Control de la calidad del agua

Resumen de la sección

• Medición de la resistividad para detectar iones en el agua
• Cómo funcionan los medidores de resistividad en los sistemas de agua Milli-Q^®
• Medición del TOC para detectar compuestos orgánicos en el agua
• Productos relacionados

Medición de la resistividad para detectar iones en el agua

Conductividad eléctrica en el agua y su medición

La conductividad eléctrica mide la capacidad de un material para conducir la corriente eléctrica. El agua pura tiene una conductividad eléctrica baja. Dado que la corriente eléctrica se transporta en el agua mediante iones disueltos, las mediciones de conductividad proporcionan una forma rápida y fiable de controlar la cantidad total de contaminantes iónicos en el agua. 

La conductividad es directamente proporcional a la concentración de iones portadores de carga, a la carga que lleva cada ion (valencia) y a su movilidad. La movilidad de los iones depende de la temperatura, por lo que las mediciones de conductividad también dependen de la temperatura. Por ello, la conductividad del agua se suele indicar compensada a 25 °C, en µS/cm a 25 °C.

La conductividad de las soluciones acuosas se calcula de la siguiente manera:

σ = F . Σc_i z_i µ_i

donde σ es la conductividad, F es la constante de Faraday (96485 C·mol-1), c_i es la concentración del ion i, z_i es el número de carga del ion i y µ_i es la movilidad del ion i.

Conductividad del agua ultrapura

En el agua teóricamente pura, libre de cualquier contaminación iónica, las únicas dos especies iónicas en solución provienen de la disociación del agua: H⁺ y OH-. Por lo tanto, σ = 0,055 μS/cm a 25 °C.

Resistividad del agua ultrapura

Indicar los valores de conductividad cuando se trata de agua de alta pureza puede resultar engorroso. Por este motivo, se prefiere la resistividad, recíproca de la conductividad, para valores de conductividad inferiores a 1 µS/cm a 25 °C. La resistividad se expresa en MΩ·cm a 25 °C.

ρ = 1/σ

donde ρ es la resistividad y σ es la conductividad

En ausencia de cualquier contaminación iónica, la resistividad del agua ultrapura es igual a 18,2 MΩ·cm a 25 °C.

Cómo funcionan los medidores de resistividad en los sistemas de agua Milli-Q^®

Dado que ninguna célula de resistividad existente podía cumplir los estrictos requisitos para medir el agua de alta pureza producida por los sistemas de agua ultrapura Milli-Q^®, desarrollamos una célula especializada para monitorizar con precisión los niveles de resistividad. Estos medidores de resistividad satisfacen las siguientes necesidades específicas:

• El diseño de la célula se basa en electrodos concéntricos que generan una gran superficie y reducen el espacio entre los electrodos sin riesgo de contacto. De este modo se consigue la baja constante de célula (0,01 cm^⁻¹) recomendada en el patrón ASTM^® D5391-99.
• Los electrodos están fabricados en acero inoxidable 316L, lo que minimiza la corrosión y el riesgo de liberación de iones.
• El diseño de la célula de flujo continuo permite la detección inmediata de cualquier contaminación iónica en el flujo de agua.
• La medición de la temperatura se realiza mediante un termistor con una sensibilidad de 0,1 °C que reacciona de forma rápida y precisa a las variaciones de temperatura en el agua.
• Los medidores muestran lecturas de resistividad o conductividad, compensadas a 25 °C o no.
• Los circuitos electrónicos de los medidores se verifican periódicamente mediante un proceso automático, y se envían mensajes de alarma si las piezas eléctricas o electrónicas son defectuosas, lo que garantiza que todos los resultados mostrados sean válidos.
• Los medidores se calibran con un método desarrollado especialmente para su uso con agua de alta resistividad y se entregan con un certificado de calibración. Los medidores cumplen los requisitos de rendimiento de las pruebas de idoneidad de la USP <645>.

Los medidores de resistividad incluidos en los sistemas de purificación de agua Milli-Q^® proporcionan una garantía continua y fiable de que el agua producida contiene niveles muy bajos de contaminantes iónicos.

