The Pure Water Guide

Source text – English

1 Introduction

In today’s laboratories the availability of pure water is essential. While the domestic consumer considers tap water to be “pure”, the laboratory scientist regards it as grossly contaminated. It is common for analytical and experimental scientists to be concerned with elements and compounds at concentrations in the parts per billion (ppb) range or lower.
Biotechnology experiments are especially sensitive to biologically active species, such as endotoxins, RNase and DNase, transition metals and dissolved organic compounds. Trace high-performance liquid chromatography (HPLC) requires ultra-pure water, with very low organic contamination, principally as an eluent component. Naturally, trace analytical work requires water that is free from the components to be measured but also from any potential interferants.

Potable water
Purified water used in laboratories is usually produced in-situ from local potable water which has been produced by the treatment of natural water sources.
For potable water, the overall requirement is to produce drinking water that conforms to regulations and has acceptable clarity, taste and odor. Natural water is taken from upland sources, such as reservoirs, from rivers or from underground aquifers and potable water is produced by a series of steps which vary with the water source, local and national regulations and the choice of technologies. One approach is outlined here.
After passing through a series of screens to remove debris, the water is mixed with ozone in contact tanks, to oxidise pesticides and herbicides and kill bacteria and algae. Excess ozone is destroyed. Water is then clarified to remove suspended solids, which are collected as a sludge cake. A flocculent such as poly-aluminium chloride may be added to help this process. A sand gravity filter and/or further ozonation may also be used before the final filtration stage with granular activated carbon (GAC). This traps the solids and organic matter. Finally chlorine is added to kill remaining bacteria. A small residual of chlorine is left to maintain low bacterial levels.
An extra ultrafiltration stage is increasingly being used to remove cryptosporidium.
Impurities in potable water
The unique ability of water to dissolve, to some extent, virtually every chemical compound and support practically every form of life means that potable water supplies contain many substances in solution or suspension.
Unlike other raw materials, potable water varies significantly in purity both from one geographical region to another and from season to season. Water derived from an upland surface source, for instance, usually has a low content of dissolved salts and is relatively soft, but has a high concentration of organic contamination, much of it colloidal. By contrast, water from an underground source generally has a high level of salts and hardness but a low organic content. River sources are intermediate in quality but also often contain products from industrial, agricultural and domestic activities.
Seasonal variations in water quality are most apparent in surface waters. During the autumn and winter months, dead leaves and decaying plants release large quantities of organic matter into streams, lakes and reservoirs.
As a result, organic contamination in surface waters reaches a peak in winter, and falls to a minimum in summer. Ground waters are much less affected by the seasons.
The quality and characteristics of the potable water supply have an important bearing on the purification regime required to produce purified water.

Translation – Italian

1 Introduzione

Nei laboratori moderni, è essenziale poter disporre di acqua pura. Se è pur vero che il consumatore domestico considera “pura” l’acqua del rubinetto, lo scienziato di laboratorio la considera invece grossolanamente contaminata. Per gli scienziati analisti ed empirici è normale occuparsi di elementi e composti a concentrazioni nella gamma di parte per miliardo (ppb) o anche meno.
Gli esperimenti di biotecnologia sono particolarmente sensibili alle specie biologicamente attive, come le endotossine, la RNnasi e la DNnasi, i metalli di transizione e i composti organici disciolti. La cromatografia liquida ad alto rendimento (HPLC) richiede acqua ultrapura, con contaminazione organica bassissima, principalmente come componente di un eluente. Naturalmente, il lavoro analitico di traccia richiede acqua esente dai componenti da misurare ma anche da eventuali interferenti potenziali.
La produzione di acqua potabile
L’acqua depurata usata nei laboratori spesso è prodotta in situ da acqua potabile locale che deriva dal trattamento di sorgenti di acqua naturali.
Per l’acqua potabile, il requisito complessivo è produrre acqua da bere che rispetti le normative e che abbia chiarezza, il sapore ed il gusto accettabili. L’acqua naturale è prelevata da sorgenti di alta quota, tipo bacini idrici, da fiumi o da falde acquifere sotterranee e l’acqua potabile è prodotta in seguito ad una serie di passaggi che variano a seconda della sorgente dell’acqua, delle normative locali e nazionali e della scelta delle tecnologie. In questa sede, si descrive a grandi linee un approccio.
Dopo essere passata attraverso una serie di setacci per eliminare i residui, l’acqua è mescolata con ozono in serbatoi di contatto per ossidare i pesticidi e gli erbicidi e uccidere i batteri e le alghe. L’ozono in eccesso è distrutto. Poi, l’acqua è chiarificata per eliminare i solidi in sospensione, che sono raccolti sotto forma di panelli di fango. Per aiutare questo processo, è possibile aggiungere un flocculato come il polialluminio cloruro. Prima della fase di filtrazione finale, si potrebbe usare anche un filtro a gravità da sabbia e/o ulteriore ozonizzazione con carbone granulato attivo (GAC). Tale operazione intrappola i solidi e la materia organica. Infine, si aggiunge del cloro per uccidere i batteri restanti. Si lascia una piccola quantità residua di cloro per mantenere bassi i livelli batterici. Si usa sempre di più una fase aggiuntiva di ultrafiltrazione allo scopo di eliminare il criptosporidio.
Impurità nell’acqua potabile
La capacità esclusiva dell’acqua di sciogliere, in una certa misura, teoricamente qualsiasi composto chimico e sostenere praticamente qualsiasi forma di vita, è segno che l’acqua potabile fornisce molte sostanze in soluzione o sospensione.
Variazioni nella qualità dell’acqua grezza
A differenza di altre materie prime, l’acqua potabile presenta notevoli variazioni di purezza sia da una regione geografica a un’altra sia da una stagione a un’altra. Ad esempio, l’acqua proveniente da una sorgente superficiale di alta quota di solito presenta un basso contenuto di sali disciolti ed è relativamente dolce, mentre ha un’alta concentrazione di contaminazione organica, la maggior parte della quale colloidale. Di contro, l’acqua proveniente da una sorgente sotterranea in genere presenta un alto livello di sali e durezza ma un basso contenuto organico. Le sorgenti fluviali hanno una qualità intermedia, ma spesso contengono prodotti provenienti da attività industriali, agricole o domestiche.
Le variazioni stagionali nella qualità dell’acqua sono più evidenti nelle acque superficiali. Durante i mesi autunnali ed invernali, le foglie secche e le piante in decomposizione rilasciano grandi quantità di materia organica nei ruscelli, nei laghi e nelle cisterne. Di conseguenza, la contaminazione organica nelle acque superficiali raggiunge un picco in inverno e scende al livello minimo in estate. Le acque di pozzo sono molto meno influenzate dalle stagioni.
La qualità e le caratteristiche della fornitura di acqua potabile hanno una relazione importante con il regime di depurazione necessario alla produzione di acqua depurata.

Leave a Reply

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close