Cuidado con el agua que utilizamos en el laboratorio

La calidad del agua en  el laboratorio o en aplicaciones donde se requiere agua con un contenido mínimo de  impurezas, puede ser establecida en base a diferentes normas o criterios, dependiendo de la institución u organismo que establece los estándares.

El agua ultrapura (Tipo I) es la sustancia más pura utilizada en un laboratorio. La presencia de elementos y otros compuestos en partes por billón (ppb) o incluso de magnitud inferior en el agua pura, podría comprometer los resultados de los ensayos por su interacción con las muestras, medios activos o componentes del sistema. Aunque pueda parecer excesivo, el agua ultrapura tiene que estar libre de todas esas impurezas si se va a emplear para aplicaciones analíticas y experimentales. Afortunadamente, el agua ultrapura no es tan costosa, ya que su precio puede oscilar alrededor de 0,12 € por litro, incluyendo todos los costes de inversión y operación. La utilización de agua ultrapura para la realización de análisis de alta sensibilidad, garantiza a los investigadores la obtención de resultados precisos. Esta precisión analítica depende, sin embargo, del uso de un sistema de purificación de agua bien diseñado para mantener y monitorizar la pureza del agua dentro del sistema, que disponga de un sistema de dispensación fácil de usar y de la adecuada recogida y uso del agua.

[CyPS-UCM -Grupo de Catálisis y Procesos de Separación]

La calidad de agua que se emplea en laboratorios de análisis es determinante en la calidad de sus resultados. Laboratorios de investigación y desarrollo tecnológico en centros de investigación o en universidades, requieren de agua de óptima calidad para eliminar variables ocultas en los  resultados de sus análisis. También en análisis clínicos, en trabajos con cultivos celulares o en fluidos con componentes bioquímicos es indispensable el uso de agua de la mejor calidad y pureza.

Equipos e instrumentos como cromatógrafos de gases y de líquidos, espectrómetros de absorción y emisión atómica, deben operar con agua con la cual se tenga la absoluta certeza de la ausencia de contaminantes y componentes que puedan interferir con los resultados del análisis.

La calidad del agua de uso en  el laboratorio o en aplicaciones donde se requiere agua con un contenido mínimo de  impurezas, puede ser establecida en base a diferentes normas o criterios, dependiendo de la institución u organismo que establece los estándares. La industria de componentes electrónicos, las asociaciones médicas, la industria farmacéutica, etc. establecen sus propios criterios de calidad que aunque son muy similares, difieren entre sí. Convienes recordar que la ASTM (American Society for Testing and Materials), es la institución más reconocida y que se dedica específicamente al establecimiento de estándares o valores guía para la calidad del agua con las características que se muestran a continuación.

 

Parámetro Fisicoquímico Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV
Conductividad   eléctrica valor máximo a 25°C μS/cm 0.056 1.0 0.25 5.0
Resistividad   mínima a 25°C MΩ.cm. 18 1.0 4.0 0.2
pH   a 25°C ——- ——- ——- 5.0   a 8.0
Carbono   Orgánico Total (COT) valor máximo mg/L 50 50 200 NL
Sodio   valor máximo mg/L 1 5 10 50
Cloruros   valor máximo mg/L 1 5 10 50
Sílice   Total valor máximo mg/L 3 3 500 NL

NL: No hay límite establecido

Los estándares establecidos, determinan la calidad del agua por su conductividad que se expresa en microsiemens por centímetro (μS/cm) y que es una medida indirecta del contenido de sales que contiene el agua. La resistividad es la inversa y sus unidades para el agua de alta pureza son megaohms (MΩ.cm). Estos parámetros son fáciles de medir y de controlar mediante un conductímetro

El agua químicamente pura tiene una conductividad de 0.056 μS/cm o 18 MΩ.cm. Este es el máximo grado de pureza que se puede obtener y es el agua Tipo I de acuerdo a los estándares de la ASTM.

Otros parámetros que caracterizan el tipo de agua son el pH, el Carbono Orgánico Total, Sodio, Cloruros y Sílice. El pH no es un parámetro de calidad del agua ya que medir correctamente el pH al agua de alta pureza no es fácil y se requiere de un electrodo especial o se deben agregar sales al agua para poder establecer una diferencia de potencial entre el electrodo y la solución.

El agua ultrapura (Tipo I) es la sustancia más pura utilizada en un laboratorio. Para un laboratorio resulta vital disponer de agua pura para la realización de las pruebas de investigación y ensayo. La presencia de elementos y otros compuestos en partes por billón (ppb) o incluso de magnitud inferior en el agua pura, podría comprometer los resultados de los ensayos por su interacción con las muestras, medios activos o componentes del sistema.

