Được hỗ trợ bởi Dịch

Kiểm nghiệm nước uống bằng phương pháp sắc ký ion sử dụng nước siêu tinh khiết

Nước uống đóng vai trò quan trọng trong sức khỏe và cuộc sống của con người, do đó chất lượng nước phải luôn được kiểm soát chặt chẽ. Các ion vô cơ trong nước có thể gây hại cho sức khỏe (ví dụ: nitrat và nitrit), trong khi các ion khác có thể ảnh hưởng đến đặc tính cảm quan của nước. Ví dụ, các ion clorua và sunfat có thể tạo ra mùi vị khó chịu.

Để kiểm soát vi khuẩn và loại bỏ mầm bệnh, nước thường xuyên được xử lý bằng các loại hóa chất. Những hóa chất này có thể tạo ra các sản phẩm phụ của chất khử trùng có hại (DBP - disinfection by-products) khi các chất này phản ứng với các phân tử hữu cơ tự nhiên trong nước. Vì những lý do đó, nồng độ ion và DBP trong nước uống phải được giám sát và kiểm soát chặt chẽ, đồng thời các kỹ thuật phân tích không ngừng cải tiến để phát hiện và định lượng chúng một cách chính xác.

 

Bore Well Water Testing Service

 

Sắc kí ion trong phân tích nước uống

Sắc ký ion (IC - Ion chromatography) là một kỹ thuật phân tích phổ biến để phát hiện các chất gây ô nhiễm dùng trong kiểm tra các mẫu nước. Nước tinh khiết được sử dụng trong nhiều bước của quy trình phân tích sắc kí ion. Ví dụ, để chuẩn bị mẫu, chất chuẩn và blank, pha dung dịch rửa giải gốc nước. Do đó, nước là thuốc thử chính và phải có chất lượng tinh khiết nhất để thu được kết quả phân tích chính xác và đáng tin cậy.

Hãng Merck Millipore đã thực hiện thử nghiệm để đánh giá sự phù hợp của nước siêu tinh khiết được sản xuất bởi hệ thống lọc nước Milli-Q® IQ 7000 trong phân tích sắc kí ion IC các ion vô cơ và DBP trong nước uống.

 

Phân tích ion trong mẫu nước uống và nước siêu tinh khiết bằng phương pháp sắc kí ion IC

Hãng Merck Millipore đã tiến hành phân tích nước máy và nước siêu tinh khiết mới được cung cấp bởi hệ thống Milli-Q® IQ 7000. Hệ thống lọc Milli-Q® IQ 7000 cung cấp nước có điện trở suất 18,2 MOhm.cm ở 25 °C và tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC) < 5 ppb. Hệ thống này được cấp nước tinh khiết từ hệ thống với điện cực hóa Elix® (EDI) và được trang bị lọc cuối Millipak® 0,22 µm để loại bỏ tiểu phân và vi sinh.

Nồng độ ion vô cơ được đánh giá trong nước siêu tinh khiết không được phát hiện hoặc nằm dưới giới hạn phát hiện (LOD). Ví dụ, nồng độ nitrat (NO3) trong nước siêu tinh khiết thấp hơn 140000 lần so với giới hạn thấp nhất do WHO và các cơ quan quản lý của Châu Âu xác định. Mặc dù nước máy cung cấp cho hệ thống lọc nước có chứa một lượng lớn các ion này (Bảng 1).

Bảng 1. Nồng độ của các anion và cation trong nước máy (Guyancourt, Pháp) và nước siêu tinh khiết được xác định bằng phân tích IC và so sánh với các giới hạn do cơ quan quản lý đặt ra.

Ion

Nước máy pha loãng*

Nước siêu tinh khiết

LOD / LOQ

WHO

FDA SOQ/ EPA MCL

EU

F- (µg/L)

0.15

< LOD

0.02 / 0.06

1500

Bất định/ 4000

1500

Cl- (µg/L)

22.67

n.d.

0.17 / 0.51

250 000

250 000

NO2- (µg/L)

< LOD

n.d.

0.16 / 0.49

3 000

1 000

500 000

NO3- (µg/L)

34.55

n.d.

0.36 / 1.08

50 000

10 000

50 000

SO42- (µg/L)

52.48

n.d.

0.84 / 2.55

250 000

250 000

Na+ (µg/L)

16.56

< LOD

0.17 / 0.53

n/a

200 000

K+ (µg/L)

2.52

< LOD

0.16 / 0.49

n/a

n/a

Mg2+ (µg/L)

5.01

< LOD

0.06 / 0.18

n/a

n/a

Ca2+ (µg/L)

106.06

< LOD

0.07 / 0.22

n/a

n/a

Chú thích:

* Nước máy được pha loãng 1000 lần với nước siêu tinh khiết trước khi phân tích; Nước siêu tinh khiết được cung cấp từ hệ thống Milli-Q® IQ 7000; EPA - US Environmental Protection Agency: Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ; FDA - US Food and Drug Administration: Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ; SOQ - Standards of Quality: Chất lượng tiêu chuẩn; WHO - World Health Organization: Tổ chức y tế thế giới; LOD - Limit of Detection of the method: Giới hạn phát hiện của phương pháp; LOQ - Limit of Quantification: Giới hạn định lượng; MCL - Maximum Contaminant Level: Mức ô nhiễm tối đa; n/a: Không có dữ liệu; n.d.: Không phát hiện; “‒”: Không phải là mối lo ngại về sức khỏe được tìm thấy trong nước uống
 

Ion chromatography of ultrapure water and an anionic standards mixture detected by suppressed conductivity

Hình 1. Sắc ký đồ ion của nước siêu tinh khiết từ hệ thống lọc nước Milli-Q® IQ 7000 và của hỗn hợp các chất chuẩn anion. Đỉnh 9: cacbonat

 

Ion chromatography of ultrapure water and a cationic standards mixture detected by suppressed conductivity

Hình 2. Sắc đồ ion của nước siêu tinh khiết từ hệ thống Milli-Q® IQ 7000 và của hỗn hợp các chất chuẩn cation.

