Van leidingwater tot ultrapuur water: waterkwaliteit in het laboratorium


Niet elk experiment stelt dezelfde eisen aan water. Voor het afvullen van een waterbad of autoclaaf volstaat gedemineraliseerd water, terwijl HPLC-analyse of celkweek ultrapuur water van de hoogste klasse vereist. Op deze pagina leggen we uit welke waterkwaliteitsklassen er bestaan, hoe demineralisatie via ionenwisselaarpatronen werkt, en wanneer een geautomatiseerd ultrapuurwatersysteem de beste oplossing is.

Waarom waterkwaliteit in het lab zo belangrijk is

Leidingwater bevat van nature vijf typen verontreinigingen: gesuspendeerde deeltjes, anorganische verbindingen (ionen, zouten), organische moleculen, opgeloste gassen en micro-organismen inclusief bijbehorende biomoleculen zoals endotoxinen. In het laboratorium kunnen al deze verontreinigingen storende effecten hebben op analyses, reagentia en instrumenten. Het gevolg: afwijkende meetresultaten, verstopte membranen, kalkafzetting op verwarmingselementen of bacteriologische besmetting van kweekmedia. Welke waterkwaliteit nodig is, hangt volledig af van de toepassing; voor de kwantificering van endotoxinen in water en producten geldt de endotoxinebepaling (LAL-test).

Voor microbiologische wateranalyse bij leidingwater en warmtapwaterinstallaties, zie Legionella-analyse in water.

Internationale waterkwaliteitsklassen: ASTM en ISO

Voor laboratoriumwater bestaan meerdere internationale normeringen. De meest gebruikte zijn ASTM D1193 (van de American Society for Testing and Materials) en ISO 3696. Beide hanteren een indeling van zuiver naar ultrapuur, maar met een verschillende nummering.

ASTM-klassen (Type I t/m IV)

Type I – Ultrapuur water
De hoogste zuiverheidsklasse. Weerstand minimaal 18,2 MΩ·cm (gelijkwaardig aan een geleidbaarheid van 0,055 µS/cm), TOC < 10 ppb, nagenoeg kiemvrij. Vereist doorgaans een combinatie van omgekeerde osmose, ionenwisseling en UV-behandeling. Toepassingen: HPLC, LC-MS, ICP-MS, celkweek, DNA-analyse, PCR, traceranalyse.

Type I+ – Ultrapuur water (hoogste klasse)
Een subtype boven ASTM Type I, gehanteerd door fabrikanten van ultrapuurwatersystemen voor de meest kritische toepassingen. Resistiviteit 18,2 MΩ·cm, TOC < 5 ppb, endotoxinen < 0,03 EU/ml. Toepassingen: ICP-MS, ultra-trace-analyse, veeleisende moleculaire biologie waarbij de laagst mogelijke achtergrondcontaminatie vereist is. Voor de achtergrond van ICP-MS-toepassingen in wateranalyse — inclusief detectiegrenzen voor drinkwaternormen en monstervoorbereiding — zie het artikel over ICP-emissiemeting voor wateranalyse. De volledige praktijk van zware metalenanalyse in water — elementen per matrix, monsterintegriteit, techniekkeuze en interpretatie — is beschreven in een apart kennisbankartikel.

Type II – Puur water
Weerstand minimaal 1 MΩ·cm, geleidbaarheid < 1 µS/cm. Geschikt als voeding voor Type I-systemen, voor klinische analysatoren, bufferpreparatie en microbiologische voedingsbodems. Typisch geproduceerd door ionenwisseling of omgekeerde osmose. Voor de bepaling van de totale alkaliniteit en zuurgraad van water via titratie, zie ook zuurgraadtitratie. De organische belasting van water wordt bepaald via COD- en BZV-analyse.

Type II+ – Puur water (verhoogde anorganische zuiverheid)
Een subtype tussen Type I en Type II in, met een resistiviteit > 10 MΩ·cm en TOC < 50 ppb. Geschikt voor toepassingen die een hogere anorganische zuiverheid vereisen dan standaard Type II, zoals AAS, vlam-AES (vlamfotometrie), FAAS, RIA, ELISA, wateranalyse, elektrofysiologie en bereiding van verdunningen en buffers.

Type III – RO-water (omgekeerde osmose)
Geleidbaarheid < 4 µS/cm. Voldoende voor algemeen labgebruik: spoelen van glaswerk, vaatwasmachines, autoclaven, waterbaden en klimaatkamers. Dient ook als voorbehandelingstap voor hogere klassen.

