Лабораторное оборудование для анализа воды: виды и применение

Вода - основа всего живого на Земле. Сам человеческий организм состоит из воды почти на 80%, и жизнь на Земле вышла на сушу из океанской пучины, сохранив свою критическую зависимость от воды.

Россия обладает колоссальными запасами пресной воды, составляющими пятую часть всех мировых запасов. В составе человеческого организма более 25% от общего объема составляют различные химические соединения, и нет другой такой субстанции, от которой бы настолько зависело здоровье человека.

Но всегда ли мы уверены в качестве воды, которую пьем? Вода может переносить вредные для человеческого организма химические элементы в опасных токсичных концентрациях. Какие же методы и оборудование используются для контроля и анализа воды?

Приборы для физико-химического анализа воды

Физико-химические методы анализа воды позволяют определить наличие и измерить концентрацию в ней таких примесей, как органические вещества, железо, медь, нитраты и некоторые другие вещества. В зависимости от определяемого параметра применяются определенные методы и средства.

Физико-химический анализ проводится в отношении питьевой воды, воды из природных водоемов, сточных вод, при оценке качества работы очистных сооружений и пр.

Лабораторный физико-химический анализ: что, как и с помощью какого оборудования анализируется

Качественный и количественный физико-химический анализ воды осуществляется, как правило, в лабораторных условиях. Исключение - органолептические методы (запах, степень прозрачности и вкус), когда используются собственные органы чувств. Но говорить о высокой точности и объективности анализа в этом случае нельзя.

Все равно после органолептического анализа в большинстве случаев должны проводиться лабораторные исследования.

Определение наличия и концентрации железа и меди в воде

ГОСТом 4011-72 установлено допустимое содержание железа в питьевой и используемой в промышленных процессах воде не более 0,3 мг/л. Для определения концентрации этого вещества используются различные методы окисления (ортофенантролином, с помощью процедуры титрования и пр.) с последующим фотометрическим или спектрофотометрическим анализом, например, с помощью спектрофотометра (пример такого устройства - ПЭ-5300ВИ).

Для определения уровня меди в воде и водных растворах используются схожие методы.

Анализ концентрации ионов водорода в воде

Содержание водорода в воде и водных растворах описывается величиной pH. Для определения этой величины используется электрометрический способ, основанный на изменении электрического потенциала электрода, помещенного в анализируемое вещество, в зависимости от содержания в нем ионов водорода (величины pH).

Для проведения такого лабораторного физико-химического анализа применяются специализированные приборы pH-метры. Также такие исследования можно проводить с помощью лабораторных ионометров.

Определение уровня щелочности воды

Щелочность раствора указывает на концентрацию в нем веществ, способных вступать в реакцию с сильными кислотами (с ионами водорода). Это такие вещества, как анионы слабых кислот, аммиак, анилин, пиридин и другие слабые основания, а также едкий натр и прочие сильные основания.

Физико-химический анализ веществ с целью определения щелочности проводится с помощью pH-метров. Они могут портативными (пример - МАРК-902) или стационарными лабораторными, для проведения высокоточных исследований.

Цвет и запах

Выше было указано, что для определения этих параметров применяются органолептические методы. Однако, цвет и прозрачность можно определить с помощью специализированного оборудования. В частности, при проведении лабораторных физико-химических исследований воды применяются спектрофотометры, обеспечивающие анализ пробы оптическими лучами различной длины.

В этом случае длина волны излучения, максимально поглощаемого водой, определяет его цвет.

Анализ запаха осуществляется без использования каких-либо приборов. Используется органолептический метод с описанием запаха: хлорный, фенольный, землистый, сероводородный, запах нефти, аптечный, навозный, затхлый и т.д. Далее, в зависимости от характера запаха могут проводиться инструментальные исследования с целью количественного анализа концентрации в воде/растворе определенных веществ.

Спектрометры для анализа качества воды

Вода, полученная искусственно или из природного источника, всегда содержит примеси, которые могут навредить организму человека или привести к поломке приборов. Чтобы оценить качество воды, нужно знать ее состав, и определить его поможет анализ воды с помощью спектрометра. Это профессиональное оборудование, которое может применяться не только в лаборатории, но и на месте ее использования, например, в бассейне.

Какие примеси может обнаружить спектрометр?

Спектрометр для анализа качества воды может оценить состав любой жидкости. Такие приборы способны определить наличие нежелательных и вредных соединений, солей, микроорганизмов, нефтепродуктов, растворенных газов (например, сероводорода).

Особенности технологии

Спектральный анализ подразумевает применение физических методов исследования, в основе которых лежит принцип поглощения и испускания атомами электромагнитного излучения. По его частоте можно определить, из каких веществ состоит изучаемый объект (так как каждому химическому элементу свойственна уникальная частота).

