Том 2 (1109662), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

7.6).пробасмесительная спираль—ЛЛЛНреагент -инжектордетекторжР и с . 7.6. Схема жидкостных потоков в одноканальном проточно-инжекционном анализаторе.В ПИА обычно используют перистальтические насосы с круго­вым движением прижимных роликов (см. рис. 7.5). Они позволяютрегулировать скорость потока в пределах от 0,0005 до 40 мл/мин.Для ввода пробы используют вентили, аналогичные применяемым вВЭЖХ. Объемы вводимого раствора пробы обычно составляют от10 до 30 мкл.Перемешивание растворов реагентов и пробы происходит поддействием конвекции и диффузии. Полного перемешивания при этомобычно не достигается, и сигнал имеет форму пика, а не плато(рис. 7.7).Обычно детектирование осуществляют фотометрическим мето­дом.

Определять содержание вещества можно как по площади, так иешшио-to.7.1. Механизация и автоматизация лабораторий 159по высоте пика. Соответствующим способом необходимо проводитьи градуировку. В методе ПИА не требуется полного завершения ре­акции, поэтому производительность метода очень высока — до 100и более анализов в час (рис. 7.8).плато/~~Л/ЛА \/\\\\\\увеличение объема? л " пробы/ввод пробы/IlVw\VWb;--.... WвремяР и с . 7.7.

Влияние объема пробы на форму и величину сигнала в ПИА.В жидкостных системах для ПИАиспользуют очень узкие трубки с диаме­тром, обычно не превышающим 0, 5 мм.Скорость потока необходимо устана­вливать очень точно, чтобы обеспечитьвоспроизводимое размывание зон вслед­ствие диффузии. Размывание зон ха­рактеризуют величиной дисперсии D.Она равна отношению концентрациианализируемого раствора со к концен­трации с в максимуме пика:времяР и с . 7.8.

Сигналы детекторапри ПИА проб возрастающейконцентрации. Каждую пробуанализируют трижды.Dсо(7.1)Дисперсия, равная единице, соответ­ствует сигналу, имеющему форму плато(рис. 7.7). Это возможно лишь в случае,если в потоке не происходит ни переме­шивания зоны продукта реакции с окружающей жидкостью, ни раз­бавления анализируемого раствора. Однако, если реагент не содер­жится в потоке носителя, а вводится дополнительно, то разбавлениеоказывается неизбежным. Поэтому величины дисперсий в ПИА все­гда больше единицы.160 Глава 7, Автоматизация анализа и производственный анализПри увеличении как длины смесительной спирали, так и ско­рости потока дисперсия возрастает. При этом вследствие конвек­ции и диффузии изменяется также форма пика(из исходной пря­моугольной она становится размытой) и увеличивается его ширина(рис.

7.9).источник дисперсииотсутствуетконвекцияконвекция ирадиальная диффузиядиффузияi-сигнал,концентрациясовремявремявремявремяРис. 7.9. Влияние конвекции и диффузии на концентрационный профильзоны определяемого вещества и форму сигнала детектора.В ходе дальнейшего развития ПИА стало возможным дополни­тельно уменьшить объемы вводимой пробы. Получили распростра­нение и другие методы детектирования — потенциометрический сиспользованием ИСЭ, атомно-эмиссионный с ИСП, атомно-абсорбционный. Перенесение обычной методики химического анализа впроточно-инжекционный вариант, как правило, требует специаль­ного дополнительного исследования.

Непосредственно в ходе проточно-инжекционного анализа можно осуществить множество ви­дов пробоподготовки (табл. 7.2). В табл. 7.3 указаны некоторые стан­дартизованные методики анализа, осуществляемые при помощи ПИА.Т а б л и ц а 7.2.Виды пробоподготовки, осуществляемые в ходе ПИА.Вид пробоподготовкиПрименениеУстановление рНкак правило, требуется всегдаРазложение под действием УФили микроволнового излученияопределение цианидов, фосфатовДиализанализ окрашенных растворов, отделе­ние матрицыОтгонкаотделение определяемогоили матрицыЭкстракция, ионный обменотделение матрицы, концентрированиеРазбавлениеанализ концентрированных растворовкомпонентаВ качестве примера рассмотрим определение анионных поверх­ностно-активных веществ (ПАВ) — сульфонатов и сульфатов —Б О Д 8 К 6 4«7.1.

Механизация и автоматизациялабораторийпри помощи красителя метиленового голубого (хло­,CH, рида метилтиониния). Этаметодика используется дляоценки эффективности био­логической очистки сточ­Рис. 7.10. Одна из мезомерных форм мети- ных вод на очистных со­ленового голубого — реагента для опреде­оружениях.

Катионный кра­ления анионных поверхностно-активных ве­ситель метиленовый голубойществ.(рис. 7.10) образует с анион­ными ПАВ ионный ассоциат, экстрагируемый хлороформом. Егоконцентрацию можно определить фотометрически при 650 нм.Таблица 7.3.Методики проточно-инжекционного анализа, включенные встандарты Германии.Определяемый компонентДиапазонконцентра­ций, мг/лМетод, реагентыСтандартАммиак0,1-10Бертло (газоваядиффузия)DlN 38406 E 23Нитриты0, 01-1реакция ГриссаDIN 38405 D 28Нитраты0,1-15Cd-редуктор,реакция ГриссаDIN 38405 D 28Общий азот0, 02-4восстановление/окисление, реакцияГриссаISO CD 11905Хлориды10-500ИСЭ, тиоцианатготовитсяФенольный индекс0,01-14-аминоантипиринготовитсяЦианиды0,01-1хлорамин T, барби­туратготовитсяНа рис.