Type IV – Leidingwater / voorgezuiverd water
De laagste klasse binnen ASTM, met geleidbaarheid < 5 µS/cm (niet altijd strikt gedefinieerd). Bruikbaar voor de meest eenvoudige toepassingen zonder kritische kwaliteitseisen.

ISO 3696 (Grade 1 t/m 3)

ISO 3696 onderscheidt drie graden voor water voor analytisch gebruik:

  • Grade 1 – vergelijkbaar met ASTM Type I; weerstand ≥ 10 MΩ·cm, TOC < 100 µg/l. Bedoeld voor de meest kritische analyses.
  • Grade 2 – vergelijkbaar met ASTM Type II; weerstand ≥ 0,1 MΩ·cm. Geschikt voor algemeen analytisch werk en voeding van Type I-systemen.
  • Grade 3 – vergelijkbaar met ASTM Type III; weerstand ≥ 0,05 MΩ·cm. Voor algemeen labgebruik, glaswerkreiniging en spoelen.

Daarnaast bestaan er klinische normen (CLSI/CLRW) en farmaceutische normen (USP, Ph. Eur.) voor specifieke toepassingen in medische en farmaceutische laboratoria.

Overzicht ASTM-waterkwaliteitsklassen Type IV tot Type I+: zuiveringsmethode, geleidbaarheid en toepassingen in het laboratorium

Van leidingwater naar demiwater: demineralisatie via ionenwisseling

De meest eenvoudige en veelgebruikte methode om gedemineraliseerd water (demiwater) te produceren voor dagelijks labgebruik is ionenwisseling via een mixed-bed patroon. Een mixed-bed patroon bevat een mengsel van kation- en anionhars. Terwijl water door het harspakket stroomt, wisselen de kationen (zoals Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺) en anionen (zoals Cl−, SO₄²−, NO₃−) uit tegen respectievelijk H⁺- en OH−-ionen. Netto worden zo alle opgeloste ionen verwijderd en ontstaat zuiver water.

De kwaliteit van het geproduceerde water wordt bewaakt via de geleidbaarheidsmeting: een waarde die richting nul µS/cm gaat, geeft aan dat de hars nog actief is. Zodra de geleidbaarheid stijgt, is de capaciteit van de hars uitgeput en moet er actie worden ondernomen.

Wat is de geleidbaarheid van demiwater?

De geleidbaarheid van gedemineraliseerd water is afhankelijk van de gebruikte methode en de toestand van de hars. Een goed gevuld mixed-bed patroon levert water met een geleidbaarheid van minder dan 0,1 µS/cm, wat overeenkomt met een weerstand van meer dan 10 MΩ·cm. Dit valt binnen ASTM Type II / ISO Grade 2. Ter vergelijking: leidingwater heeft een geleidbaarheid van doorgaans 200–800 µS/cm, afhankelijk van de locatie en de waterhardheid. Zodra de geleidbaarheid van het geproduceerde demiwater stijgt boven 1 µS/cm, is de hars aan vervanging toe.

Wat is de pH van demiwater en ultrapuur water?

Theoretisch is puur water neutraal met een pH van 7,0 bij 25 °C. In de praktijk is de pH van vers geproduceerd demiwater of ultrapuur water echter licht zuur: typisch 5,5 tot 6,5. Dit komt doordat water bij contact met lucht CO₂ absorbeert, dat zich oplost tot koolzuur (H₂CO₃) en de pH verlaagt. Hoe purer het water, hoe gevoeliger het is voor dit effect, omdat er geen buffercapaciteit aanwezig is. Voor toepassingen waarbij de pH kritisch is — zoals bufferpreparatie of celkweek — dient ultrapuur water direct na het tappen te worden gebruikt of in een gesloten systeem te worden bewaard.

Patronen vervangen of hars zelf bijvullen

Bij kleine labpatronen is het gebruikelijker om de hars te vervangen dan om te regenereren. Dit gaat als volgt: het patroon wordt geleegd, gevuld met verse mixed-bed hars en weer in gebruik genomen. Verse hars is voorgeregenereerd geleverd in H/OH-vorm en direct inzetbaar.

Let bij het vullen op twee praktische punten. Ten eerste moet de hars goed verdicht worden: gooi de hars niet droog in het patroon, maar breng het samen met water in. Door vervolgens voorzichtig te tikken of de hars met water door te spoelen, zakt het harspakket gelijkmatig neer. Ten tweede mogen er geen kanaaltjes ontstaan waarbij water de hars omspoelt zonder contact te maken. Kanaaltjes verlagen de zuiveringsefficiëntie sterk en zijn te voorkomen door de hars goed te verdichten en het pakket luchtbelvrij te maken voordat de patroon in gebruik wordt genomen.