С помощью спектрального анализа проб можно с высокой точностью узнать качество воды и определить, соответствует ли она необходимым нормам.

Явные признаки того, что вода не соответствует стандартам: появление канализационного запаха, привкус хлора, желтоватый цвет, мутный вид. Но это очевидные признаки. Понять, что воду нельзя использовать, можно и без тестера. Однако в составе могут быть и такие вредные вещества, которые никак не меняют ее вид или запах. Для их определения и нужен акватестер.

Какую воду можно исследовать?

Для этого подходят любые виды воды:

• Бутилированная (питьевая). Тест выполняют производители, которым важно оценить соответствие продукта стандартам перед продажей. Также проверку могут выполнять продавцы, чтобы посмотреть, насколько хорошую продукцию предлагает им производитель. И для этого не обязательно делать тест в специализированной лаборатории для анализа воды. Можно выполнить проверку самостоятельно.
• Родниковая или из скважин. Такая вода не требует обязательной проверки. Но потребитель все равно может выполнять процедуру, чтобы удостовериться в безопасности состава для использования в гигиенических целях или применения в пищу.
• Водопроводная. Ее химический состав оценивается по более чем 100 параметрам перед подачей в трубы. Но при доставке по трубопроводу она может быть снова загрязнена (если коммуникации не слишком качественные и давно не обслуживались). С помощью спектрометра потребитель может оценить качество воды самостоятельно. Затем, если нужно, в системе устанавливается фильтр для очистки.
• Также может проверяться качество воды из стоков, которая проникает в естественные водоемы. Это нужно для того, чтобы оценить влияние состава на экологию.

Метод анализа проб воды зависит от критериев оценки качеств состава, которые для каждого вида жидкости свои. Например, чистая питьевая вода должна соответствовать стандартам по таким параметрам:

• Окислительно-восстановительный потенциал. Он должен иметь показатель 50-100 милливольт.
• Уровень рН. Кислотно-щелочной баланс должен быть нейтральным (отметка 7.0). В составе может быть немного больше щелочи, но окисления быть не должно.
• Жесткость. Вода должна быть не слишком мягкой и не слишком жесткой. Важно оптимальная жесткость.
• Содержание минералов и солей - не выше и не ниже нормы.
• Показатель поверхностного натяжения. Он должен быть примерно на уровне 73 дин/см. Такая жидкость легко усваивается организмом.

Как провести анализ воды в домашних условиях

Оборудование для лабораторных исследований

Рассмотрим несколько моделей спектрометров, которые могут применяться для высокоточного анализа.

«Инспектр» L405®

Экспресс-анализатор L405 - это тестер, который работает с рамановскими и люминесцентными спектрами. Это модель с отличным разрешением, высокой чувствительностью и большим диапазоном спектров. Подходит для использования в лаборатории, на складе или производстве.

Сочетание двух видов спектроскопии (рамановской и люминесцентной) делает анализ воды более качественным. Для выполнения теста необходимо несколько секунд. Раньше такие процедуры могли выполнять только стационарные устройства, которые располагались в научных центрах. Однако прибор «Инспектр» L405® - это портативный тестер, для использования которого не требуется наличия специфических знаний. Оборудование может применяться в химической сфере, биологии, медицине и других областях.

«Инспектр» R532

Это компактный экспресс-анализатор, который может работать не только с жидкостями, но и с твердыми материалами. Анализатор отличается невысоким уровнем шума, отличной чувствительностью и высокой скоростью.

Для работы экспресс-анализатор использует рамановский метод спектроскопии. Портативный спектрометр R532 легко переносить в руках. Он небольшой и легкий. Вода для анализа может располагаться в прозрачной или полупрозрачной упаковке.

Настольная лаборатория анализа воды модели НКВ-12.2 «Водоснабжение и водоотведение»

Предназначена специально для анализа воды и определения её показателей качества при водоснабжении и водоотведении по 23 показателям. Анализ позволяет обеспечить контроль воды с учётом нормативных требований: при водоснабжении (приказ Роспотребнадзора от 28.12.2012 г.), в части контроля холодной и горячей воды, в т.ч. при выявлении существенного ухудшения качества питьевой воды; при водоотведении - по основным показателям отводимых сточных вод (постановление Правительства РФ от 29.07.2013 г № 644).

Изделие может применяться в условиях отсутствия инженерного обеспечения (водоснабжения, стационарной лаборатории и т.п.) благодаря оснащению готовыми к использованию реагентами, растворами и материалами, а также мерной и др. при анализе питьевой воды, воды водоёмов и водоисточников и т.п. при водоснабжении (приказ Роспотребнадзора от 28 декабря 2012 г. № 1204 - контроле холодной и горячей воды, в т.ч. при водоотведении (постановление Правительства РФ от 29 июля 2013 г.