7.11 схематически изображена проточно-инжекционнаяустановка для определения анионных ПАВ. Пробу вводят в потокносителя, представляющего собой дегазированную воду. Растворреагента (метиленовый голубой в метаноле при рН 7 — фосфатныйбуфер) подается отдельным потоком. Органическую фазу (хлоро­форм) закачивают в поток воды и приводят к равновесию с воднометанольной фазой, содержащей пробу и реагент, в экстракционнойспирали. Органическую фазу отделяют в сепараторе и измеряютсигнал при помощи фотометрического детектора.Часто возникает вопрос, какой из двух проточных методов —НПА или ПИА — использовать для решения той или иной зада­чи.

Как правило, выбор определяется лишь необходимым числом6—1150162Глава 7. Автоматизацияанализа и производственныйанализанализов и временем, отводимым для них. Некоторую роль можетиграть и природа определяемого вещества, а также состав матри­цы. В целом метод ПИА предпочтительнее для выполнения неболь­ших серий анализов, поскольку в ПИА перенастроить оборудованиедля выполнения другой методики проще, чем в НПА. Для выполне­ния же большой серии стандартных анализов, а также достижениямаксимально возможной автоматизации процесса лучше использо­вать НПА. Этот метод более производительный ввиду возможно­сти выполнения одновременных параллельных анализов при помо­щи многоканальных анализаторов.

Часто метод НПА оказывается ичувствительнее, чем ПИА, поскольку сегментация потока пузырь­ками воздуха уменьшает дисперсию и размывание пиков. Однакопри использовании предварительного концентрирования, применя­емого, например, в виде экстракции хлороформом при определениифенольного индекса, метод ПИА по чувствительности может пре­взойти НПА.инжекторсмесительная экстракционнаяспиральспиральводная фазаAVV-V/vV^сепараторреагентвода -вода• хлороформдетекторР и с . 7.11.

Устройство для проточно-инжекционного определения анион­ных ПАВ при помощи метиленового голубого и экстракции хло­роформом.Центрифужные анализаторыМетоды проточного анализа — НПА и ПИА — позволяют, как пра­вило, осуществлять лишь последовательный анализ проб. Если тре­буемое время анализа достаточно велико как, например в кинетиче­ском методе, то это обстоятельство не позволяет достичь высокойпроизводительности. Поэтому разработаны специальные анализа­торы, предназначенные для одновременного анализа целой сериипроб. Смешение растворов всех проб с раствором реагента в нихпроизводится одновременно.

Такие анализаторы находят примене­ние в медицинских лабораториях для выполнения анализов кинети­ческими методами.Конструктивно параллельный анализатор устроен в виде цен­трифуги (рис. 7.12). Держатель для проб имеет форму диска и со­держит множество гнезд, расположенных по периметру.

Каждое«№.>**.7.1. Механизация и автоматизация лабораторий 163гнездо имеет отсеки для раствора реагента и пробы. Перед началоманализа отсеки заполняют соответствующими растворами, а затемна короткое время приводят диск во вращение со скоростью око­ло 350 оборотов в минуту при помощи центрифуги. При этом поддействием центробежной силы растворы в каждом гнезде одновре­менно перемешиваются и поступают в фотометрическую ячейку.Иногда для ускорения перемешивания используют поток воздуха.После этого в каждой ячейке возможно измерить скорость хими­ческой реакции при помощи фотометрической индикации любымдоступным способом — методом фиксированного времени или понаклону начального участка кинетической кривой (раздел 2.7).ось вращенияпсобадетектор,,-"'фотометрическаяячейка> кварцевые окошкиГисточник светаР и с .

7.12. Центрифужный анализатор для одновременного анализа не­скольких проб кинетическим методом.Такие анализаторы особенно часто используют для определенияферментов. В отличие от традиционного варианта ферментативныхметодов, применяемого для определения субстратов, здесь изучаютзависимость скорости реакции от концентрации фермента, а не суб­страта.Элементные анализаторыВ органической химии элементный анализ был и остается одним изосновных методов определения состава молекул. Разработаны мето­дики определения всех элементов, которые могут входить в составорганических веществ.

Однако в автоматическом режиме чаще все­го определяют лишь важнейшие из них, а именно углерод, водо­род, азот, а также кислород и серу. В автоматических элементныханализаторах (так называемых CHN-анализаторах) пробу сжига­ют, образующиеся газы разделяют газо-хроматографическим илиадсорбционным методом и определяют, используя обычно детектортеплопроводности (катарометр).164 Глава 7. Автоматизация анализа и производственный анализвыход газатрубка длясожженияток гелияи кислорода"ток гелиявентиликонверторводыреакционнаятрубкаловушкадетекторкатарометрвыход газаTTР и с . 7.13.

Характеристики

Список файлов книги