Eau ultrapure
Pour applications de haute précision
De nombreuses industries ont besoin d'un composant décisif dans diverses étapes de production : eau comme matière première de base. Celle-ci peut être utilisée comme solvant pour des processus chimiques, des processus de nettoyage, comme eau de refroidissement ou comme matière première pour un produit final, par exemple dans les aliments, les cosmétiques ou les produits médicaux.
Pour ce faire, différentes qualités et propriétés de l'eau sont nécessaires. Certains processus ne se basent pas obligatoirement sur une eau de qualité potable, tandis que d'autres requièrent une eau de la plus haute pureté.
L'eau du robinet ou de source, en tant que produit de base pour l'eau purifiée, contient encore des sels, des germes, des minéraux, des oligo-éléments ou des substances étrangères (polluants industriels). Les sels présents dans l'eau se dissolvent dans leurs composants et forment des cations chargés positivement (notamment le calcium, le magnésium, le sodium, le manganèse et le fer) et des anions chargés négativement (chlorure, nitrate ou sulfate). En revanche, l'eau ultrapure ne doit plus contenir d'impuretés ou de substances dissoutes.
Exigences strictes en matière de qualité et de propriétés de l'eau : Limites de polluants, teneur en germes et conductivité
L'eau brute - c'est-à-dire l'eau non traitée - peut provenir de différentes sources : Rivières et lacs, sous forme d'eau souterraine provenant de puits ou d'eau de pluie.
En différentes étapes (filtration, adoucissement, distillation, déminéralisation ou désinfection), l'eau est traitée jusqu'à ce qu'elle atteigne le degré de pureté souhaité, qui est déterminé par des analyses d'eau. L'analyse de l'eau fait la distinction entre les propriétés physiques et chimiques et les composants pour déterminer le degré de pureté. Les paramètres physiques importants sont le pH, la conductivité ou l'adsorption UV. Du côté chimique, la concentration du carbone organique total dans l'eau (valeur COT) est un critère important. Le niveau de cette valeur a pour sa part une influence sur la conductivité de l'eau.
Après l'évaluation de tous les paramètres chimiques et physiques, le produit de l'eau purifiée est classé dans un groupe.
Classement selon le degré de pureté
La détermination de la conductivité spécifique de différentes qualités d'eau s'effectue à une température d'eau de 25°C. Elle est mesurée en micro-Siemens par centimètre (µS/cm). Plus la conductivité est faible, plus la pureté de l'eau analysée est élevée. Outre des limites strictes en matière de polluants, la conductivité spécifique de l'eau potable peut par exemple être de 50 à 5000 µS/cm selon la directive allemande sur l'eau potable (TVO).
L'eau du robinet ou l'eau de source choisie comme produit de départ, avec ses sels dissous, peut être traitée en eau osmosée par osmose inverse. Dans ce procédé de filtration, une pression supérieure à la pression osmotique est exercée sur la solution saline plus concentrée et l'eau est pressée à travers une membrane semi-perméable. Les molécules d'eau passent à travers la membrane vers une solution moins concentrée. La membrane n'est perméable qu'aux molécules d'eau, de sorte que les impuretés et les solides dissous, ainsi que de nombreuses bactéries et virus, sont retenus du côté de la pression la plus élevée. Comme l'eau osmosée est exempte de substances nocives, elle est utilisée comme eau potable et, par exemple, dans la production d'aliments et de boissons.
L'eau distillée est obtenue par distillation. L'eau s'évapore et se condense ensuite sous forme d'eau pure sans impuretés telles que des minéraux, des bactéries, des virus et des gaz dissous. Aquadest convient aux laboratoires, aux applications médicales, à la fabrication de batteries et à de nombreux appareils où l'entartrage doit être évité. L'eau distillée ne doit pas être consommée.
On obtient ensuite de l'eau pure par traitement avec des échangeurs d'ions, par osmose inverse ou par distillation. Dans cette catégorie, on trouve l'eau purifiée produite selon la pharmacopée allemande (DAB) et désignée par la mention « aqua purificata », qui est utilisée pour la fabrication de nombreux produits pharmaceutiques. Elle contient encore des restes de certains ions, de sorte que sa conductivité spécifique se situe entre 1 et 50 µS/cm. Une autre eau pure, considérée comme encore plus propre selon la classification du DAB, est l'eau pour injection (aqua ad injectabilia). Elle est considérée comme stérile et sert à dissoudre et à diluer tous les médicaments administrés par injection ou perfusion.
L'eau déminéralisée (eau totalement désalinisée ou déionate) est également produite par osmose inverse ou par échangeur d'ions. Le procédé d'échange d'ions assure une déminéralisation de l'eau. Les cations sont échangés contre des ions hydrogène (H+) et les anions contre des ions hydroxyde (OH-). Il en résulte de l'eau totalement désalinisée avec une conductivité spécifique de 0,1 - 1 µS/cm. Cependant, les composants organiques ainsi que les virus et les bactéries ne sont pas éliminés par le procédé d'échange d'ions. Pour cela, une filtration serait encore nécessaire. L'eau totalement désalinisee ne peut pas être utilisée comme eau potable. Elle est utilisée comme liquide de rinçage et comme solvant dans les laboratoires de chimie et de biochimie.
L'eau ultrapure ou eau de grande pureté est le niveau de pureté le plus élevé de l'eau. Elle est obtenue à partir d'eau totalement désalinisée par le biais de différentes étapes de traitement supplémentaires, notamment l'utilisation d'autres échangeurs d'ions, la déminéralisation totale, l'ultrafiltration avec du charbon actif comme adsorbant ou la photo-oxydation pour éliminer les germes. Il ne reste ainsi que des traces infimes de composés organiques, de micro-organismes ou d'électrolytes, et la conductivité spécifique de l'eau ultrapure est inférieure à 0,1 µS/cm. Elle convient comme solvant pour les travaux de laboratoire, par exemple dans le diagnostic clinique, les cultures cellulaires, l'analyse de traces et les applications sensibles dans l'industrie pharmaceutique, la biotechnologie et l'industrie des semi-conducteurs.
En médecine notamment, l'eau ultrapure doit répondre à des exigences strictes en matière de teneur en nitrates (< 0,2 mg/l) et en carbone organique total (COT < 0,5 mg/l) ainsi que d'endotoxines bactériennes (< 25 ng/l). Elle est ainsi utilisée pour le rinçage et le nettoyage des dispositifs médicaux et des instruments chirurgicaux, ce qui empêche la propagation des germes et des dépôts de silicate. En outre, l'eau ultrapure est une matière première importante dans la technologie moderne de l'hydrogène et est utilisée dans les systèmes d'électrolyse, comme l'électrolyse PEM.
L'eau hautement purifiée (aqua valde purificata), qui figurait encore dans la 9e édition de la Pharmacopée européenne (Ph. Eur.), n'est plus mentionnée entre-temps.
Des matériaux de haute qualité pour les applications d'eau ultrapure
En éliminant tous les sels, l'eau totalement désalinisée et l'eau ultrapure sont très agressives pour la plupart des matériaux. Ces qualités d'eau attaquent les conduites traditionnelles en laiton ou en acier et détachent des métaux les ions qu'elles contiennent.
C'est pourquoi les vannes destinées à ce domaine d'application doivent être fabriquées en acier inoxydable de haute qualité, au moins en AISI 316L (1.4404). Selon le secteur, d'autres exigences peuvent s'y ajouter : ADI-Free, FDA, UPS Class VI, exempt d'huile et de graisse, exempt de silicone/LABS.
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