آب مقطر یکی از مواد ضروری و اولیه اکثر آزمایشگاه‌ها است، مخصوصا آزمایشگاه‌های شیمیایی و زیستی، چرا که معمولاً در انجام بیشتر آزمایش‌ها به عنوان یکی از مواد اولیه در تهیه و تولید انواع مواد شیمیایی (انواع سنتزهای تَر)، داروها و کارهای سلولی (باکتری یا سلول‌های انسانی یا حیوانی) استفاده میشود.
آب مقطر همان آب معمولی با فرمول شیمیایی H2O است با این تفاوت که با فرآیندهای تبخیر-تقطیر و فیلتراسیون، ناخالصی‌های آن گرفته شده و درصد خلوص به حدود 95% می‌رسد. فرایند خالص سازی آب و تولید آب مقطر با استفاده از فرآیند تبخیر و تقطیر انجام میشود و که به صورت صنعتی با کمک دستگاهی به نام دستگاه آب مقطر گیر انجام می‌گیرد. دستگاه‌های آب مقطرساز، انواع مختلفی دارد که در ادامه این مقاله می‌توانید با انواع آن آشنا بشوید.
انواع دستگاه‌های آب مقطر ساز
آب مقطر گیر یک بار تقطیر
در دستگاه‌های آب مقطر گیری یک بار تقطیر، فرایند تبخیر و تقطیر جهت تولید آب مقطر از آب شرب شهری فقط در یک مرحله انجام میشود. معمولا این دستگاه‌ها از جنس فولاد ضد زنگ (Stainless steel) هستند و معمولا در بیشتر موارد ظرفیت تهیه آب مقطر با دبی 4 لیتر در ساعت را دارند. برای استفاده از این دستگاه‌ها باید فرآیند آب مقطرگیری روزانه انجام شود تا همیشه مقدار کافی آب مقطر در آزمایشگاه موجود باشد.
دستگاه آب مقطر گیری دو بار تقطیر
دستگاه‌های آب مقطرساز دو بار تقطیر، مخزن ذخیره‌سازی آب ندارند و فرآیند آب مقطر گیری در دو مرحله انجام میشود. کندانسور این دستگاه‌ها از جنس فولاد ضد زنگ و شیشه است. این دستگاه‌ها قادر به تولید آب مقطر با درصد خلوص بیشتر هستند اما به آب خنک بیشتری برای خنک کردن کندانسور نیاز دارد.
دستگاه جریان بالا
این دستگاه شامل یک مخزن است و قابلیت تولید 40 لیتر آب مقطر در هر دقیقه را دارد. این دستگاه میتواند آلودگی‌های آب را از بین می‌برد و با جریان بالای خود قادر به یون زدایی آب شرب نیز هست.
دستگاه آب فوق خالص
برای تهیه آب فوق خالص، از این نوع دستگاه آب مقطرساز استفاده میشود که آلودگی شیمیایی، ناخالصی، باکتری و یونی در آن وجود ندارد.
نحوه استفاده از دستگاه‌های تهیه آب مقطر
هر دستگاه آب مقطرساز شامل بخشی به نام مخزن ورودی آب است. آبی که دارای ناخالصی است از این مخزن وارد دستگاه میشود و با حرارت بالای دستگاه بخار میشود. بخار آب از مسیر مخصوص و مشخص دستگاه وارد بخش خنک کننده میشود. در دستگاه‌های یک بار تقطیر، اجزای دستگاه در هر دو مرحله از فولاد ضد زنگ تولید شده است. بخار آب با کاهش دما در این بخش سرد شده و مجدداً به مایع تبدیل میشود و آب مقطر تولید میشود.
کاربردهای آب مقطر
به طور کلی، همه می‌دانیم آب مایه حیات است و حیات هر موجودی به آب وابسته است. از آب برای اکثر کارهای آزمایشگاهی و صنعتی استفاده میشود و معمولاً چون این نوع کارها حساس هستند، از آب با خلوص بالاتر استفاده میشود. از جمله کاربردهای آب مقطر عبارت است از:
- شست و شوی ظروف آزمایشگاهی
- قابل استفاده به عنوان حلال برای تهیه محلول‌های آبی
- تمیز کردن ظروف و لوازم شیشه ای آزمایشگاهی
- قابلیت استریل شدن در اتوکلاو برای کاربردهای استریل زیر هود لمینار (مثل کارهای مرتبط با سلول)
تفاوت آب مقطر با آب یونیزه
گاهی افراد آب مقطر را با آب دیونیزه اشتباه می‌گیرند، اما در اصل این دو محصول تا حدودی با هم تفاوت دارند، یکی از بارزترین تفاوت‌های آب مقطر و آب یونیزه، روش به دست آوردن آن‌ها است. برای تهیه آب مقطر، باید آب سخت را به کمک یکی از انواع دستگاه‌های آب مقطرگیر، ابتدا به بخار تبدیل کرد (فرایند تبخیر) و سپس با استفاده از خنک کننده به مایع تبدیل کرد (فرایند تقطیر)، این در حالی است که برای به دست آوردن آب دیونیزه باید از روش‌های شیمیایی استفاده کرد؛ یعنی باید یون‌های هیدروکسیل و هیدروژن را با مواد معدنی مبادله کرد (استفاده از غشاهای تبادل یونی) و با ترکیب مجدد آن یون‌ها، مولکول‌های آب را تشکیل داد. در این روش تنها مواد معدنی آب سخت از بین می‌روند. در شکل زیر، به طور شماتیک طرز کار دستگاه آب مقطر ساز را می‌توان دید.