Hình 1Hình 2 lần lượt biểu thị sắc ký đồ ion của nước siêu tinh khiết so với sắc ký đồ của hỗn hợp chuẩn anion và cation

Những kết quả này chứng minh rằng nước siêu tinh khiết mới được cung cấp từ hệ thống Milli-Q® IQ 7000 rất phù hợp để sử dụng trong phân tích sắc kí ion IC. Nước siêu tinh khiết chất lượng cao được sử dụng cho mẫu blank, chuẩn bị mẫu, chất chuẩn và chất rửa giải. Nước siêu tinh khiết từ hệ thống cũng phù hợp để phân tích nước uống vì nó chứa hàm lượng ion vô cơ cực thấp.

 

Phân tích các sản phẩm phụ khử trùng trong các mẫu nước siêu tinh khiết và nước uống bằng phương pháp sắc kí ion IC

Để đảm bảo mức độ an toàn của nước uống, khi xử lí cần bổ sung một lượng chất khử trùng cần thiết để tiêu diệt mầm bệnh đồng thời giảm thiểu việc sản sinh DBP xuống dưới giới hạn cho phép.

EPA và WHO đã quy định nồng độ bromat tối đa cho phép trong nước máy là 10 μg/L. FDA áp dụng giới hạn quy định tương tự đối với nước đóng chai. Ở Châu Âu, nước khoáng thiên nhiên và nước suối được xử lý bằng ozon hóa có giới hạn tối đa cho phép giới hạn bromat là 3 μg/L; giá trị này là 10 µg/L đối với nước uống. Nồng độ bromat, clorat và clorit trong nước uống thường được đánh giá bằng phương pháp sắc kí ion IC theo EPA 300.1.

Hãng Merck Millipore đã thực hiện phân tích nước máy và nước siêu tinh khiết từ hệ thống Milli-Q® IQ 7000 (với lọc cuối Millipak®). Nồng độ bromat, clorat và clorit trong nước siêu tinh khiết nằm dưới giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn của các cơ quan quản lý (Bảng 2). Ngay cả khi DBP có hiện diện trong nước máy, thì sau quá trình lọc với hệ thống lọc nước siêu tinh khiết của Merck Millipore đã không còn phát hiện được sự hiện diện của DBP.

Sự kết hợp của hàng loạt các công nghệ xử lý nước tiên tiến (bao gồm hệ thống dựa trên công nghệ Elix® EDI cung cấp cho hệ thống Milli-Q® IQ 7000) loại bỏ hiệu quả DBP xuống mức vết để cho ra chất lượng nước siêu tinh khiết phù hợp cho phân tích nước uống bằng phương pháp sắc kí ion IC.

Bảng 2. Định lượng DBP trong nước nguồn (Guyancourt, France) và nước siêu tinh khiết được xác định bằng phân tích IC và so sánh với giới hạn của các cơ quan quản lý.

DBP

Nước máy

Nước siêu tinh khiết

LOQ

WHO

FDA SOQ/ EPA MCL

EU

Bromat (µg/L)

1

< LOQ

1

10

10

10

Clorat (µg/L)

35

< LOQ

10

700

n/a

250

Clorit (µg/L)

< LOQ

< LOQ

10

700

1000

250

 

Chú thích

Mẫu được thử nghiệm bởi một phòng thí nghiệm độc lập được công nhận. Nước siêu tinh khiết được phân phối bởi hệ thống Milli-Q® IQ 7000. EPA - US Environmental Protection Agency: Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ; FDA - US Food and Drug Administration: Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ; SOQ - Standards of Quality: Chất lượng tiêu chuẩn; WHO - World Health Organization: Tổ chức y tế thế giới; LOQ - Limit of Quantification: Giới hạn định lượng; n/a: Không có dữ liệu

 

Sự phù hợp của chất lượng nước siêu tinh khiết được sản xuất bởi hệ thống lọc nước Milli-Q® trong kiểm tra nước uống bằng phương pháp sắc kí ion IC.

Nghiên cứu này chứng minh rằng nước siêu tinh khiết mới được sản xuất bởi hệ thống lọc nước Milli-Q® IQ 7000 phù hợp sử dụng như một thành phần trong phân tích IC đối với nước uống. Cụ thể, nước siêu tinh khiết được dùng để chuẩn bị dung dịch rửa giải, mẫu và chất chuẩn, và sử dụng làm mẫu blank. Ngay cả khi nước máy cung cấp cho hệ thống lọc nước có chứa các ion cần đo, các chất gây ô nhiễm này sẽ được loại bỏ nhờ sự kết hợp của các công nghệ có trong hệ thống lọc nước.

Merck Millipore có nhiều hệ thống lọc nước để tạo ra nước siêu tinh khiết loại 1 với đa dạng nguồn nước đầu vào từ nước máy (Milli-Q® IQ 7003/05/10/15, Milli-Q EQ 7008/16, Direct-Q 3/5/8), đến nước đã xử lí (Super-Q Plus, Milli-Q IQ 7000, Milli-Q EQ 7000…), công suất lọc phù hợp với nhiều nhu cầu sử dụng khác nhau với hệ thống giám sát đảm bảo yêu cầu chất lượng.