El agua 100% pura se compone exclusivamente de moléculas de agua con iones de hidrógeno e hidroxilo que están en equilibrio (10-7M a 25º C), lo que le otorga una resistividad eléctrica característica de 18,2 MΩ.cm

Pero el agua tiene la capacidad de disolver casi todo tipo de compuestos químicos y de albergar toda forma de vida, lo que implica que su calidad está continuamente bajo la amenaza de cinco tipos de impurezas: partículas en suspensión, compuestos inorgánicos, moléculas orgánicas, gases disueltos y microorganismos, incluyendo sus biomoléculas asociadas. Producir agua de alta pureza para su uso en el laboratorio, implica someter al agua potable a una serie de tratamientos de purificación para eliminar estos diferentes tipos de impurezas.

Los niveles de impurezas detectables en el agua ultrapura dependen en gran medida de la sensibilidad de las técnicas utilizadas y el entorno en el que la prueba se lleva a cabo. Según las técnicas actuales de ultratrazas, los niveles máximos de impurezas no gaseosas presentes en el agua ultrapura son inferiores a 1,5 µg/l (ppb) para compuestos orgánicos e inferiores a 1,0 µg/l para otros elementos e iones. Esto significa que el agua ultrapura tiene un 99.99999975% de pureza.

Utilizando las últimas técnicas de ICP-MS, se comprueba que el agua ultrapura está libre de todos los elementos no gaseosos, la mayoría de ellos con límites de detección inferiores a 1 ng/l (ppt). Este nivel de contaminación es varios órdenes de magnitud menor que todos los otros disolventes probados. La mayoría de los reactivos empleados en el laboratorio tienen niveles mucho más altos de impurezas que estos disolventes, ya que con frecuencia se encuentran en el rango de mg/l.

Por lo general, los niveles de impurezas son inferiores a los límites de detección: <0,05 µg/l en compuestos orgánicos volátiles y <0,025 µg/l en el caso de los semivolátiles. Estos niveles concuerdan con valores de carbono orgánico total (COT) inferiores a 1 µg/l (ppb), siendo el COT un indicador comúnmente utilizado para medir la contaminación orgánica en el agua ultrapura.

El agua ultrapura, a 25 ºC y 1 bar de presión atmosférica, contiene alrededor de 9 ppm de oxígeno disuelto y 14 ppm de nitrógeno. Estos elementos pueden ser eliminados del agua ultrapura mediante la desgasificación a vacío, pero esta técnica no es necesaria en gran parte de las aplicaciones del laboratorio, ya que en el momento que el agua ultrapura entra en contacto con el aire, el oxígeno y el nitrógeno se disuelven en el agua en concentraciones en equilibrio con la atmósfera.

Para la eliminación en el agua ultrapura de partículas y bacterias se utiliza la ósmosis inversa, submicro y/o ultrafiltración, mientras que para la eliminación de endotoxinas se emplea el intercambio iónico y los filtros electrostáticos o la ultrafiltración. Las pruebas bacterianas demuestran que el agua ultrapura contiene valores inferiores a 1 Unidades Formadoras de Colonias (UFC)/10 ml, que equivale a <0,1 µg /l COT.

La esterilización del agua también es importante para evitar la presencia de esporas y para controlar el crecimiento microbiano, sobre todo cuando el agua está en almacenamiento en un depósito para ser empleada cuando sea necesario. Para este fin se debe disponer de un sistema de recirculación que haga fluir el agua a través de un esterilizador ultravioleta y un filtro de 1.0 micras o menor diámetro de poros, con la finalidad de separar esporas y desinfectar continuamente el agua con radiación UV de 254 nm de longitud de onda.

Aunque pueda parecer excesivo, el agua ultrapura tiene que estar libre de todas esas impurezas si se va a emplear para aplicaciones analíticas y experimentales. Afortunadamente, el agua ultrapura no es tan costosa, ya que su precio puede oscilar alrededor de 0,12 € por litro, incluyendo todos los costes de inversión y operación.

Como el agua se puede utilizar en muchos aspectos de un análisis, incluyendo la preparación de blancos, muestras, diluciones, estándares, como eluyentes, lavado de instrumentos, etc., la presencia de algún contaminante puede comprometer los resultados.

Los análisis de alta sensibilidad dependen en gran medida de la alta pureza del agua, especialmente cuando hay que medir directamente concentraciones muy bajas o cuando se dispone de pequeñas cantidades de muestras, siendo necesario diluirlas antes del análisis.

El uso de agua ultrapura minimiza los niveles base, permitiendo a los investigadores obtener resultados de alta sensibilidad en los análisis de trazas mediante HPLC o mediante cromatografía iónica (IC).

