Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 2 (1108738), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Рекомендуемая литература Кине тика 1. Н. Н. Ваиег, б. О. СЬпвбап, ап61. Е. 0'Ке)11у, едв., 1пзтгитепга1 Апаше!в. Воз!оп: А!!уп апд Васоп, 1978, СЬартег 18, «К)пе6с Мейсос)в», Ьу Н. В, Маг1с, 1г. 2. К. А. бге)и!се апд Н. В. Маг!с, 1г., «К)пе6с Азрестз оГАпа1убса! СЬеппвтгу», Апа1. Сйет., 46 !1974) 4!ЗК. 3. Н. Ь. Рагс)ие, «А СошргеЬепз1че С1аззсйсатюп оГК)пе6с Мебтодв оГАпа1угйз Ьсзед тп С!)писа! СЬепивсгу», Сап. Сйет., 23 !1977) 2189. 4. 13. Регех-Вепббто апд М. 81!ча, К!пебс Мег/содз т Апа!уг!са1 С/сет/зггу. !Чесч 'т'ог)с %т!еу, 1988. 5.
Н. А. Мопо1а, Ктеас Авреси о/Апа1у!!са1 С/сет!зтгу. Хесч 'т'ог)с %11еу-1птетзс)енсе, 1988. Ферменты 6. Н. Ы. Вегйтеуег, Метйоа/з о/ Епзутаг!с Апа1уви, 3'~ ед. Ыечч т'ог)с: %йеу. Серийное издание, включающее 12 томов, 1983 — 1987. 7. Х. босЬшап апс1 Ь. 1. Вочче, «Аитошатед Кате-Мопйопп8 Бузтетпв 1ог Епхуше Апа!узев», Апа/. С/сет., 48 !1976) 1189а. Интернет-сайты 8. ччсчсч.счопЬ1п8топ-ЬюсЬеш.сош — приведены ссыпки на информацию о свойствах ферментов, источниках их получения и краткое введение в биохимию ферментов из «Руководства по ферментатавным методам».
9. ччсчю.сЬеш/српи!.ас.и1с/шЬшЫепхутпе или ччччч.сЬеш.с)шч/ас.и)с/шЬшЫ )с)пе6св — приведена номенклатура ферментов по рекомендациям Международного союза по биохимии и Международного союза по чистой и приклацной химии !ИЮПАК). Глава 23 АВТОМАТИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Если вы не знаете, как это делать, компьютер вам не поможет. (из книги: Х Г. йуап, Тодау'я Сдетиа аг н оИс) По мере развития методов анализа, особенно в области контроля окружающей среды и медицины, в распоряжении химиков-аналитиков появляются все новые технические средства и возможности. Аналитику часто приходится анализировать большое число проб и обрабатывать большие объемы данных. Сейчас доступны средства, позволяющие автоматически выполнять большинство или даже все стадии анализа, тем самым значительно увеличивая производительность лаборатории. Для обработки данных целесообразно использовать компьютеры; компьютеры могут также быть непосредственно связаны с аналитическими приборами.
Важный случай автоматического анализа — контроль производственных процессов, который можно осуществлять в реальном времени (в режиме опале). При этом аналитическая информация непрерывно поступает в системы контроля, поддерживающие параметры производственного процесса в пределах заданных условий. В этой главе мы кратко рассмотрим наиболее распространенные типы автоматических приборов и устройств н принципы их работы, а также обсудим их применение для контроля производства.
23.1. Основы автоматизации Существуют два основных типа автоматизированного оборудования. Автоматические устройства выполняют отдельные операции анализа, чаще всего измерения. Так, автоматический титратор выполнит остановку титрования в конечной точке (при помощи механических или электрических устройств) на основании сигнала датчика об изменении свойств раствора. Собственно же автоматизированные устройства контролируют и регулируют весь ход проиесса без вмешательства человека. Они осуществляют это при помощи механических и электронных устройств, управляемых за счет сигналов обратных связей, поступающих от датчиков. Автоматизированный титратор может, например, поддерживать заданное значение рН раствора, подавая в него кислоту илн основание в тех случаях, когда изменение рН регистрируется электродом.
Такое устройство называется рН-стат. Его можно использовать, в частности, ГЛАВА 23. АВТОМАТИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА для поддержания постоянного значения рН в ходе ферментативной реакции, при которой выделяются или поглощаются протоны. При этом скорость реакции можно определять по скорости добавления кислоты или основания, необходимой для поддержания постоянного значения рН. Автоматизированные устройства широко применяются в системах производственного контроля, а автоматические устройства (различной степени сложности) — главным образом в аналитических лабораториях для выполнения анализов.
