Chất lượng nước ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của phép phân tích, độ ổn định của hóa chất và tuổi thọ thiết bị. Nhiều phòng thí nghiệm đầu tư máy phân tích hiện đại nhưng kết quả vẫn xuất hiện sai số khó lý giải, nguyên nhân lại xuất phát từ nguồn nước sử dụng hằng ngày.
Khái niệm "nước cất" thường được nhắc đến rất nhiều, tuy nhiên giới nghiên cứu và kiểm nghiệm lại quan tâm nhiều hơn tới cấp độ tinh khiết của nước. ASTM D1193 được xây dựng nhằm phân loại nước thuốc thử thành nhiều cấp khác nhau dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật cụ thể. Ba cấp được sử dụng phổ biến nhất hiện nay gồm ASTM Type I, ASTM Type II và ASTM Type III.
Mỗi loại nước phục vụ một mục đích riêng. Chọn đúng cấp nước giúp đảm bảo độ tin cậy của kết quả thử nghiệm, đồng thời tránh lãng phí chi phí đầu tư và vận hành hệ thống xử lý nước.
ASTM Type I, Type II, Type III là gì?
ASTM D1193 là tiêu chuẩn quốc tế do ASTM International ban hành nhằm phân loại nước thuốc thử sử dụng cho phòng thí nghiệm.
Tiêu chuẩn này đánh giá nước dựa trên độ dẫn điện, điện trở suất, hàm lượng carbon hữu cơ tổng số (TOC) cùng nhiều chỉ tiêu chất lượng khác. Mức độ tinh khiết giảm dần theo thứ tự:
- ASTM Type I: Nước siêu tinh khiết (Ultrapure Water)
- ASTM Type II: Nước tinh khiết dùng cho phân tích thông thường
- ASTM Type III: Nước tinh khiết cơ bản phục vụ nhu cầu chung
Khoảng cách về chất lượng giữa ba cấp nước khá lớn. Một số phép phân tích ở mức vi lượng chỉ cần lẫn lượng tạp chất cực nhỏ cũng đủ tạo ra sai số đáng kể, vì vậy việc hiểu rõ từng cấp nước luôn là yêu cầu bắt buộc đối với kỹ thuật viên và người quản lý phòng thí nghiệm.
ASTM Type I dùng cho những ứng dụng nào?
ASTM Type I là cấp nước tinh khiết cao nhất theo ASTM D1193.
Ở mức này, hàm lượng ion hòa tan, chất hữu cơ và tạp chất gần như được loại bỏ hoàn toàn. Độ tinh khiết cực cao giúp hạn chế tối đa nguy cơ nhiễm bẩn mẫu thử hoặc làm sai lệch kết quả phân tích.
Những lĩnh vực thường sử dụng nước Type I gồm:
- Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
- Sắc ký ion
- Phân tích vi lượng
- Sinh học phân tử
- PCR
- Nghiên cứu ADN, ARN
- Nuôi cấy tế bào
- Nghiên cứu dược phẩm
Thông số đặc trưng:
+ Điện trở suất ≥ 18.0 MΩ·cm tại 25°C
+ Độ dẫn điện ≤ 0.056 μS/cm tại 25°C
+ TOC ≤ 50 ppb
Một đặc tính khá đặc biệt của nước Type I nằm ở khả năng hấp thụ CO₂ và tạp chất từ môi trường rất nhanh. Chỉ sau một khoảng thời gian ngắn tiếp xúc với không khí, chất lượng nước đã có thể thay đổi. Bởi vậy, các hệ thống nước siêu sạch thường thiết kế điểm lấy nước ngay tại vị trí sử dụng nhằm duy trì độ tinh khiết ở mức cao nhất.
ASTM Type II có phải loại nước được sử dụng nhiều nhất?
Đối với phần lớn phòng kiểm nghiệm, phòng QC, phòng nghiên cứu ứng dụng và cơ sở xét nghiệm, ASTM Type II mới là cấp nước xuất hiện thường xuyên nhất.
Mức độ tinh khiết của Type II đủ đáp ứng đa số nhu cầu phân tích thông dụng nhưng chi phí đầu tư và bảo trì hệ thống lại thấp hơn đáng kể so với nước siêu tinh khiết Type I.
