Laboratuvarda Kullanılan Suyun Önemi Nedir?
Günlük hayatımızda ve işimizde suyun kalitesini olması gerekenden daha az önemsiyoruz. Eğer ki laboratuvarda çalışıyorsak, kullanılan cam materyallerin yıkanmasında, reaktiflerin hazırlanmasında ve buna benzer birçok farklı uygulama için su kullanmaktayız. Bu bir çok farklı uygulamada farklı saflık derecelerine ve özelliklere sahip su kullanımına gerek duymaktadır.
Genellikle laboratuvarlar çalışmalarımızda kullandığımız su RGW (Reagent Grade Water) reaktif dereceli sulardır.
Laboratuvarda su kalitesine önem verilmemesi Deneysel çalışmaların sonuçlarını riske atabilir, hazırlanan reaktiflerin kontamine olmasına sebep olabilir ya da kullanılan cihazların zarar görmesine sebep olabilmektedir.
Su Evrensel Çözücü olarak kabul edilmektedir. Çünkü bir çok madde diğer çözücülere kıyasla suda farklı derecelerde çözünebilmektedir. Bunun sebebi de suyun benzersiz polaritesi ve hidrojen bağlarıdır. Suyun bu benzersiz moleküler özelliği sayesinde nötr organik moleküller ile reaksiyona girebilir ve hidrojen bağı kurabilir. Bu demek oluyor ki suyun reaktivitesinden ötürü çok kolay kontamine olabilmektedir.
Suda Görülen En Yaygın Kontaminantlar Nelerdir?
Suda kirliliğe sebep olan kontamine olmasına yol açan faktörler iyonlar,partüküller, organik moleküller, gazlar, kolloidler ve bakterilerdir.
Bununla birlikte Biyofilm oluşumuda önemli bir sorun olarak karşımıza çıkabilmektedir. Biyofilm; mikroorganizmaların canlı ya da cansız yüzeylere yapışarak kendi ürettikleri polimerik yapıdaki jelsi yapı içerisinde oluşturdukları topluluk olarak adlandırılır. Bu jelsi tabakada, bakteri hücreleri tarafınfan üretilen EPS adı verilen polisakkarit bazlı bir yapıdır.
EPS’nin açılımıda ‘’extracellular polymeric substance’’, ‘’xopolysaccharides’’ ya da ‘’exopolymers’’ olarak geçmektedir.
Biofilm tabakasından bahsedeceksek 3 ana maddeye bakmamız gerekir.
Bunlar yüzey, mikroorganizma ve EPS’dir.
Sudaki Kontaminantları Nasıl Ölçebiliriz?
Suyun kalitesi halkkında konuşurken aslında içerisindeki kontaminantların seviyesine göre bir belirleme yapılmaktadır. Burada da karşımıza Resistivity (Direnç) ve Conductivity (İletkenlik) kelimeleri çıkmaktadır.
Dirençlilik (Resistivity), iyonsuz suyun iletken elektriğe direnme eğilimidir. Ölçü birimi megohmantimetredir (MΩ-cm) ve sıcaklığa göre değişir. Teorik maksimum 25 ° C'de 18,2 ila 18,3 MΩ-cm'dir. İyon içeriği ne kadar yüksekse, direnç o kadar düşüktür ve tersine, iyonik içerik ne kadar düşükse, direnç o kadar yüksektir.
Böylece iletkenlik cihazlarıyla suyun değerleri ölçümlenebilir ve saflığıyla ilgili bir yorum yapılabilinir.
Saf Sudaki Standartlar Değerler Nelerdir?
Su spesifikasyonları ASTM (American Society for Testing and Materials) D1193, ASTM D5196, ISO (International Organization for Standardization) 3696 ve CLSI® (Clinical and Laboratory Standards Institute (eski adıyla NCCLS) C3-A4 tarafından açıklanmıştır. Tarihsel olarak en yüksek sular Saflıklar, ultra saf suları belirtmek için genellikle "Tip I" ve daha düşük dereceleri belirtmek için Tip II veya Tip III olarak tanımlanmıştır.
Table 1, NCCLS
National Committee for Clinical Laboratory Standarts
Reagent Grade Water Specifications
Table 2
Clinical Lab Standard Institute (formerly NCCLS), C3-A4 Reagent Laboratory Water
Table 3
American Society for Testing and Materials ASTM D1193-06 (2011) Reagent Grade Water Specifications
TABLE 4, AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, ASTM D5196-06 (2006)
Standard Guide for Bio-Applications Grade Water
Su Arıtma İşlemlerindeki Farklı Uygulamalar Nelerdir?
1.Distillation – Distilasyon – Damıtma
En çok bilinen yöntemlerden birisidir. Suyun kaynama noktasına kadar ısıtılıp damıtılması işlemidir. Fakat yavaş bir yöntemdir, bu nedenle kullanılmak istenilen hacim önceden depolanmalıdır. Buda hem depolanma sırasında hem de kullanım esnasında suyun kontamine olmasına yol açabilmektedir. Çok fazla enerji ve zaman harcamak gerekir, çok çevre dostu bir uygulama değildir.
2. Filtration Methods – Filtrasyon Metodu
Filtrasyon teknolojileri ters ozmoz, nanofiltrasyon, ultrafiltrasyon, mikrofiltrasyon ve partikül filtrasyonunu içerir. Filtrelerin gözenek boyutuna göre belirli bir akış hızında suyun ilerleyerek partikül boyutu büyük olanların ayrılması işlemidir. Çoğunlukla bakteri ve partiküllerin ayrılması işlemidir.