Medición del TOC para detectar compuestos orgánicos en el agua

El agua puede contener cientos de sustancias orgánicas diferentes en distintos niveles de oxidación y en diferentes concentraciones. Los contaminantes orgánicos presentes en el agua pueden interferir en muchas aplicaciones de laboratorio, como la HPLC y la LC-MS. El TOC (carbono total oxidable, a veces denominado carbono orgánico total) es un valor que expresa la contaminación orgánica total del agua.

Monitor de TOC A10^®

Se obtienen mediciones de TOC rápidas y de gran precisión con el monitor en línea A10^®, el mejor de su clase (Figura 2). Este monitor de TOC está disponible como unidad independiente o integrado en determinados sistemas de purificación de agua Milli-Q^® (por ejemplo, el sistema Milli-Q^® IQ 7000).

El proceso de monitorización del TOC con el A10^® es el siguiente:

• Se recoge una alícuota del agua que se va a analizar en una cubeta de cuarzo de 0,5 ml.
• Junto a la cubeta se coloca una lámpara UV de 172 nm. Cuando se enciende la lámpara, los compuestos orgánicos del agua se oxidan por fotocatálisis.
• El producto final de esta oxidación orgánica es dióxido de carbono, que se disuelve en el agua y aumenta la conductividad. Este cambio en la conductividad se monitoriza regularmente mediante electrodos de titanio y se compensa a una temperatura de 25 °C.
• Un conjunto de algoritmos complejos confirma la oxidación completa de los compuestos orgánicos presentes y calcula el nivel de carbono asociado a este cambio de conductividad.

La figura 3 ilustra la evolución de la resistividad a lo largo del tiempo durante la fotooxidación en una célula de medición de TOC A10^® a una temperatura fija.

El diseño del monitor de TOC A10^® ofrece varias ventajas a los científicos:

• Alta precisión: dado que las mediciones de oxidación y conductividad se realizan en la misma célula, el instrumento comprueba que todos los compuestos orgánicos se hayan oxidado por completo y que se haya alcanzado un valor de conductividad estable antes de proporcionar un valor de TOC.
• Amplio rango: El monitor es capaz de medir valores de TOC en el rango de 0,5 a 999,9 ppb.
• Lecturas rápidas: la lámpara de excímero de xenón (sin mercurio) se enciende y apaga al instante, lo que permite un tiempo de análisis más rápido que con una lámpara UV de mercurio.
• Datos fiables: Cada monitor de COT está calibrado para la resistividad en torno a dos valores: 18,0 MΩ·cm a 25 °C y 1 MΩ·cm a 25 °C, y para el COT con metanol en un rango de entre 1 y 200 ppb. Los resultados de la calibración de cada monitor de COT se entregan junto con el instrumento.
• Compatible con pruebas de idoneidad: Los monitores de TOC A10^® cumplen los requisitos para la realización de pruebas de idoneidad descritos en el capítulo <643> de la USP. Las pruebas pueden realizarse con la ayuda de nuestros ingenieros de servicio certificados.

Indicador de TOC en línea Milli-Q^®

Para garantizar la fiabilidad de aplicaciones sensibles a los compuestos orgánicos, como la HPLC, nuestro indicador de TOC en línea patentado mide el TOC del agua ultrapura en el punto de uso.

El proceso de indicación de TOC en línea es el siguiente:

• Una vez dispensada el agua ultrapura, esta fluye a través del bucle de recirculación dentro del sistema hasta la lámpara de oxidación UV, sin pasar por el cartucho de pulido.
• La radiación UV oxida los compuestos orgánicos neutros convirtiéndolos en moléculas cargadas, lo que aumenta la conductividad del agua.
• Este cambio es detectado por un sensor de resistividad intermedio y se convierte mediante un algoritmo en un valor de TOC.
• La indicación de TOC aparece en la pantalla táctil después de cada dispensación. Valores de TOC mostrados:
  • ≤ 5 ppb, si 0–5 ppb
  • ≤ 10 ppb, si está entre 6 y 10 ppb
  • >10–999 ppb, se muestra un número entero

Este indicador de TOC está disponible en determinados sistemas de agua ultrapura Milli-Q^® (por ejemplo, Milli-Q^® EQ 7000).

Póngase en contacto con nosotros si necesita ayuda para elegir un sistema de purificación de agua que ofrezca un control de calidad adecuado para su laboratorio y sus aplicaciones.