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Abrindo A Caixa Preta: Como Funcionam Os Purificadores De Água 

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Se te perguntarmos como funcionam seus métodos analíticos, uma eletroforese, uma extração de DNA, enfim, ensaios que compõem seu experimento, é provável que você consiga explicar com detalhes cada um deles. Mas e se te perguntarmos como funciona seu purificador de água, quais são os cuidados necessários e técnicas de purificação nele utilizadas? 

Para muitos, as respostas a essas perguntas são confusas, e o sistema de purificação de água é uma caixa preta sobre a qual não se reflete muito. Você acaba apenas utilizando da água fornecida “magicamente” para seus ensaios e confiando que está tudo certo, não é mesmo? 

Neste artigo vamos te explicar a base de funcionamento e as técnicas de purificação mais comuns nesses sistemas para que você compreenda quais cuidados são necessários a um purificador de água e a que tipo de água você tem acesso. 

Filtros, cartuchos e fluxos de purificação 

As unidades que processam a água no sistema de purificação são geralmente organizadas em cartuchos. Esses cartuchos podem conter membranas filtrantes, resinas de adsorção e deionização, entre outros. Além disso, encontramos no sistema lâmpadas UV para foto-oxidação, filtros de saída para esterilização e ultrafiltros para captura de enzimas e ácidos nucleicos. 

Todos esses itens são consumíveis, ou seja, precisam ser substituídos com o passar do tempo e da utilização do sistema de purificação. Cada fabricante indica uma frequência de substituição, sendo que algumas peças podem durar mais que outras, então fique atento. Filtros de saída, por exemplo, precisam ser substituídos ou autoclavados geralmente após 3 a 6 meses, enquanto ultrafiltros e lâmpadas UV podem ser utilizados por até 2 anos antes de precisarem de uma troca (tudo isso a depender do fabricante e volume de consumo do laboratório). 

Imagem 1.  Purificador Smart2Pure da Thermo Scientific sem a tampa lateral, mostrando os cartuchos de osmose reversa e de polimento. 

É uma tendência de mercado que as peças de troca mais frequente possam ser substituídas pelos próprios usuários sem a necessidade de ferramentas, ou com pouco uso delas. Dessa forma, fica mais fácil e menos oneroso cuidar do seu purificador, por não precisar necessariamente de uma visita técnica para isso. 

No vídeo abaixo, você pode conferir como é possível trocar os cartuchos de um purificador de água da Thermo Scientific com facilidade e em menos de dois minutos. Não se esqueça de rinsar seu sistema após a troca dos cartuchos.

Vídeo 1: Troca de cartuchos em purificadores da Thermo Scientific 

Uma vez feitas essas considerações, podemos começar a falar sobre os processos utilizados em um purificador de água. Cada processo é responsável por retirar certas impurezas da água, por isso costumam ser combinados em um fluxo em série para atingir a pureza desejada. Falaremos a seguir sobre os mais importantes deles. 

Osmose Reversa 

Como discutimos no artigo Conheça os 3 tipos de água laboratorial purificada e para que servem, existem 3 classificações de água laboratorial definidas pela ASTM de acordo com sua pureza. Para atingir o nível mais baixo, tipo 3, é comum que se utilize apenas um sistema de pré-tratamento e uma membrana de osmose reversa. 

A osmose reversa funciona como uma filtração, mas com um dreno. A água é filtrada sob pressão, mas existe uma saída de água antes da membrana, que permite uma rinsagem da mesma, evitando deu entupimento prematuro. Essa água de rejeito é então descartada, geralmente em alguma pia do laboratório. O nome osmose reversa vem do fato de que a água é forçada do lado mais concentrado para o menos concentrado, ou seja, o movimento contrário de uma osmose comum, por meio de uma força externa – a bomba. 

Imagem 2. Processo de osmose reversa. 

Cartuchos de Deionização 

Para obter água do tipo 2, o procedimento padrão é começar com a osmose reversa e em seguida utilizar um cartucho duplo, com um filtro por adsorção – como carvão ativado, por exemplo –, e em seguida uma resina de deionização (DI). Nessa resina estão embebidas cargas positivas e negativas, que irão capturar os íons presentes no fluxo de água. Essa captura vai saturando a resina com o tempo, até que seja necessária sua substituição.  

Imagem 3. Funcionamento da deionização. 

Nesse contexto, existe ainda a eletrodeionização, que utiliza a eletricidade para formação de íons H+ e OH que regeneram as cargas das resinas de deionização. Para isso, membranas íon-seletivas separam compartimentos de concentrado, resinas e eletrólise. Embora essa seja uma boa solução para estender a vida útil dessa unidade de purificação, a eficiência de retirada dos íons é menor do que com os cartuchos de resina convencionais, então, para formação de água ultrapura, ainda é necessária uma segunda deionização, dessa vez tradicional. Ainda assim, ambas as unidades irão demorar muito mais para precisar de substituição.    