Capaciteit en doorstroomsnelheid: kies het juiste patroon

De effectiviteit van een ionenwisselaarpatroon hangt af van de doorstroomsnelheid en de totale harscapaciteit. Als richtlijn gelden de volgende waarden bij een inkomende waterhardheid van 10°dH:

Patroontype Max. doorstroomsnelheid Capaciteit (bij 10°dH) Toepassing
Compact ca. 50 liter/uur ca. 300–450 liter Kleinverbruik, apotheken, scholen
Standaard ca. 100 liter/uur ca. 600–850 liter Gemiddeld labgebruik, spoelmachines
Industrieel ca. 200+ liter/uur 1.000+ liter Grootverbruik, centrale watervoorziening

Capaciteit is sterk afhankelijk van de inkomende waterhardheid. Hoe harder het leidingwater, hoe sneller de hars verzadigd raakt.

Professionele regeneratie van mixed-bed hars

Bij grotere systemen of industrieel gebruik kan mixed-bed hars worden geregenereerd. Dit is complexer dan bij enkelvoudige ionenwisselaars, omdat de kation- en anionharsen eerst gescheiden moeten worden op basis van dichtheid (anionhars is lichter en drijft boven). Daarna worden ze afzonderlijk behandeld: de kationhars met zoutzuur (HCl), de anionhars met natriumhydroxide (NaOH). Na spoelen en hermening is de hars opnieuw inzetbaar.

In de praktijk wordt professionele regeneratie van mixed-bed hars voor laboratoriumtoepassingen voornamelijk uitgevoerd door gespecialiseerde bedrijven, onder andere in Duitsland en België. Het proces vereist goede voorzieningen voor zuren en basen en gepaste afvalwaterbehandeling van de regeneraatvloeistoffen. Belangrijk om te weten: elke regeneratiecyclus leidt tot een klein kwaliteitsverlies van de hars. Na meerdere cycli is de maximale weerstand die het water bereikt iets lager dan met verse hars. Voor kritisch analytisch werk wordt bij twijfel over de harskwaliteit vervanging aanbevolen in plaats van regeneratie.

Omgekeerde osmose: zuivering zonder patronen retour te sturen

Naast ionenwisseling is omgekeerde osmose (reverse osmosis, RO) een veelgebruikte techniek voor de productie van laboratoriumwater. Waar een ionenwisselaarpatroon ionen actief uitwisselt tegen H⁺ en OH⁻, werkt RO op een fundamenteel ander principe: water wordt onder druk door een semipermeabel membraan geperst dat watermoleculen wel doorlaat, maar het overgrote deel van de opgeloste stoffen, deeltjes en micro-organismen tegenhoudt.

Hoe een RO-membraan werkt

Een RO-membraan bestaat uit een dunne, dichte polymeerfilm (meestal polyamide) opgerold tot een spiraalvormige module. Op het membraan wordt een druk van typisch 4 tot 10 bar uitgeoefend. Het water dat door het membraan dringt heet permeaat — dit is het gezuiverde water. De achtergebleven, sterk geconcentreerde stroom heet concentraat of afvalwater, en wordt continu afgevoerd om verstopping van het membraan te voorkomen.

Een goed werkend RO-membraan houdt 95–99% van alle opgeloste zouten tegen (de zogenaamde rejectie), evenals vrijwel alle organische moleculen, deeltjes en micro-organismen. De geleidbaarheid van RO-water ligt typisch tussen 1 en 50 µS/cm — voldoende voor ASTM Type III / ISO Grade 3 toepassingen.

Voorbehandeling met sediment- en carbonfilters

RO-membranen zijn gevoelig voor verstopping en voor chemische aantasting. Daarom wordt RO-water altijd voorafgegaan door een voorbehandelingstap met meerdere filters in serie:

  • Sedimentfilter (5 µm) — vangt grove deeltjes en zand af die het membraan zouden kunnen beschadigen.
  • Carbon block-filter — verwijdert vrij chloor en organische verbindingen. Chloor uit het leidingwater zou het polyamide-membraan binnen korte tijd onomkeerbaar oxideren.
  • Fijn sedimentfilter (1 µm) — laatste polijststap vóór het membraan; vangt resten op die door het carbonfilter zijn meegegaan.

