Ю.А. Золотов - Методы химического анализа (Основы аналитической химии, том 2) (1110130), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Рис. 16.9. Концентрационные про- Подходы, лежащие в основе про- фили изменения коэффициента точных методов анализа, позволяют дисперсии (12) при ограниченной (а), с дней (6) я большой (в) дисавтоматизировать практически все ме- ( ) Рядн (6) персии толы анализа, связанные с «мокрои» химией. Реализация этих методов обеспечивает высокую производительность анализов до 200 проб в час, при этом расходы пробы и реагентов на одно определение составляют ение составляют 10 — 50 мкл. Работа в закрытой системе в автоматизированном режиме практически исключает контакт оператора с опасными (токсичными или радиоактивными) веществами и позволяет использовать реакции с неустойчивыми химическими соединениями.
Строгое постоянспю всех физических параметров систем дает возможность контролировать условия реакций. Минимизациа ручного труда позволяет достичь высокой воспроизводимости Результатов: значения относительного стандартного отклонения составляют 0,01 — 0,05, Успех использования этих методов существенно зависит от выбора методики анализа и конструкции потокораспределительной системы. Из-за универсальности подхода проточные методы охватывают многие 415 сферы приложения от массового лабораторного анализа до создания систем автоматизированного контроля технологических процессов. Приборы для ПА. Развитие ПА базируется как на успехах собственно аналитической химии, так и в значительной мере на достижениях аналитического приборостроения.
Приборы для ПА позволяют осуществлять в потоке в автоматическом режиме многие операции химического анализа: отбор пробы, введение ее в поток носителя (реагента), физическую и химическую подготовку пробы, детектирование и запись сигнала, математическую обработку данных. Проточные системы обычно включают один нли несколько насосов; устройство для отбора пробы и ее инжекции в движущийся поток жидкости; аналитический модуль, основу которого составляет потокораспределительная система — совокупносп* бо, тру к, определенным образом соединенных между собой, с узлом ввода пробы и детектором, а также содержащая смесительные спирали, реакторы и другие устройства; детектор с проточной ячейкой. Функщюнирование проточных систем и сбор данных обеспечивает компьютер.
Наибольшее распространение получили многоканальные перистальтические насосы с рабочим давлением не более 0,1 МПа. Они могут обеспечить различную скорость в различных каналах системы за счет использования трубок с разным внутренним диаметром, они недороги и удобны в эксплуатации. Успех развития новых вариантов проточных методов анализа в значительной степени был связан с созданием надежных шприцевых насосов и многоходовых кранов. Для выполнения различных операций подготовки пробы непосредственно в потоке потокораспределительной системы включают смесительные (реакционные) спирали, химические реакторы различных типов (колонки с восстановителями или окислителями), иммобилизованными реагентами, в том числе ферментами, устройства для осуществления диапиза, жидкостной экстразщии, сорбщюнного разделения и концентрирования и прочих методов.
Для интенсификации процессов и химических реакций используют водяные бани, устройства для УФ-облучения и микроволновые печи. Для детектирования в ПА используют саыые разнообразные оптические (спектрофотометрия, флуоресценция, пламенная атомно-абсорбционная спектроскопия, атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой) и электрохимические (амперометрия, ионометрия и инверсионная вольтамперометрия) методы анализа (табл. 16.3).
На выбор метода детектирования ПА не накладывает каких-либо принципиальных ограничений. К идеальному детектору в ПИА предъявлвотся следующие требования: быстродействие (время отклика не более 5 с); низкий шум и высокая чувствительность; воспроизводимость и стабильность отклика„линейная зависимость сигнала от концентраци б нтрации о разца; селективность; миниатюрносп* и простота конструкции. Полностью всем 416 этим требованиям не отвечает ни один из известных детекторов, и выбор метода детектирования зависит главным образом от аналитического на- значения системы. Т а 6л и ц а 16 3. Способы детектирования в претечиых методах анализа Метод Способы детектирования Непрерывный проточный анализ с сегмеити ванным потоком Спекгрофетеметрнческий, пюминес- пеншый Проточно-инжекциониый анализ Спектроскопические (спектрефотомет- рический, в том числе с использовани- ем лиодвей линейки, люминесцептный, атомие-абсербцяепиый с пламенной и эпектротермическей атомизацией, атомно-эмиссионный, в тем числе л с явдуктввно связанной плазмой) Эпектрохимические (иоиомегрический, кенпуатеметрический, всльтамперо- и ический Последовательный явжекцноиный анализ Спектроскопические (спектрофетомет- рическяй, в том числе с использовани- ем дяодпей линейки), ИК- спектроскеппя, пюмпнесцепгвый.