Imagem 4. Funcionamento da eletrodeionização. 

Foto-oxidação por Luz UV 

Para produção de água pura e ultrapura, utilizamos os passos de osmose reversa, adsorção e deionização em sequência, sendo que os passos de adsorção e deionização precisam ser mais eficientes para obter a água ultrapura do que para a pura. O que ocorre é que para algumas aplicações utilizar água apenas dentro dos níveis de ultrapura ainda não é suficiente, já que ela ainda pode possuir níveis de TOC (Total Organic Carbon) que geram ruídos em análises que utilizam técnicas como HPLC, IC, LC-MS, ICP e AA. 

A foto-oxidação utiliza uma lâmpada UV para oxidar compostos orgânicos, formando íons que em seguida são capturados no cartucho de deionização, diminuindo drasticamente os níveis de TOC e, consequentemente, de ruídos nos ensaios analíticos. Essa técnica também evita a contaminação do sistema por bactérias, dificultando a formação de biofilme nos cartuchos e filtros. 

Ultrafiltração 

Utilizada em conjunto com lâmpadas UV principalmente na biologia molecular e na cultura celular, a ultrafiltração (UF ou filtração sub-micron) é capaz de remover macromoléculas como pirógenos, DNA e nucleases. Nessas aplicações, isso se torna essencial para que não haja contaminação nem degradação dos compostos de interesse, justificando a combinação UV/UF em sistemas de água ultrapura. 

Ultrafiltros costumam estar no final da sequência de purificação para um polimento final da água ultrapura utilizando poros tipicamente de 1 a 50 nm. Alguns fabricantes que requerem troca mais frequente deste filtro costumam posicioná-lo na parte externa do purificador para uma substituição mais simples. Outros mantêm o ultrafiltro dentro do equipamento, pois isso permite a utilização de um fluxo de rinsagem como o da osmose reversa, ampliando consideravelmente a vida útil desse filtro. 

Imagem 5. Ultrafiltro Thermo Scientific 

Os dois caminhos para a água ultrapura 

Existem basicamente duas formas de se obter água ultrapura. A primeira é utilizar um sistema de purificação de água pura (tipo 2) para alimentar um sistema de água ultrapura (tipo 1). Essa opção é ideal se você já possui um sistema de deionização ou destilação em seu laboratório e deseja agora adquirir um sistema de água ultrapura. Esses equipamentos são mais acessíveis do que os da próxima opção, pois realizam apenas o polimento da água pura.

Imagem 6. Obtenção de água ultrapura utilizando dois equipamentos.

A segunda forma, que vem se tornando maior tendência no mercado, é utilizar um único equipamento que é capaz de purificar a água fornecida pela rede do seu laboratório (geralmente chamada de água de torneira) diretamente em água ultrapura. É importante destacar que esses equipamentos costumam estar ligados a um reservatório, e água armazenada nunca pode ser considerada ultrapura (veja mais sobre isso em nosso artigo 4 erros comuns que você pode estar cometendo com seu purificador de água), por isso o equipamento te fornece duas opções: utilizar a água, agora classificada como pura, diretamente do reservatório, ou coletar a água pelo equipamento, que irá conduzir a água do reservatório por todo o sistema de purificação novamente e te entregar a água ultrapura recém-produzida. 

Essa segunda forma é ideal se você ainda não possui um purificador no laboratório para alimentar o sistema de água ultrapura, e deseja obter os dois tipos de água em um único equipamento. 

Imagem 7. Obtenção de água ultapura utilizando um único equipamento.

Agora você sabe mais sobre como um sistema de purificação de água funciona, mas não se esqueça de que manter seu purificador em ordem é fundamental. Dentre os diversos fabricantes, a necessidade de troca de peças como filtros, membranas e ultrafiltros varia de 3 meses a 2 anos. Verifique com seu fornecedor as necessidades do seu equipamento e, se possível, agende as trocas com antecedência e/ou adquira um contrato de serviços. Assim, você não será pego de surpresa descobrindo por falhas de experimentos que a sua água não está sendo purificada adequadamente. 

Conheça o Smart2Pure, o purificador de água da Thermo Scientific que entrega água tipo 1 e tipo 2 sendo alimentado com a água da torneira do seu laboratório.

Na Datamed, estamos à disposição para atendê-lo! Entre em contato para orçamentos, manutenções e dúvidas sempre que quiser. 

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