При этом последние могут выполнять все стадии анализа, начиная от отбора пробы и кончая измерением сигнала, обработкой и отображением результатов. 23.2. Автоматизированная аппаратура: контроль производственных процессов Цель производственного анализа — получение данных о ходе процесса производства или качестве продукции. Как показано на рис. 23.1, существуют различные способы выполнения производственных анализов. Можно, например, периодически отбирать пробы и транспортировать их в лабораторию для анализов.
В этом случае можно использовать обычное лабораторное оборудование, причем самое разнообразное. Однако такая процедура достаточно медленная: часто химический производственный процесс к моменту поступления результатов анализа попросту успевает закончиться. Поэтому лабораторный анализ более удобен для контроля качества продукции. Более высокой производительности можно достичь, если, наоборот, аналитическое оборудование доставить на химическое производство. Но для того, чтобы по-настоящему выполнять анализы в реальном масштабе времени, прибор должен быть напрямую связан с химическим процессом, осуществляя автоматический пробоотбор и анализ.
Еще лучше было бы поместить датчик непосредственно в технологический поток (режим ш11пе) и обеспечить тем самым непрерывность измерения без использования химической обработки. Однако число и доступность таких датчиков достаточно ограничены, поскольку они должны удовлетворять множеству требований; быть селективными по отношению к определенному аналиту, устойчивыми к химическим воздействиям, не выходить из строя и сохранять постоянство градуировочной зависимости. Самым лучшим приемом были бы измерения вообще без вмешательства в производственный поток. Например, аналит может обладать характерным спектром поглощения. В этом случае его можно селективно определить, просто пропуская свет через производственную систему.
Естественно, примеры подобных определений тоже достаточно редки. Важный аспект производственного анализа в реальном времени — использование аналитической информации для управления химическими процессами посредством обратной информационной связи с управляющим устройством. Последнее может, например, регулировать количества подаваемых реактивов с тем, чтобы поддерживать параметры процесса в заданных пределах. Проведение измерений в режиме опйпе в сочетании с обратной связью для контроля химиче- 23.2. АВТОАЗАТИЗИРОВАННАЯ АППАРАТУРА' КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ РИС.
23Л Способы осуществления прозззволственносо аналщза. Режимы анализа: ОЕР1!'ср -- с периолическим отбором проб, анализ в лаборазории; ! Г ! 278 ГЛАВА 23. АВТОМАТИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА дискретном режиме. Однако в любом случае полученная информация учитывается контрольными и управляющими устройствами.
В каждом из способов используются обычные измерительные процедуры химического анализа. Кроме того, и те, и другие приборы должны быть пригодны для длительных измерений без вмешательства оператора. Анализаторы непрерывного действия Приборы непрерывного действия для контроля производства могут выполнять измерения непосредственно в технологическом потоке или реакторе периодического действия, например в ферментаторе. В подобных случаях, как правило, не выполняется никаких аналитических операций с пробами, поэтому следует использовать устройства для прямых измерений типа сенсоров — таких, например, как электроды.
Если же требуется разбавление пробы, контроль температуры, добавление реагентов и тому подобные действия, то можно сделать небольшое ответвление от основного потока и направить его в специальный анализатор, в котором будет происходить непрерывное добавление требуемых реагентов в автоматическом режиме, а также выполняться измерения. Предварительно поток пробы может быть пропущен через фильтр.
Устройства для управления производственными процессами работают при помощи петли управления, состоящей из трех основных частей. 1. Сенсор (датчик) или измерительное устройство, осуществляющее непре- рывное измерение того параметра, который следует контролировать. 2. Контроллер, осуществляющий сравнение измеренной величины с ее задан- ным значением и передающий информацию управляющему устройству. 3. Управляющее устройство (оператор), подающий сигнал определенным устройствам (например, клапанам) с тем, чтобы привести контролируемый параметр к заданному значению. Петля управления работает по принципу обратной связи (рис. 23.2). Под «процессом» здесь понимается любой процесс производства того или иного продукта.
Он имеет одну или несколько точек входа, которыми можно управлять для получения продукта (точка выхода). Датчик осуществляет измерение величины, подлежащей контролю (например, значения рН, температуры, концентрации реагента). Полученная информация поступает на контроллер, в котором происходит сравнение измеренной и заданной величин параметра. Данные о различии между ними поступают к оператору, регулирующему клапан (открывая или закрывая его) или иное соответствующее устройство с тем, чтобы установить требуемое значение контролируемого параметра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