Beheer en onderhoud: vervangen in plaats van regenereren

Een belangrijk verschil met ionenwisselaarpatronen is dat RO-systemen geen retourcircuit van patronen kennen. Onderhoud bestaat uit het ter plaatse vervangen van de voorfilters (typisch elke 6 tot 12 maanden, afhankelijk van inkomend water) en van de membranen zelf (gemiddeld elke 2 tot 5 jaar). Er hoeven dus geen uitgewerkte patronen te worden opgestuurd voor regeneratie of vervanging — het beheer blijft volledig binnen het eigen laboratorium.

De waterkwaliteit wordt continu bewaakt via geleidbaarheidsmeting of een TDS-meter (Total Dissolved Solids). Een stijgende TDS-waarde duidt op een verouderend membraan of vervuilde voorfilters.

Wanneer kiest u RO en wanneer ionenwisseling?

RO en ionenwisseling zijn complementair, niet concurrerend. De keuze hangt af van het benodigde watervolume, de waterkwaliteit van het voedingswater en de gewenste eindkwaliteit:

  • Kleine volumes, lage geleidbaarheid gewenst → mixed-bed patroon volstaat (Type II/Grade 2).
  • Grotere volumes, algemene labtoepassingen → RO-systeem (Type III/Grade 3) is efficiënter en goedkoper in onderhoud.
  • Hoog verbruik, hoogste zuiverheid vereist → combinatie: RO als voorbehandeling, gevolgd door een polisher met mixed-bed hars en eventueel UV (Type I/Grade 1).

In het assortiment van Labvakhandel vindt u zowel mixed-bed ionenwisselaarpatronen als RO-systemen en gecombineerde apparatuur in de webgroep waterbehandeling.

Verder dan demiwater: ultrapuur water via geautomatiseerde systemen

Voor toepassingen die ASTM Type I of ISO Grade 1 water vereisen, volstaan eenvoudige ionenwisselaarpatronen niet. Ultrapuurwatersystemen combineren meerdere zuiveringstechnieken in één geautomatiseerde unit:

  • Omgekeerde osmose (RO) – verwijdert 95–99% van alle opgeloste stoffen, deeltjes en micro-organismen via een semipermeabel membraan.
  • Ionenwisseling / mixed-bed – polijststap die de resterende ionen verwijdert tot een weerstand van 18,2 MΩ·cm.
  • UV-oxidatie (185 nm) – breekt organische verbindingen af tot CO₂, verlaagt TOC tot < 3–5 ppb.
  • UV-desinfectie (254 nm) – inactiveert micro-organismen in de opslagtank en het rondpompsysteem.
  • Ultrafiltratie (UF, 0,2 µm) – verwijdert deeltjes, bacterierestanten en endotoxinen; vereist voor RNase/DNase-vrij of pyrogeenvrij water en gecontroleerd via de endotoxinebepaling (LAL-test).
  • Sterielfilter – eindstap op het tappoint, houdt bacteriën en deeltjes > 0,2 µm tegen.

De systemen bewaken de waterkwaliteit continu via geleidbaarheidsmeting (voor en na de zuiveringstrap) en temperatuurcompensatie. Een circulatiepomp houdt het water in beweging om stagnatie en hergroei van bacteriën in de opslagtank te voorkomen.

Wat is TOC en waarom is dat belangrijk voor laboratoriumwater?

TOC staat voor Total Organic Carbon: de totale hoeveelheid koolstof die als organische verbindingen in het water aanwezig is. De TOC-waarde wordt uitgedrukt in ppb (parts per billion, µg/l) en is een maatstaf voor de organische zuiverheid van water. Leidingwater bevat typisch 1.000–5.000 ppb TOC afkomstig van humuszuren, pesticiden, chloorverbindingen en andere organische residuen. ASTM Type I water vereist een TOC onder 10 ppb; bij systemen met UV-oxidatie wordt doorgaans < 5 ppb gehaald.

Voor toepassingen als PCR, DNA-sequencing en celkweek kan een hoge TOC-waarde leiden tot enzymremming, afwijkende fluorescentiesignalen of celstress. De TOC-analyse is daarom een onmisbare kwaliteitsparameter naast geleidbaarheidsmeting voor het beoordelen van de totale waterkwaliteit in het laboratorium.

Hoe meet je de waterkwaliteit in het laboratorium?

