تولید می کنند.