Используемые методы являются унифицированными, соответствуют действующим нормативным документам и/или разработанным ЗАО «Крисмас+» аттестованным методикам измерений, согласуются с действующими нормативными документами и профессиональными руководствами по анализу воды. Используемые методы (см. Ящик-укладка для хранения, переноски и эксплуатации. Дополнительно в состав поставляемого изделия, по согласованию с потребителем, могут включаться другие приборы и тест-комплекты, вспомогательное и др. Пипетки и др.

Удобство и портативность при выполнении анализов обеспечиваются: применением реагентов оптимизированного состава для упрощенной и ускоренной их дозировки; минимизацией проб воды для анализа; использованием современных удобных принадлежностей, посуды (в т.ч. 4,5-5,0-5,5-6,0-6,5-7,0-7,5-8,0-8,5-9,0-10,0-11,0 ед. 0-12 ед. Хлор активный ост. 0-30-100-300-1000 град. 0-10-20-30-40-60-100-300-500 град. 10-200 град. Набор посуды для химического анализа многофункциональный (колбы мерные и конические, цилиндры, пипетки, стаканы хим., штативы и др.

Санитарно-микробиологический анализ воды

Вода - это одна из главных составляющих жизни на нашей планете. Для поддержания оптимального уровня жизнедеятельности, телу человека нужен определенный ее объем. В организм человека ежедневно должно поступать необходимое количество жидкости, а если этого не происходит - последствия могут быть очень печальными.

Помимо молекул Н2О, питьевая вода содержит минеральные и органические вещества. Но некоторые примеси могут нанести вред здоровью человека. Поэтому лабораторные исследования воды являются важными и нужными. Оборудование представленное на нашем сайте отличается высокой точностью и надежностью.

Одним из обязательных пунктов исследования воды в лаборатории является санитарно-микробиологический анализ. Такое исследование дает гигиеническую оценку воде. Следует учитывать, что природная вода является местом обитания множества микроорганизмов.

Нежелательные примеси и разнообразные микроорганизмы могут попадать в систему водоснабжения через сточные воды. Существуют определенные нормативные акты, в которых безопасность воды определяется согласно показателям. Чтобы проанализировать соответствие микробиологическим показателям в лабораториях проводится санитарно микробиологический анализ воды. Для санитарно-микробиологического анализа воды необходимо специальное оборудование.

Компания «Промкомплект» предлагает широкий ассортимент оборудования для вакуумного фильтрования, которое используется в процессе санитарно-микробиологического исследования. Все приборы выполнены из устойчивых к химическим и механическим воздействиям материалов.

Аналитическое оборудование для лабораторий

Аналитическое оборудование используется во всех исследованиях независимо от их направленности. Приборы классифицируют обычно по типу проводимого анализа, ассортимент их очень широк. Аналитическое оборудование используется в медицине, биологии, фармакологии и многих других сферах.

Современное аналитическое оборудование в большинстве своем является автоматизированным, что позволяет существенно ускорить и упростить процесс проведения исследований различного рода. Без качественного аналитического оборудования невозможно представить себе работу какой-либо лаборатории. В арсенале многих современных компаний по производству оборудования для анализа представлено огромное количество товаров.

При помощи аналитического оборудования специалисты идентифицируют составляющие элементы образца. Аналитическое оборудование для промышленных предприятий позволяет производить замеры различных параметров и с помощью аналитики контролировать технологические процессы, происходящие в процессе производства.

Аналитическое оборудование включает в себя все устройства для определения качественных и количественных характеристик, составляющих объект исследований. Позволяет исследовать структуру, как всего вещества, так и его компонентов, включительно с их концентрацией.

Для различных видов манипуляций могут потребоваться определенные методы подготовки: нарезка, разделка, вычленение, очистка изменение агрегатного состояния и температурных режимов. Далее для многих исследований необходимо создать особые наружные условия - изменить влажность, температуру, вещественный состав среды и другие параметры.

Контрольно-аналитическое оборудование - самый важный этап исследований, и к точности и функциональности именно таких установок предъявляются наибольшие требования. Анализаторы позволяют проводить измерения гематологических и полимеразных цепных реакций, проводить расчеты биологического и химического потребления кислорода и автоматические исследования спермы и крови.

Такие устройства не только чувствительны, но и специфицированы, что обеспечивает определение единичных аномалий до приобретения ими патологического характера. Инновации в данной области обеспечивают полную автоматизацию от подготовительного этапа до индикации результата в цифровом формате.

Практически каждый анализатор оборудован функционалом для самотестирования, калибровки и автономности, что снижает вероятность ошибки до гранично незначительного показателя, а также подключаются к ПК для более эффективной обработки и архивирования полученных данных в базах. Главное достоинство такой техники - международная стандартизация, обеспечивающая единство измерений при использовании идентичных реагентов и реактивов.