De waterkwaliteit in het laboratorium wordt bepaald aan de hand van drie complementaire parameters. Geleidbaarheid (of weerstand) is de snelste en meest gebruikte meting: een lage geleidbaarheid (< 0,1 µS/cm) duidt op een lage ionenconcentratie en is continu te meten via een ingebouwde sensor in het watersysteem. TOC (Total Organic Carbon) kwantificeert de organische belasting en is vereist voor toepassingen als PCR, celkweek en LC-MS; TOC-meting vereist een apart analyseapparaat of een ingebouwde UV-sensor. Microbiologische controle (bacterietelling in KVE/ml) is de derde parameter en is relevant voor steriele toepassingen en celkweek; dit vereist een kweekmethode of sneltest en wordt minder frequent uitgevoerd dan geleidbaarheidsmeting. Samen geven deze drie parameters een volledig beeld van de waterkwaliteit voor analytisch gebruik.

Hoe lang kunt u ultrapuur water bewaren?

Ultrapuur water is een instabiel product. Direct na het tappen begint de kwaliteit te dalen door absorptie van CO₂ uit de lucht (waardoor de pH daalt), hergroei van micro-organismen, en leaching van ionen uit het opvangvat. Als vuistregel geldt: gebruik ultrapuur water altijd direct na het tappen en bewaar het niet langer dan noodzakelijk. Wanneer bewaring onvermijdelijk is, gebruik dan uitsluitend schone, gesloten polypropyleen (PP) of polyethyleen (PE) recipiënten die bestemd zijn voor ultraschoon gebruik. Glazen recipiënten zijn ongeschikt, omdat glas ionen afgeeft aan het water. Systemen met een interne circulatiepomp en continue UV-desinfectie beperken de kwaliteitsdaling in de opslagtank, maar ook hier geldt: hoe korter de verblijftijd, hoe beter de waterkwaliteit aan het tappoint.

Welk systeem past bij welke toepassing?

De keuze van het juiste systeem hangt af van de beschikbare voedingswaterkwaliteit, het benodigd watervolume en de toepassingen in het laboratorium.

Een polisher (polijstsysteem) wordt gevoed met al voorgezuiverd water, bijvoorbeeld RO-water of water met een geleidbaarheid onder 20 µS/cm. Dit type systeem is compact en geschikt wanneer er al een voorbehandelingsstap in het lab aanwezig is.

Een all-in-one TWF-systeem (Tap Water Feed) is direct aangesloten op de waterleiding en combineert RO, ionenwisseling en UV in één kast. Dit is de meest toegepaste oplossing voor labs zonder bestaande waterzuivering.

Systemen met een opslagtank van 7, 30 of 60 liter zijn geschikt wanneer er regelmatig grotere volumes nodig zijn of wanneer meerdere gebruikers tegelijk water aftappen. Een interne circulatiepomp houdt de waterkwaliteit op peil ook bij laag verbruik.

Voor de klassieke nat-chemische bepaling van nitraat en fosfaat in oppervlaktewater, zie nitraat- en fosfaatbepaling.

Veelgestelde vragen over laboratoriumwater

Wat is het verschil tussen demiwater en ultrapuur water?

Demiwater is gedemineraliseerd water waarbij de geleidbaarheid typisch tussen 0,1 en 10 µS/cm ligt, afhankelijk van de gebruikte methode en de staat van de ionenwisselhars. Ultrapuur water (ASTM Type I) heeft een weerstand van 18,2 MΩ·cm (0,055 µS/cm) en is tevens vrijwel vrij van organische stoffen, deeltjes en micro-organismen. Demiwater voldoet voor autoclaafvoeding, glaswerkafspuiting en waterbaden; ultrapuur water is noodzakelijk voor kritische analyses.

Hoe lang gaat een ionenwisselaarpatroon mee?

Dat hangt af van de kwaliteit van het inkomende water (hardheid, ionenbelasting) en het volume dat per dag wordt verwerkt. Hoe harder het leidingwater, hoe sneller de hars uitgeput raakt. De geleidbaarheid van het water na het patroon is de beste indicator: zodra deze merkbaar stijgt boven vrijwel nul, is vervanging van de hars aan te raden.

Kan ik mixed-bed hars zelf in een patroon stoppen?

Ja, dat is goed zelf te doen. Leeg het patroon, breng de hars samen met water aan en verdicht het harspakket goed zodat er geen luchtinsluiting of kanaaltjes ontstaan. Zorg dat het pakket gelijkmatig vult en spoel het systeem na het vullen kort door voordat u het in gebruik neemt. Gebruik altijd voorgeregenereerde hars in H/OH-vorm.

Waarom verliest mixed-bed hars kwaliteit na regeneratie?

