실험실 등급 용수를 위한 순수 시스템

ASTM(미국 재료 시험 협회)은 실험실 용수에서 가장 일반적으로 사용되는 표준입니다. ASTM 실험실 용수는 4가지 등급으로 나뉘며, 상위 등급은 Type 1(초순수)과 Type 2(순수)입니다. 순수한 물은 증류 또는 기타 대체 기술을 통해 25°C에서 전도도 1µS/cm(또는 저항률 1MΩ*cm)를 달성하기 위해 생산할 수 있습니다. 다른 품질 파라미터로는 TOC(총유기탄소, 50µg/L), 나트륨(5µg/L), 염화물(5µg/L), 실리카(3µg/L)가 있습니다. 탈이온화 기술과 역삼투압은 ASTM Type 2 물을 생산하는 데 사용할 수 있는 대체 기술의 예입니다.

급수 사양은 일반적으로 데이터시트와 같은 정수 시스템의 기술 정보에서 확인할 수 있습니다. 순수 정수 시스템은 일반적으로 음용수로 좋은 물이 공급수로도 좋기 때문에 수돗물에 직접 연결할 수 있습니다. 그러나 탄산칼슘(CaCO3), 철 또는 실리카 입자, 유기물 또는 박테리아 등의 농도가 높거나 사양에 맞지 않는 경우 석회화 및 막힘을 방지하기 위해 추가 전처리 단계를 거치는 것이 좋습니다. 역삼투압, 활성탄 및 5µm 뎁스 필터는 일반적으로 개별적으로 또는 조합하여 사용되는 전처리 예입니다. CO2 값은 EDI 모듈의 재생 능력에 영향을 미치고 RO 모듈의 반투과성 멤브레인을 통과할 수 있으므로 EDI 모듈을 사용할 때에도 중요합니다. 따라서 급수 CO2 값이 40ppm 이하로 유지되는 것이 중요합니다.

탈이온화 시스템은 시약과의 간섭, 단백질-단백질 상호작용, 시료, 버퍼의 중합효소 활성 억제 등을 유발할 수 있는 하전 분자를 일관되게 제거할 수 있습니다. 그러나 추가 전처리 기술(예: 멤브레인 여과)이 없는 순수 탈이온화 시스템은 유기물, 입자 또는 박테리아를 제거하지 않습니다. 따라서 추가 처리는 다운스트림 프로세스 또는 어플리케이션에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 

어플리케이션에 적합한 수질을 선택하는 것이 중요합니다. 수질이 너무 낮으면 실험이나 분석에 영향을 미칠 수 있고, 수질이 너무 높으면 불필요하게 비용이 많이 들 수 있습니다. 배지 및 완충액 준비, AAS 및 광도 분석과 같이 덜 중요하거나 민감한 어플리케이션은 순수 용수에 적합합니다. 순수한 물은 헹굼과 같은 일반적인 실험실 작업이나 물을 소비하는 시스템(예: 세탁기, 오토클레이브 또는 Type 1 정수 시스템)의 공급수로도 사용할 수 있습니다.

정수에서 탈이온화와 탈염이라는 용어는 이온 교환 기술의 사용을 의미할 때 종종 같은 의미로 사용됩니다. 물 속 대부분의 미네랄은 전하를 띠고 있으므로 이온입니다. 그러나 탈이온화는 이온을 제거하는 과정이고, 탈염은 미네랄을 제거하는 과정입니다. 탈이온화 공정은 일반적으로 음전하 및 양전하 입자로 구성된 인위적으로 생산된 이온 교환 수지를 기반으로 합니다. 물 속의 이온이 수지와 접촉하면 이온 교환을 통해 이온이 수지에 결합되어 급수에서 제거됩니다. 그러나 탈이온화 공정은 중성 분자나 입자는 제거하지 않습니다. 이를 위해서는 활성탄, 뎁스 필터 또는 RO 모듈을 사용한 내부 또는 외부 전처리 단계 또는 이러한 기술을 조합한 전처리 단계가 필요합니다.