Квалификация лабораторного оборудования

Квалификация лабораторного оборудования - необходимая процедура для любого исследовательского центра. Правила GMР и GLP обуславливают контроль качества проведения анализов для предприятий и медицинских учреждений.

При проведении процедуры квалификации наибольшее внимание уделяется комплектации приборов, так как стандартную зачастую дополняют отдельными тестовыми и стандартизированными образцами. Именно от их соответствия необходимому показателю зависит качество и результативность последующих исследований.

Кроме того, современные приборы практически всегда объединены в локальную сеть или просто подключены к компьютеру с созданной отдельной базой данных. Это означает, что если результат исследований прошел валидацию, можно начинать его дальнейшее использование в других опытах, что существенно упрощает всю процедуру.

Главное условие прохождения квалификации - регулярная стандартизация. Все процессы отладки не могут быть проведены однажды и более не повторятся. После прохождения начальных процедур требуется ежегодное проведение ревалидации.

На сегодняшний день аналитическое оборудование для лабораторий пользуется немалым интересом, потому как лабораторий создается все больше и появляются практически при каждом производстве.

Стоит отметить, что аналитическое оборудование для лабораторий - это специфическое оснащение, которое позволяет как количественно, так и качественно охарактеризовать любые исследуемые вещества касаемо их химического строения и состава.

Все эти возможности подчеркивают один важный факт - использовать современную аппаратуру и своевременно заменять старые образцы технического оснащения на новые действительно бывает целесообразно.

Так, существуют титрометрические и гравиметрические устройства, обеспечивающие исключительно химический метод анализа, а есть электрохимические модели, а также хроматографические, фотометрические, и они обеспечивают выполнение физико-химических анализов. Многообразие подобных устройств обуславливается тем, что применяются они в самых разных сферах и направлениях деятельности - не исключая экологию и медицину.

Также техника дарит дополнительные возможности вроде дистанционного управления, что в ряде случаев также оказывается очень важным.

Водоподготовка для лабораторий

В лабораториях используются три класса воды: первого, второго и третьего типов. Вода II типа (аналитическое качество) - применяется для питания автоклавов, клинических анализаторов и другого лабораторного оборудования. Вода III типа (общелабораторное применение) - это обратноосмотическая вода для приготовления некритических растворов и микробиологических сред.

• Обратный Осмос. Для очистки воды типа ІІІ используется обратный осмос. Обратноосмотическая система потребляет в 2,5 раза меньше воды и электроэнергии по сравнению с электрическим дистиллятором.
• Электродеионизация. Для получения воды типа ІІ применяется комбинация обратного осмоса и электродиализа. Такая система устраняет 99,9% растворенных вредных веществ и полностью очищает воду от микрофлоры.
• Ультратонкая очистка. Для получения воды типа І используется ультратонкая водоочистка. Этот процесс включает последовательную фильтрацию через угольные и ионообменные фильтры, ультрафиолетовые очистители, мембранные ультрафильтры.

Водоподготовка для лабораторий - это критически важный процесс, обеспечивающий чистоту и качество воды для различных лабораторных нужд.

Вода - один из основных компонентов, используемых ежедневно в лабораторной практике в качестве сырья, растворителя при приготовлении растворов, буферов и аналитических реагентов. В зависимости от поставленных задач, воду очищают от примесей органического и неорганического происхождения, микроорганизмов, включений механического типа, молекул эндокринных дизраптеров, ферментов-нуклеаз и др.

Основной критерий оценки качества воды, используемой в лабораториях, - сопротивление.

• I тип - 18 МОм*см. Ультрачистая жидкость реагентного качества.
• II тип - > 5.0 МОм*см, что соответствует качеству бидистиллята, вода аналитического качества.
• III тип - > 0.05 МОм*см. Водоподготовка проводится в каждой лаборатории. По характеристикам дистиллят можно сравнить с водой третьего типа. Этот тип применяется для работы с лабораторной посудой, а также для оснащения парогенераторов, автоклавов и питания автоматов для мойки посуды. Бидистиллят близок по качеству с водой второго типа, получаемой в системах водоподготовки.

Система очистки воды для лабораторий подбирается индивидуально под задачи. Выбор способа зависит от специфики исследований. Также не все контаминаты удаляются в одинаковой степени при дистилляции, к примеру, сохраняется перенос органики.

Таблица: Типы воды для лабораторных исследований и методы очистки

Тип воды	Сопротивление (МОм*см)	Применение	Методы очистки
I	18	Реагентное качество	Ультратонкая очистка (угольные и ионообменные фильтры, УФ-очистители, мембранные ультрафильтры)
II	> 5.0	Аналитическое качество (бидистиллят)	Комбинация обратного осмоса и электродеионизации
III	> 0.05	Общелабораторное применение	Обратный осмос