Bij elke regeneratiecyclus treedt een kleine mechanische slijtage op van de harskorrels. Bovendien is de scheiding van kation- en anionhars nooit volledig perfect, wat tot een geringe vermenging van de fracties bij de grenslaag leidt. Na meerdere cycli bereikt de hars een iets lagere maximale zuiverheid. Professionele regeneratie bij gespecialiseerde bedrijven minimaliseert dit verlies, maar het is een inherent gegeven van het proces.

Voor welke toepassingen is ultrapuur water echt noodzakelijk?

Ultrapuur water is vereist voor hoge-resolutie chromatografie (HPLC, IC voor anionen in water, LC-MS), massaspectrometrie (ICP-MS, GC-MS), PCR en DNA-sequencing, celkweek en weefselkweek, traceranalyse en ultralage TOC-metingen. Voor autoclaven, glaswerkafspuiting en voeding van laboratoriumvaatwasmachines en thermodesinfectors is puur water van Type III/Grade 3 voldoende.

Hoeveel water produceert een ultrapuurwatersysteem per dag?

Dat verschilt per model. Compacte systemen voor routinegebruik produceren 2–5 liter per uur, met een opslagcapaciteit van 7 tot 60 liter. De tapflow aan het dispenserpunt bedraagt bij de meeste systemen tot 2 liter per minuut. Systemen met hogere RO-capaciteit (10–20 l/h) en grote opslagtanks zijn beschikbaar voor labs met een hoog waterverbruik.

Hoe weet ik wanneer een cartridge aan vervanging toe is?

Geautomatiseerde systemen bewaken de waterkwaliteit continu via geleidbaarheidssensoren. Zodra de gemeten weerstand onder een instelbare drempelwaarde daalt, geeft het systeem een waarschuwing. Als vuistregel geldt een vervangingsinterval van 12 maanden voor zowel de voorbehandelingscartridge als de ultrapuurwatercartridge, maar bij intensief gebruik of slecht voedingswater kan dat eerder zijn.

Is ultrapuur water hetzelfde als gedemineraliseerd water?

Nee. Gedemineraliseerd water (demiwater) is water waaruit de opgeloste ionen zijn verwijderd via ionenwisseling. De geleidbaarheid ligt typisch tussen 0,1 en 5 µS/cm, afhankelijk van de kwaliteit van de hars en het voedingswater. Ultrapuur water (ASTM Type I) gaat een stap verder: naast ionen zijn ook organische verbindingen, deeltjes en micro-organismen vrijwel volledig verwijderd. De weerstand bedraagt 18,2 MΩ·cm (0,055 µS/cm) en de TOC-waarde ligt onder 10 ppb. Demiwater kan dienen als voedingswater voor een ultrapuurwatersysteem, maar is zelf niet geschikt voor kritische analytische toepassingen.

Wat zijn de kenmerken van ultrapuur water?

Ultrapuur water (ASTM Type I / ISO Grade 1) wordt gekenmerkt door een weerstand van 18,2 MΩ·cm bij 25 °C, een TOC-waarde onder 10 ppb (bij UV-systemen onder 5 ppb), minder dan 1 deeltje per ml boven 0,2 µm, en een bacterieniveau onder 0,01 KVE/ml. Systemen met een ultrafiltratiemembraan of geladen sterielfilter leveren bovendien water dat vrij is van endotoxinen (< 0,001 EU/ml, aantoonbaar via de endotoxinebepaling (LAL-test)) en aantoonbaar RNase- en DNase-vrij is. Deze combinatie van eigenschappen maakt ultrapuur water geschikt voor de meest gevoelige toepassingen in analytische chemie, moleculaire biologie en celkweek.

Wat zijn de drie soorten wateranalyse?

In de context van laboratoriumwater worden drie analysetypen onderscheiden. Fysisch-chemische analyse meet parameters als geleidbaarheid, weerstand, pH, TOC en deeltjesconcentratie — dit zijn de dagelijkse kwaliteitsparameters die geautomatiseerde watersystemen continu bewaken. Anorganische analyse bepaalt de concentratie van specifieke ionen (calcium, magnesium, natrium, chloride, sulfaat) via methoden als ICP-MS of ionenchromatografie; dit is relevant bij de validatie van het watersysteem of bij het oplossen van analytische storingen. Microbiologische analyse bepaalt de bacteriologische belasting via kweekmethoden of snelle fluorescentietechnieken; vereist voor laboratoria die werken met celkweek, steriele bereidingen of farmaceutische waterspecificaties (USP, Ph. Eur.).

Mag je demiwater of ultrapuur water drinken?

