Água purificada é necessária e utilizada em diversos segmentos: farmacêutico, meio ambiente, análise de resíduos, produtos químicos, apenas para citar alguns. As aplicações incluem, entre outras, a preparação de reagentes e tampões, lavagem de vidraria, análises instrumentais (HPLC, IC, AA, ICP, etc.), meios de cultura de tecidos e preparação de géis de eletroforese. 
A água potável contem vários contaminantes, tais como bactérias, metais pesados, íons e compostos orgânicos, que podem causar problemas e distorções nos resultados das análises e procedimentos. 
Muitos laboratórios respondem a essa necessidade de maior pureza da água, instalando sistemas deionizadores de água baseados em resinas de troca iônica regeneráveis, mas o nível de contaminação ainda é muito alto, para procedimentos analíticos e microbiológicos sensíveis.
É necessário então utilizar sistemas de purificação de água, que permitam a remoção dos contaminantes críticos, para um determinado procedimento de forma eficaz, econômica e confiável. A seguir, um breve resumo das tecnologias de purificação de água, aplicáveis ao laboratório, as vantagens e desvantagens de cada uma e as especificações de qualidade de água, referentes a utilização em laboratórios.

Purificação de Água

Nenhuma tecnologia de purificação isoladamente, poderá remover todos os tipos de contaminantes, nos níveis requeridos para as aplicações críticas. Justamente por isso, é necessário utilizar um sistema de purificação de água, bem projetado, utilizando uma combinação de tecnologias, que permita atingir os níveis de qualidade de água necessários. Cada tecnologia de purificação, deve ser utilizada em uma seqüência apropriada, para otimizar a sua capacidade particular, de remoção de contaminantes. A seguir, discutiremos as tecnologias mais comuns.

Destilação

A destilação, é um dos mais antigos métodos de purificação de água.
A água inicialmente é aquecida até a ebulição. O vapor de água então, sobe para um condensador, onde ocorre um resfriamento pela água que circula na serpentina. Dessa maneira, o vapor se condensa, é coletado e armazenado. Muitos contaminantes são retirados nesse processo, permanecendo no recipiente original que está sendo aquecido, entretanto, compostos orgânicos com ponto de ebulição menor que 100o C, não serão removidos eficientemente. Os altos custos de energia e água necessários são uma desvantagem importante deste processo.

Adsorção em Carvão

Um dos melhores métodos de remoção de compostos orgânicos, é a adsorção em carvão. Resinas de troca iônica, são capazes de remover alguns ácidos orgânicos e bases da água potável, porém os compostos orgânicos não ionizados presentes nessa água, irão reduzir significativamente a funcionalidade dessas resinas. A taxa de adsorção, é função do peso molecular, e do tamanho da molécula dos compostos orgânicos. O carvão geralmente é usado, em combinação com outros processos de tratamento. Uma consideração importante, em qualquer sistema de purificação, é o ponto em que o carvão, é instalado em uma seqüência de tecnologias de tratamento.

Eletrodeionização (EDI)

Esta nova tecnologia é uma combinação de eletrodiálise e troca iônica, resultando num processo que, efetivamente deioniza a água ao mesmo tempo em que as resinas de troca iônica, são continuamente regeneradas pela corrente elétrica aplicada na unidade. Esta regeneração eletro-química, substitui a regeneração química, das resinas de troca iônica convencionais.

Troca Iônica

No processo de troca iônica, a água flui, através de resinas com formato esférico (semelhantes a pequenas contas). Os íons presentes na água, são trocados por outros íons fixados nas resinas. Os dois métodos mais comuns de troca iônica, são o abrandamento e a deionização. 
As resinas trocam íons hidrogênio por cátions e íons hidroxila por ânions. Os íons hidrogênio liberados, pela resina cationica combinam-se com as hidroxilas liberadas pela resina aniônica, formando água pura.