مزایای دستگاه آب مقطرساز
به طور کلی استفاده از دستگاه‌های آب مقطرساز شیوه‌ای نسبتاً سریع برای دستیابی به آب مقطر در آزمایشگاه‌های پژوهشی و صنعتی است، زیرا در آزمایشگاه‌هایی که آب مقطر استفاده میشود، معمولا حجم بالایی استفاده میشود و خرید بطی‌های چند لیتری آب مقطر گرچه کاری راحت است، اما انتقال و رساندن آن حجم آب مقطر به آزمایشگاه معمولا کاری دشوار است و گاهی این امکان وجود دارد که آب مقطر آزمایشگاه‌ها به موقع شارژ نشود (این موضوع علل مختلفی دارد، یکی از آن‌ها، نبود فضای کافی برای ذخیره و انبار میزان کافی آب مقطر است و یا عدم توجه به میزان موجود آب مقطر در زمان‌هایی که امکان شارژ آن وجود دارد مثلا در ساعات کاری یا روزهای غیر تعطیلات رسمی و ... ) و افرادی که می‌خواهند فعالیت‌های پژوهشی یا صنعتی خود را دنبال کنند، نتوانند به این مهم با سهولت برسند. در چنین شرایطی اگر دستگاه آب مقطرساز در محل آزمایشگاه وجود داشته باشد، پژوهشگر یا صنعتگر میتواند بدون دغدغه از میزان آب مقطر موجود، فعالیت‌های خود را انجام دهد و دستگاه در عین حال به تولید آب مقطر خود ادامه دهد. علاوه بر این، مزایای دیگری هم دارد.
از جمله مزایای دیگری که وجود دارد، خلوص تضمین شده آب است که در این صورت، آب مقطر کاملاً عاری از همه باکتری ها، ویروس ها و ترکیبات معدنی می شود. از نمک ها و جامدات محلول گرفته تا فلزات شسته شده از خطوط لوله قدیمی گرفته تا زباله های آلی، آلاینده‌ها قادر به زنده ماندن در فرآیند تقطیر جامع نیستند. تعداد کمی از سیستم‌های تصفیه آب موجود هستند که قادر به کاهش کل آلودگی باشند.
مزیت دیگر، طیف گسترده‌ی کاربردهای آب مقطر است. آب مقطر را می‌توان برای استفاده در محصولات خانگی مانند اتو (برای جلوگیری از ایجاد جرم در منافذ عبور بخار اتو) و مرطوب کننده ها استفاده کرد. همچنین برای تهیه غذاهای نوزاد مثل شیر خشک (به منظور پیشگیری از نفوذ باکتری به سیستم ایمنی نوپا و ضعیف نوزاد) میتواند مورد استفاده قرار بگیرد. تمیز کردن پنجره ها و سطوح با آب مقطر، رسوب آب و لکه‌های جای آب روی شیشه را میتواند از بین ببرد. همچنین بهتر است در باتری و رادیاتور اتومبیل از آب مقطر استفاده کرد؛ زیرا فرایندی که در این قسمت از اتومبیل انجام میشود، به مرور زمان باعث تبخیر آب میشود و ممکن است مواد معدنی و املاح موجود در آب شهری، در باتری رسوب کند و حالتی تحت عنوان سولفاته شدن ایجاد کند که به مرور منجر به کاهش راندمان باتری و شارژ طولانی تر آن میشود.
نتیجه‌گیری
استفاده از آب مقطر در صنایع مختلف رو به گسترش است و از جمله راه‌های تامین به موقع آب مقطر برای یک سازمان صنعتی یا پژوهشی استفاده از دستگاه‌های آب مقطرساز است. این دستگاه‌ها انواع مختلفی دارند و هر کدام برای کاربردهای مختلفی طراحی شدند. همچنین لازم است اشاره شود آب مقطر با آب دیونیزه در ذات خود و روش تهیه شان متفاوت هستند ولی هر دو دارای فرمول شیمیایی یکسان (H2O) ولی خلوص متفاوت هستند.