Ứng dụng phổ biến gồm:
+ Pha hóa chất
+ Chuẩn bị dung dịch chuẩn
+ Thiết bị quang phổ
+ Máy phân tích sinh hóa
+ Máy xét nghiệm lâm sàng
+ Chuẩn bị mẫu phân tích
+ Nguồn cấp cho hệ thống sản xuất nước Type I
Thông số đặc trưng:
- Điện trở suất ≥ 1.0 MΩ·cm
- Độ dẫn điện ≤ 1.0 μS/cm
- TOC ≤ 50 ppb
Nhiều hệ thống nước hiện đại được thiết kế theo mô hình hai cấp. Nước Type II được sản xuất trước, sau đó tiếp tục đi qua các module tinh lọc chuyên sâu để tạo thành nước Type I tại điểm lấy mẫu. Cách tiếp cận này giúp tối ưu chi phí nhưng vẫn đảm bảo chất lượng nước cho các ứng dụng có yêu cầu nghiêm ngặt.
ASTM Type III phù hợp cho mục đích nào?
ASTM Type III thường đóng vai trò nước đầu vào cho các hệ thống tinh lọc cao cấp hơn.
Công nghệ thẩm thấu ngược RO hiện nay có thể tạo ra nguồn nước tiệm cận hoặc đáp ứng yêu cầu của Type III nếu được thiết kế và vận hành đúng kỹ thuật.
Loại nước này phù hợp cho:
- Rửa dụng cụ thủy tinh
- Cấp nước cho hệ thống Type I hoặc Type II
- Vệ sinh thiết bị
- Chuẩn bị nước cho các công đoạn sơ bộ
- Công việc thường nhật của phòng thí nghiệm
Thông số đặc trưng:
+ Điện trở suất ≥ 4.0 MΩ·cm
+ Độ dẫn điện ≤ 0.25 μS/cm
+ TOC ≤ 200 ppb
Không ít phòng thí nghiệm lựa chọn mô hình xử lý nhiều cấp, bắt đầu từ nước RO đạt Type III rồi tiếp tục nâng lên Type II hoặc Type I tùy yêu cầu phân tích.
Nước cất 1 lần, nước cất 2 lần tương đương ASTM Type nào?
Đây là câu hỏi xuất hiện khá nhiều khi lựa chọn thiết bị tạo nước tinh khiết.
Nước cất một lần thường đáp ứng các nhu cầu cơ bản và có thể tiệm cận ASTM Type III nếu nguồn nước đầu vào ổn định. Đối với hệ thống chưng cất hai lần hoặc kết hợp thêm các công nghệ như trao đổi ion, than hoạt tính và màng lọc tinh, chất lượng nước có thể đạt mức tương đương ASTM Type II ở nhiều ứng dụng thực tế.
Tuy nhiên, số lần chưng cất chưa đủ để khẳng định nước đạt ASTM Type nào. Giá trị điện trở suất, độ dẫn điện, TOC và các chỉ tiêu phân tích mới là cơ sở đánh giá chính xác nhất.
Đó cũng là lý do nhiều phòng thí nghiệm hiện nay sử dụng các hệ thống chuyên dụng như dòng máy cất nước Pobel được EMIN phân phối. Các model như Pobel 10DESA0081, Pobel 10DETA0040 được lựa chọn khá phổ biến cho nhu cầu sản xuất nước chất lượng cao phục vụ phân tích, nghiên cứu và giảng dạy.
Đọc thêm: Máy cất nước là gì ? Phân loại và cách sử dụng
Làm sao xác định nước có đạt ASTM Type I, II hay III?
Màu sắc, mùi vị hay độ trong của nước gần như không phản ánh được cấp độ tinh khiết.
Hai mẫu nước nhìn giống hệt nhau vẫn có thể chênh lệch rất lớn về chất lượng. Vì vậy, các phòng thí nghiệm thường sử dụng thiết bị đo chuyên dụng để theo dõi liên tục các thông số quan trọng.
Những chỉ tiêu được kiểm tra phổ biến nhất gồm:
+ Độ dẫn điện (Conductivity)
+ Điện trở suất (Resistivity)
+ TOC
+ Silica
+ Hàm lượng vi sinh
+ Hạt bụi siêu nhỏ
Trong số đó, độ dẫn điện và điện trở suất được sử dụng nhiều nhất bởi khả năng phản ánh nhanh mức độ tồn tại của các ion hòa tan. Một hệ thống nước từng đạt ASTM Type I vẫn có thể suy giảm chất lượng theo thời gian do màng lọc lão hóa, vật liệu trao đổi ion bão hòa hoặc nguồn nước đầu vào thay đổi. Theo dõi định kỳ giúp phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường trước khi ảnh hưởng tới kết quả phân tích.