Filtração Microporosa 

Existem três tipos de filtração microporosa: de profundidade e de superfície, neste caso compreendendo os pré-filtros em membrana, e as membranas filtrantes de retenção absoluta para um tamanho de poro. Os filtros de profundidade, são usados geralmente como pré-filtros, porque, representam uma forma econômica de remover > 98% de sólidos em suspensão, e proteger os elementos subsequentes contra o entupimento. Os pré-filtros em membrana, removem 99,99% dos sólidos em suspensão, e podem ser usados tanto como pré-filtros como filtros clarificantes. As membranas filtrantes de retenção absoluta, são colocadas no último ponto de um sistema de purificação de água, para remover os traços remanescentes de partículas coloidais, fragmentos de resinas, finos de carvão e microorganismos. 

Osmose Reversa (OR, RO)

Osmose Reversa é a escolha ideal, para remover um amplo espectro de contaminantes num único passo de purificação. Geralmente, é o método mais econômico para remover de 90 a 99% de todos os tipos de contaminantes. As membranas de OR podem rejeitar praticamente todas as partículas, bactérias e compostos orgânicos com peso molecular maior que 200 Dalton, pelo mecanismo de peneira (exclusão) molecular. A osmose natural, ocorre quando soluções com diferentes concentrações, são separadas por uma membrana semi-permeavel. A pressão osmótica direciona a água através da membrana para diluir a solução mais concentrada, para obter um equilíbrio. Se uma pressão hidráulica suficiente, for aplicada à solução concentrada, para sobrepujar a pressão osmótica, a água pura irá deixar a solução concentrada e coletada depois da membrana, como água permeada purificada. A OR também envolve um processo de exclusão iônica; somente o solvente pode passar através da membrana semipermeável de OR, enquanto virtualmente todas as moléculas dissolvidas, incluindo sais e açucares, são retidos. A membrana de osmose reversa, rejeita sais (íons) através de um fenômeno de rejeição de cargas, quanto maior a carga, maior a rejeição.
A osmose re-versa, é um pré-tratamento ideal para sistemas de purificação de água (sistemas de polimento) para obtenção de água grau reagente.

Ultrafiltração (UF)

Uma membrana UF funciona como uma peneira molecular. Ela separa moléculas com base no tamanho, ao passar uma solução, através de um filtro com determinado tamanho, de poro infinitesimal. O ultrafiltro, é uma membrana fina e permeável seletivamente, que retém a maioria das macromoléculas acima de um, incluindo colóides, microorganismos e piro-gênios. 

Radiação Ultravioleta (UV) 

A radiação UV tem sido amplamente usada, como um tratamento germicida para a água. Lâmpadas de vapor de mercúrio de baixa pressão gerando luz UV com 254 nm de comprimento de onda, são um meio eficaz de sanificar a água. A adsorção de luz UV, pelo DNA e proteínas da célula microbiana, resulta na inativação do microorganismo. Avanços recentes na tecnologia de radiação UV, resultaram na produção de lâmpadas, e materiais ópticos que permitem a passagem tanto do comprimento de onda de 254 nm como do de 185 nm na água a ser tratada. Esta combinação de comprimentos de onda, é necessária para a foto-oxidação de compostos orgânicos. Com essas lâmpadas especiais, os níveis de Compostos Orgânicos Totais (COT ou TOC) na água de alta pureza, podem ser 
reduzidos a níveis menores que 5 ppb.

Outros Termos Importantes:

Carbono Orgânico Total (COT ou TOC) - O nível de COT, é um indicador amplo e importante do nível residual de contaminantes orgânicos na água purificada. Os orgânicos são freqüentemente os primeiros contaminantes que "vazam" de um sistema de purificação de água, quando o meio de purificação se esgota. A medição de COT, em conjunto com a resistividade, é crítica para assegurar a manutenção da qualidade da água.

Polimento - Remoção de traços residuais de impurezas, da água já tratada por algum outro meio.