Ön işlem aşamalarında 10 veya 25 mikron kadar yüksek olabilir ve nihai işlem aşamalarında ve dağıtım noktalarında mutlak 0,45μm ila 0,2μm kadar ince olabilir. Filtreleme hem etkilidir hem de kolayca değiştirilebilir, ancak rutin bakım yapılmazsa tıkanabilir ve kontaminasyon yayılabilir. Filtreler çözünmüş malzemeyi çıkaramaz.
3. Ultrafiltrasyon (UF) - Ultrafiltrasyon
Doku ve hücre kültürü prosedürlerini ve ortam hazırlığını etkileyebilen bakteriyel endotoksinleri ve nükleazları uzaklaştırabilir. UF, çözünmüş materyali kaldıramaz.
4. Reverse osmosis (RO) – Ters Ozmoz
Muhtemelen en yaygın ve çok yönlü kullanımı olan bu metotdur. Ters Ozmozdan çıkan Ürün suyu (Product Water –PW) besleme suyunun saflığına ve filtre membrane etkinliğine bağlıdır.
RO membranları bakterileri, pirojenleri, inorganik ve bazı organik katıları, sudan arındırabilir ancak çözünmüş gazlar o kadar etkili bir şekilde uzaklaştırılamaz.
RO süreci yavaştır, bu nedenle ürün suyunu (PW’yi) toplamak ve dağıtmak için bir depolama tankı gerekir.
Ön arıtma işlemi burada çok önemlidir. Çünkü bu sayede RO –Ters Ozmoz Membranları; Klor ve mineral birikintilerinden, Kolloid oluşumundan ve sert parçacıkları sebebiyle delinmesinden korunmuş olur.
Aktive edilmiş karbon sistemli bir ön işlemden geçirilip, uygun mikrobiyal özellikli UV Oksidasyon sistemleri ve de son kullanım noktasındaki özel filtrelerle, cilalama sistemleri (Polishing Systems) ile birlikte kullanıldığında RO sistemi birçok uygulamada kullanılabilecek kalitede su sağlayabilmektedir.
5. Deionization (DI) - Deiyonizasyon
Deiyonizasyon (DI), demineralizasyon veya iyon değişimi olarakta bilinir. Sentetik reçineler kullanarak iyonları besleme suyundan uzaklaştırır.
Tam deiyonizasyon sağlamak için katyon ve anyon reçineleri genellikle laboratuar kullanımı için karıştırılır. DI kolonları, bir kartuşun ömrü boyunca sınırlı bir iyon bağlama kapasitesine sahiptir; partikülleri, pirojenleri veya bakterileri ortadan kaldırmazlar; ve birçok organikle çok sınırlı etkileşim halindedir.
İyon değiştirme reçinelerinin kalitesi ve saflığı, dikkat edilmesi gereken bir konudur. İyon değişim yatakları, mikrobiyal büyüme ve partiküllerin salınması için bir yer haline dönüşebilir. Bunun önüne geçebilmek içinde ve de uygun su kalitesini sağlamak için, deiyonizörlerin uygun ön arıtması olmalı ve düzenli bakımı yapılmalıdır. Deiyonize su, genellikle "aç su" olarak adlandırılır, kolayca kirlenir ve birçok malzemede korozyona neden olabilir.
6. Electrodeionization (EDI) - Elektrodeiyonizasyon
Elektrodeiyonizasyon (EDI), iyonları saflaştırılmış besleme suyundan uzaklaştırmak için elektro-diyaliz ve iyon değiştirme teknolojisini birleştirir. EDI modülü, üniteden gelen elektrik akımı ile sürekli olarak yeniden şarj edildiği için hem etkili hem de verimlidir. Sürekli ve otomatik olarak kendini yenileyen bir sistemin bariz avantajları olsa da, besleme suyunun yüksek kalitede olması gerekir. EDI organikleri, partikülleri, pirojenleri veya bakterileri ortadan kaldırmaz, ancak iyon değişim reçinesi yataklarına kıyasla mikrobiyal kontaminasyona daha az eğilimli olabilir.
7. Adsorption - Adsorpsiyon
Adsorpsiyon, klor ve kloraminleri yüksek yüzey alanlı aktif karbon yoluyla besleme suyundan uzaklaştırmak için kullanılır ve uygun şekilde boyutlandırılırsa ve uygun şekilde seçilirse, Toplam Organik Karbon (TOC'ler) olarak ölçülen organik maddeleri etkili bir şekilde azaltabilir. Maksimum direnç ve düşük TOC elde etmek için adsorpsiyon diğer yöntemlerle birleştirilebilir. Adsorpsiyon teknikleri tek başına iyonları ve partikülleri ortadan kaldırmaz
8. Ultraviolet Oxidation - Ultraviyole Oksidasyon
Ultraviyole ışık (UV) ile fotokimyasal oksidasyon, 185 nm'de organik izleri ortadan kaldırabilir ve 254 nm'de mikroorganizmaları etkisiz hale getirebilir.
Organiklerin oksidasyonu, düşük TOC (Total Organic Carbon) eviyelerine sahip saf su ile sonuçlanır ancak iyonları, kolloidleri veya partikülleri ortadan kaldırmaz.