Gedemineraliseerd water en ultrapuur water zijn niet bedoeld voor menselijke consumptie. Hoewel ze vrij zijn van verontreinigingen, ontbreken ook de mineralen en zouten die normaal in drinkwater aanwezig zijn. Langdurig drinken van gedemineraliseerd water kan leiden tot elektrolytenonbalans, omdat het water mineralen uit het lichaam kan onttrekken in plaats van aan te vullen. Daarnaast absorbeert ultrapuur water direct CO₂ en andere stoffen uit de omgeving, waardoor de kwaliteit snel daalt zodra het in contact komt met lucht of huidcontact. Voor gebruik in het laboratorium geldt: behandel demiwater en ultrapuur water als chemicaliën en volg de gangbare labveiligheidsregels.

Wat is het verschil tussen destillaat en gedemineraliseerd water?

Gedestilleerd water wordt geproduceerd door water te verdampen en de damp vervolgens te condenseren. Hierbij blijven opgeloste stoffen zoals zouten en de meeste ionen achter in het kookresidu. Gedemineraliseerd water via ionenwisseling verwijdert de ionen actief via harsuitwisseling, zonder het water te verhitten. Het eindresultaat is vergelijkbaar wat betreft ionengehalte, maar verschilt op enkele punten: gedestilleerd water kan nog vluchtige organische verbindingen bevatten die meeverdampen, terwijl een goed mixed-bed patroon deze niet specifiek verwijdert tenzij er aanvullende adsorptiestap aanwezig is. Ionenwisseling is bovendien energiezuiniger en geschikter voor grotere volumes. Voor de meeste labtoepassingen zijn beide methoden uitwisselbaar; voor de hoogste zuiverheidsklassen (ASTM Type I) is geen van beide op zichzelf voldoende en is een combinatie van technieken nodig. Meer over destillatie als laboratoriumtechniek leest u in het artikel over destillatie in het laboratorium.

Wat is een alternatief voor gedemineraliseerd water en wat is beter: gedestilleerd of gedemineraliseerd?

De gangbare alternatieven voor demiwater via ionenwisseling zijn RO-water (omgekeerde osmose), gedestilleerd water en — voor de hoogste zuiverheidsklasse — ultrapuur water. Voor de meeste labtoepassingen waarvoor demiwater wordt ingezet (autoclaven, glaswerkreiniging, waterbaden) zijn RO-water en gedestilleerd water gelijkwaardige alternatieven. Gedestilleerd water heeft als nadeel dat vluchtige organische verbindingen kunnen meeverdampen, tenzij er een koolstoffilter of tweede destillatiestap wordt toegepast. RO-water is energiezuiniger te produceren en geschikter voor grotere volumes. Ionenwisseling (demiwater) haalt doorgaans een lagere geleidbaarheid dan enkelvoudige destillatie, maar verwijdert vluchtige organische stoffen minder effectief dan destillatie. Voor kritische analytische toepassingen vervangt geen van deze methoden een volwaardig ultrapuurwatersysteem.

Waar gebruik je gedemineraliseerd water voor in het laboratorium?

Gedemineraliseerd water is de standaard waterkwaliteit voor algemeen labgebruik waarbij ionenvrij water nodig is maar de hoogste zuiverheid niet vereist is. Typische toepassingen zijn: voeding van autoclaven en stoomgeneratoren (kalkvrij water voorkomt afzetting op verwarmingselementen), spoelen van glaswerk na wassen, voeding van laboratoriumvaatwasmachines, aanvullen van waterbaden en klimaatkamers, en als voedingswater voor een ultrapuurwatersysteem als eerste zuiveringsstap. Demiwater is niet geschikt als oplosmiddel voor HPLC-analyses, celkweek of PCR — daarvoor is type I ultrapuur water vereist.

Wat is het verschil tussen osmosewater en gedemineraliseerd water?

Beide watersoorten hebben een lage ionenconcentratie, maar het productieproces verschilt wezenlijk. Osmosewater (RO-water) wordt geproduceerd door water onder druk door een semipermeabel membraan te persen. Het membraan houdt 95–99% van de opgeloste stoffen, deeltjes en micro-organismen tegen, maar laat een kleine hoeveelheid ionen door. De geleidbaarheid van RO-water ligt typisch tussen 1 en 50 µS/cm (ASTM Type III). Gedemineraliseerd water via ionenwisseling bereikt een lagere geleidbaarheid (< 0,5 µS/cm met een goed gevuld mixed-bed patroon) doordat ionen actief uitgewisseld worden. In de praktijk worden beide methoden ook gecombineerd: RO als voorbehandelingsstap, gevolgd door een ionenwisselaar als polijststap voor hogere zuiverheid.