атомио-абсорбциепиый с пламенной я электретермической атемизацней, атомно-эмиссионный, в том числе и с индукгивно связанной плазмой Электрехимическле (иопеметрическяй, кендуатометрическвй, вепьтамперо- метрический) Радиохимический Спекгрефетеме2рический Люмипесцептнь2й Вопьтампереме2рнческий Радиохимический Анализ с плжекпией частиц Спе о отец пческий Эле ояижекцяениый анализ Оптические детекторы. Для селективного определения различных веществ можно применять фстометрические детекторы. Обычно перед детектированием в потоке проводят реакцию определяемого компонента с одним или несколькими реагевтами, приводящую к образованию окрашенных соединений.
Типичная проточная кювета имеет объем 3 — 40 мкл и длину оптического пути 10 мм. При этом луч света может проходить через кювету как в аксиальном, так и в радиальном направлениях. Первый вариант предпочппельнее и используется чюце (рис. 16.10, а). 27 — 43 12 417 1, б 6' Рис. 16.10. П рииципиальиая схема оптического детектирования в потоке: а — спектрофотометрнческое; 6 — флуориметрическое, в — пламенное атомно-абсо бциониое; иие; 1, — аолученне флуоресценции О писано применение одно- и двухлучевых фотометров но на б интерес представляют детекторы на основе фотодиодной линейки.
Для высокочувствительного определения органических веществ, в том числе биологически активных, часто используют флуоресцентные детекторы. Интенсивность люминесценции измеряется под прямым углом к н авленню движения потока (рис. 16.10, б). Для определения неорганических соединений часто используют ПИА в сочетании с пламенной атомноабсорбционной спектроскопией (рис. !6.!О, в) и атомно-эмиссионной спектроскопией с индуктивно связанной плазмой. Такое сочетание позволяет расширить область применения и улучшить метрологические характеристики (воспроизводимость и правильность) таких спектромегрических определений. Разработаны специальные проточные ячейки для тв дофазно-спектрографического детектирования в варианте последовательного анализа с инжекцией частиц.
Э л е к т р о х и м и ч е с к и е д е т е к т о р ы. Доля электрохимических методов детектирования в ПИА возрастает из-за достаточной простоты и надежности конструкции электрохимических детекторов, их быстродействия и широкого диапазона определяемых со ср . Наибо содержании.
Наибольшее распространение получили проточно-инжекционная вольтамп ом амп ом ер етрия и особенно ионометрия. Возможно использование электрохимических ячеек различной конструкции: когда сенсорный слой является частью трубопровода (рис. 16.1!, а); каскадного типа с чувствительной «отражающей стенкой» (рис. 16.11„6) и с проволочным эле оГоис, в). Возможность проведения операций пробоподгот очным электророц е непрерывного движения зоны образца к детектору — одно из важнейших достоинств.
Для повышения чувствительности и селективно- 418 Рис, 16.11. Принципиальная схема злектрохимического детектирования в пото- ке (Я вЂ” чувствительный слой): о — чувствительный слой является частью трубопровода; б — ячейки каскад- ного типа; в — ячейки с проволочным сеисором сти определения веществ в потоке реализованы различные методы концентрирования и разделения. Их классификация по природе фаз, между которыми происходит массообмен,приведена в табл. !6.4. Т а 6 л и ц а 16.4. Классификация методов (приемов) разделения и концентрирования, иепользуемыг, в проточных методах анализа Фазы, межяу впорыми происходит ьмссоперенос Метод (прием) концентри- рованна/разделения Проточный метод анализа Жидкость — газ Газовая диффузия; генера- ция гидридов; генерация холодного пара Жидкость— жидкосп, Жидкостная экстракция; дналнз Жидкость — твердое тело 4!9 Осаждение — соосакдеииерастаореиие; сорбция; твердофазиая экстракция; осуществление гетерогенных реакций (окислеиия — восстановления, комплексообразоаания, фермеитных и им.
ологическнх Непрерывный проточ- ный анализ с сегиевти- роааииым потоком Проточно-инжекциои- иый анализ, последова- тельный иижекциоииый анализ Непрерывный проточ- ный аналю с сегменти- роваииым потоком Проточно-иижекцион- ный анализ, последова- тельный иижекциояный анализ Непрерывный проточный анализ с сегмеатироааииым потоком Проточно-ннжекцноиный анализ, последовательный инжекциоивый анализ, анализ с нвжекцией частиц В целом прибо ы ПИ темы р для А не отличаются особой сложность .
С для проточно-инжекционного анализа жносгью. ис имекпцегося в лаборатории с " б часто мо на ии серииного о орудования. Роль комль пьютерной ходимосгью ого ко о а чрезвыч о важна в связи с необ и остью строго контролировать все параметры системы, коо дини вать работу отдельных блоков. Рвали зацил современных вариантов проточных мего вательного инж методов — последоинжекционного анализа и последовател ьного анализа с инекциеи частиц — требует специального фирменного обо дования программного обеспечения.
орудования и В настоящее время лидером в производстве бо методов анализа, включая современные ва при ров для проточных 1пс., США; обо овани енные варианты, является Р1А)аб 1па1г, орудование для проточно-инжекционного анап ется и в России. анализа выпуска- 16.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