DI(탈이온화)와 EDI(전기이온화)는 모두 정수 시스템에 사용되는 이온 교환 기술입니다. “탈이온화"라는 용어는 일반적으로 물을 이온화(이온을 제거)하는 과정을 설명하기도 합니다. DI와 EDI의 가장 큰 차이점은 EDI는 전기를 추가로 사용하여 반투과성 멤브레인이 지원하는 이온을 제거하는 반면, DI 카트리지는 수지만 사용한다는 것입니다. 또한 EDI의 전류는 레진을 자동으로 재생하는 반면, DI 카트리지에 사용되는 레진은 화학 물질로 교환하거나 수동으로 재생합니다. 

ASTM Type 2(순수)와 ASTM Type 1(초순수)의 주요 차이점은 전도도입니다. 초순수의 경우 전도도는 최대 0,055 µS/cm입니다. 순수한 물의 경우 최대 1µS/cm입니다. 다른 품질 매개변수로는 나트륨과 염화물 농도가 있으며, 각각 최대 1µg/L와 5µg/L입니다. 초순수를 생산하려면 연마를 위해 초순수 생산용으로 설계된 DI 카트리지가 필요합니다. 이에 비해 순수한 물을 생산하려면 순수 생산에 적합한 DI 카트리지 또는 EDI 모듈을 사용할 수 있습니다. 정수 시스템과 공급수에 따라 전처리 단계가 필요할 수 있습니다.

ASTM Type 2과 RO(역삼투압) 물의 주요 차이점은 전도도입니다. ASTM Type 2 물의 최대 전도도는 1µS/cm이며, RO 물의 경우 일반적으로 이보다 높습니다. 전도도를 제외한 TOC, 나트륨, 염화물, 실리카 등의 품질 파라미터를 충족해야 ASTM Type 2으로 분류할 수 있는 반면, RO 용수는 정해진 값이 없습니다. RO 모듈은 모듈의 제거율에 따라 일정 비율만 제거하기 때문에 RO 물의 품질은 전적으로 공급수에 따라 달라집니다. 따라서 RO 물은 일정하지 않고 지역 및 계절과 같은 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 역삼투압은 불순물을 크기에 따라 걸러내기 때문에 보유 능력이 우수하고 광범위하기 때문에 전처리 단계로 일반적으로 사용됩니다. ASTM Type 2 물 생산에 일반적으로 사용되는 탈이온화 기술은 이온 교환을 통해 이온만 결합합니다. 따라서 유기물이나 박테리아와 같은 다른 불순물을 제거하기 위해 전처리 단계를 거치는 것이 좋습니다.

순수한 물을 생산하기 위해서는 일반적으로 탈이온화 기술(DI 또는 EDI)이 적용된 시스템이 사용됩니다. 탈이온화 카트리지 전에 역삼투압 모듈의 전처리 단계를 거치는 것이 매우 일반적입니다. 이는 특히 순수한 물을 초순수 생산을 위한 공급수로 사용할 때 권장됩니다. 또한 공급수의 품질에 따라 활성탄 및/또는 뎁스 필터로 구성된 단계가 있을 수 있습니다. 멤브레인 여과는 유속을 감소시키기 때문에 - RO와 EDI 기술 모두 멤브레인 여과를 사용합니다 - 일반적으로 내부 또는 외부의 저장 탱크가 유속을 보정하는 데 사용됩니다. 그런 다음 저장 탱크에서 물을 기기 또는 분주기 장치로 공급수로 보낼 수 있습니다. 

멤브레인 여과에 기반한 정수 방법은 유량을 제한하기 때문에 실험실 환경에서는 일반적으로 저장 탱크가 필요합니다. 멤브레인 여과(EDI 및 역삼투압)는 일반적으로 순수한 물을 생산하기 위해 사용되므로 저장 탱크가 필요합니다. 저장 탱크를 사용하면 더 높은 유량과 압력으로 물을 분주기 할 수 있으며, 이는 예를 들어 공급 용수로 사용할 때 필요합니다. DI 카트리지만으로 순수한 물을 생산하는 경우, DI 카트리지는 멤브레인 여과를 사용하지 않으므로 저장 탱크가 반드시 필요하지 않습니다. 그러나 DI 카트리지만 사용하면 이온만 제거되고 입자, 유기물 또는 박테리아는 제거되지 않으며 카트리지가 막히거나 석회화될 위험이 있습니다. 따라서 RO 모듈을 사용한 전처리를 적극 권장하며 저장 탱크도 함께 사용하는 것이 좋습니다.