Los investigadores que necesiten agua ultrapura debe tener en cuenta que la pureza del agua puede verse comprometida si el equipo de producción se utiliza incorrectamente o si el agua es manipulada de forma inadecuada durante su recogida y uso.

Es de vital importancia que el sistema de producción de agua ultrapura disponga de un depósito de almacenamiento de agua, ya que así se podrá mantener su calidad de forma constante. Esto es posible si el equipo dispone de un filtro de venteo, se hace recircular el agua de forma periódica utilizando tecnologías de purificación, como la fotooxidación UV, adsorción e intercambio iónico, y además se realizan sanitizaciones periódicas del equipo para minimizar el crecimiento bacteriano.

Habitualmente en un laboratorio el agua ultrapura se obtiene de un equipo de purificación y se almacena en un depósito. En cuestión de segundos el agua empieza a absorber el dióxido de carbono del aire, formando ácido carbónico y reduciendo la resistividad del agua de 18,2 MΩ.cm a un mínimo de alrededor de 1,3 MΩ.cm.

La alta conductancia de los iones de hidrógeno del ácido permite que esta reacción se alcance con una concentración de CO2 de tan sólo 0,5 mg/l. Aunque el dióxido de carbono no afecta a la calidad del agua para la mayor parte de las aplicaciones, su efecto sobre la resistividad puede enmascarar la contaminación del agua por otros iones.

El mayor riesgo de contaminación del agua se produce en su distribución. Así, por ejemplo, si se fija un tubo de plástico al punto de uso de dispensación de un equipo de producción de agua para llenar recipientes u otros envases de gran tamaño de forma fácil y cómoda, estaremos causando la contaminación de esa agua.

Agentes orgánicos o plastificantes procedentes de la tubería pueden pasar al agua: análisis mediante GC-MS muestran que el agua ultrapura que pasa a través de la tubería flexible de PVC puede estar contaminada con plastificante N-butil sulfonamida según comenta Paul Whitehead, Director de laboratorios ELGA Lab Water.

Una encuesta llevada a cabo entre usuarios de agua purificada de una compañía farmacéutica demostró que el promedio de recuento total de bacterias viables (TVC) en un agua obtenida de 22 equipos purificadores sin tuberías instaladas fue de 0,7 UFC/ml, mientras que esta cifra ascendió a 26 UFC/ml para 7 equipos purificadores que sí tenían instalada una tubería adicional sobre el dispensador.

A la hora de dispensar el agua, también es importante reducir al mínimo el contacto del agua con el aire, ya que las impurezas del aire también pueden afectar su pureza. El análisis por cromatografía iónica demostró que los iones negativos, especialmente los iones nitrito, se detectaron en concentraciones más altas cuando la recogida de la muestra se hizo con salpicaduras.

Para garantizar al máximo su pureza, el agua ultrapura debe utilizarse lo más rápidamente posible tras su dispensación. Tras una encuesta sobre el uso frascos lavadores, se concluyó que más del 80% de los usuarios no rellenaban diariamente sus botellas con agua ultrapura. Por otro lado, también se ha demostrado que para almacenar agua es preferible el uso de botellas de vidrio a las de plástico. Después de dos días de almacenamiento en cada tipo de depósito, el análisis de agua ultrapura por LC-MS mostró, entre otras impurezas, que el di-n-octil ftalato estuvo presente en ambos recipientes, pero a niveles de ppb menores en el caso de la botella de vidrio.

Los accesorios y componentes de un equipo de producción de agua ultrapura y algunas de las sustancias presentes en el agua causan que ésta contenga trazas de materia orgánica que es irrelevante cuando se determinan metales o el agua se emplea para preparación de disoluciones para uso del laboratorio pero que son indeseables en análisis por cromatografía de gases o de líquidos, o en cultivo y desarrollo de tejidos celulares.

La utilización de agua ultrapura para la realización de análisis de alta sensibilidad, garantiza a los investigadores la obtención de resultados precisos. Esta precisión analítica depende, sin embargo, del uso de un sistema de purificación de agua bien diseñado para mantener y monitorizar la pureza del agua dentro del sistema, que disponga de un sistema de dispensación fácil de usar y de la adecuada recogida y uso del agua.

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Comentarios

Me parece interesante el Articulo que publicaron . Me gustaria que pudieran publicar o me recomendaran donde encontrar mas informacion sobre tratamiento de aguas de alta pureza , seria de gran ayuda que me ayudaran a encontrar mas informacion gracias ..

ATTE . Fernando Ocampo Ramirez

Me gustaría saber si tienen datos bibliográficos acerca del agua usada en el laboratorio.

Gracias por su atención

Totalmente de acuerdo con respecto al agua ultra pura , me gustaría que me envíen información actualizaciones a mi correo gracias.

muy interesante la publicaciones deseo seguir revisando

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