Is onthard water hetzelfde als gedemineraliseerd water?

Nee. Onthard water heeft een lager gehalte aan hardheidszouten (calcium en magnesium), maar bevat nog altijd alle andere opgeloste ionen — waaronder natrium, dat bij ontharding wordt ingezet als uitwisselion. De geleidbaarheid van onthard water is daardoor vergelijkbaar met die van leidingwater. Gedemineraliseerd water daarentegen heeft vrijwel alle ionen verwijderd en heeft een geleidbaarheid die richting nul µS/cm gaat. Onthard water is niet geschikt als voedingswater voor autoclaven of als voeding voor een ultrapuurwatersysteem; gedemineraliseerd water wel. Voor de volledige vergelijking van waterontharding, RO en demineralisatie in relatie tot ASTM/ISO-klassen is er een apart artikel.

Is ontkalkt water hetzelfde als gedemineraliseerd water?

Nee. Ontkalkingsapparatuur (waterontkalkers) verwijdert specifiek de kalkzouten — calcium en magnesium — via ionenwisseling met natriumionen. Het resultaat is water met een lagere hardheid, maar met een ongewijzigde totale ionenconcentratie: natrium neemt de plaats in van calcium en magnesium. De geleidbaarheid verandert nauwelijks. Gedemineraliseerd water verwijdert alle opgeloste ionen, inclusief natrium, chloride en sulfaat. Ontkalkt water is dan ook niet geschikt als vervanging voor demiwater in het laboratorium, en zeker niet als voedingswater voor autoclaven of ultrapuurwatersystemen. Meer over de plek van ontharding in de zuiveringstrein staat in ons artikel over waterontharding en labwater-kwaliteiten.

Is water uit de droger gedemineraliseerd water?

Het condenswater dat een condensatiedroger produceert is destillaat: het is waterdamp die tijdens het droogproces uit de was is onttrokken en vervolgens is gecondenseerd. Dit water heeft een lage ionenconcentratie, vergelijkbaar met eenvoudig gedestilleerd water. Het is echter niet gedemineraliseerd in de laboratoriumzin: het kan vluchtige organische verbindingen, wasmiddelresten en microbiologische verontreiniging bevatten, afhankelijk van het was- en droogproces. Voor thuistoepassingen zoals een strijkijzer of accusysteem kan droogwater als alternatief voor demiwater worden gebruikt, maar voor laboratoriumdoeleinden is het niet geschikt vanwege de ongecontroleerde samenstelling en microbiologische belasting.

Kun je zelf gedemineraliseerd water maken?

Ja, dat is goed zelf te doen met een mixed-bed ionenwisselaarpatroon op de waterleiding. Het patroon wordt eenvoudig in de waterleiding geschakeld; leidingwater stroomt door de hars en verlaat het patroon als gedemineraliseerd water. De kwaliteit is te bewaken via een geleidbaarheidsmeter: een waarde die richting nul nadert geeft aan dat de hars nog actief is. Zodra de geleidbaarheid stijgt, is de hars uitgeput en moet deze vervangen worden. Voor kleine volumes is ook destillatie mogelijk, maar dat is energieverbruikender en tijdsintensiever dan ionenwisseling.

Bekende chemicaliën in waterbehandeling

Bij de productie en analyse van laboratoriumwater worden veel stoffen gebruikt die ook in andere contexten een bekende naam hebben. Aluin (kaliumaluminiumsulfaat) wordt al eeuwen ingezet als vlokmiddel bij drinkwaterzuivering, groene vitriool (ijzersulfaat) als alternatief vlokmiddel en chloorbleekloog (natriumhypochloriet, E508) voor desinfectie. In ons artikel over bekende chemicaliën, triviale namen en E-nummers staat een overzicht van veelvoorkomende stoffen met hun systematische namen, formules en alledaagse toepassingen.

Bekijk het assortiment elektrochemische meetapparatuur en waterbehandelingsapparatuur van Labvakhandel, of neem contact op voor advies over de juiste uitrusting voor uw wateranalyses.

Onderdeel van: Milieulab


Disclaimer: De informatie in dit artikel is bedoeld als algemene technische toelichting. Canidae Seal B.V. / Labvakhandel.nl aanvaardt geen aansprakelijkheid voor de toepassing van deze informatie in specifieke analytische, klinische of industriële situaties. Raadpleeg voor uw eigen toepassing altijd de geldende normen, vakliteratuur en de documentatie van fabrikant en apparatuur.

Bestellijst

Uw winkelwagen is leeg.