Диссертация (1150273), страница 6
Текст из файла (страница 6)
К восьмиходовому крану-переключателю были подключеныдва шланга одинаковой длины К1 и К2, объединенные в смесительной спиралиК3. Ротор крана-переключателя (пунктирный контур) принимал позицию 1-8после поворота на 45° против часовой стрелки по отношению к статору(сплошнойконтур).Изменяяположениякрана-переключателя,проба,стандартный раствор или носитель подавались в шланги К1 и К2 вопределённом порядке и смешивались в смесительной спирали К3. После этого,растворы состава, соответствующего одному из градуировочных растворов,направлялись в детектор. На рисунке 20 представлена форма аналитическогосигнала, получаемого детектором в зависимости от состава сегментов всмесительной спирали.В 1 положении крана только поток носителя подается в детектор.
Послеповорота на 45° против часовой стрелки (положение 2), проба со скоростью p иноситель со скоростью q смешивались в смесительной спирали и направлялисьв детектор, при этом регистрировалось значение сигнала А4. При последующемповороте крана в положение 3 через спираль в детектор подавалисьстандартный раствор со скоростью p и носитель со скоростью q, значениеаналитического сигнала соответствовало А1. Аналогичным образом, изменяяположение крана, получают значения аналитического сигнала А0, А2, А3, А5, А6.Рисунок 20. Формааналитического сигналаНПА.34При одном цикле анализа регистрируют 6 пиков. Полная схемаградуировки включает в себя 5 циклов.Другой разновидностью реализации МКГ на принципах проточныхметодовсталасхемапроточногоинжекционногоанализа(ПИА),представленная на рисунке 21 [120]. Перистальтический насос использовалсядля прокачивания потоков носителя, пробы и стандартного раствора соскоростями p и q (p>q) соответственно.
В двухходовом кране-переключателе свосемью портами находятся удерживающие петли α, β, γ, δ. При этом кранимеет 2 положения, в зависимости от положения ротора относительно статора,при повороте на 45° против часовой стрелки.Рисунок 21. СхемаПИА дляавтоматизации методакомбинированныхградуировок. [120].В начале цикла кран находится в положении 1, проба и стандартныйраствор с помощью насоса подаются непрерывным потоком на сброс, в товремя как раствор-носитель подается через каналы К1 и К2 в детектор. Припереключении крана в положение 2 петли α и β заполняются пробой истандартным раствором, затем кран переключается обратно в положение 1,стандартный раствор и проба инжектируются в потоки носителя, которыепроходя через каналы К1 и К2 со скоростями p и q соответственно,смешиваются в смесительной спирали К3, а затем направляются в детектор.
Всяпроцедура градуировки занимает пять циклов, т.е. кран переключатель меняетсвое положение из 1 во 2 и обратно пять раз. Таким образом, можно получить 7значений аналитического сигнала А0 – А6, что показано на рисунке 22.35Рисунок22.ФормааналитическогосигналадляПИА.МКГбылтакжеосуществленнапринципахпоследовательногоинжекционного анализа (SIA). Схема анализа представлена на рисунке 23 [122].Рисунок 23. Схема SIAдля автоматизацииметодакомбинированныхградуировок [122].Данная схема анализа позволяет ограничивать сегменты растворовпузырьками воздуха для предотвращения смешения сегментов, воздухудаляется перед детектором. С помощью перистальтического насоса, которыйпрокачивает раствор носителя, проталкивающего сегменты из удерживающейспирали в детектор. Шприцевой насос необходим для точного введенияобразца, пробы, стандартного раствора и носителя в удерживающую спираль, атакже для аспирации пузырьки воздуха, ограничивающих образующиесясегменты.10-ходовойкран-переключательнаправляетсоответствующиерастворы через каналы 2, 3, 4, 5, 7 или воздух через каналы 1 или 6 вудерживающую спираль, а затем через канал 10 подготовленный сегментподается в детектор.
Растворы после шприцевого насоса или после36перистальтического насоса подаются через 6 ходовой распределительный кранв удерживающую спираль. На первом этапе процедуры градуировки пузыреквоздуха объемом υвозд инжектировался с помощью шприцевого насоса. Затемтри одинаковые порции пробы, стандартного раствора и носителя объемом qподавались в удерживающую спираль.
Общий объем сегмента составляет 3q.Для того, чтобы разбавить пробу до степени разбавления P или Q, подаютсядополнительно одна или две порции разбавителя (p = 2q). Таким же образомразбавляется стандартный раствор и поток носителя. Общая схема градуировкипредставлена на рисунке 24.Рисунок 24.
Порядок подачисегментов в систему SIA. S – проба,С – носитель, St – стандартныйрасвор.Для того чтобы увеличить степень перекрывания сегментов, растворыотбирали последовательно, затем процесс интенсифицировали в удерживающейспирали за счет реверса насоса. После изменения положения кранапереключателя, поток носителя направляет гомогенный сегмент в загрузочнуюспираль. После промывки удерживающей спирали раствором носителя, частьсегмента направляется через смесительную спираль в детектор.В случае НПА аналитический сигнал постоянен в течение относительнодлительного времени, что делает измерение простым и похожим настационарную схему анализа. По этой причине данный подход привлекателендаже для тех аналитиков, кто мало знаком с проточными методами анализа.37Тем не менее, основным недостатком является необходимость сохранятьскорости четырех потоков растворов постоянной (p или q) в течениедлительного времени, что может быть затруднено на практике.
Тем не менее,схема анализа позволяет получать результаты с высокой точностью ипрецизионностью, достаточно быстро и с низким расходом растворов.Система ПИА позволяет реализовать МКГ относительно быстро иполучить очень точные результаты. Кроме того, в этом случае процедуракалибровки очень проста за счет всего двух позиций крана. Тем не менее,получаемый аналитический сигнал трудно интерпретировать, поскольку шестьхарактерных плато часто очень короткие.
Другим недостатком этой системыявляется относительно большой объем пробы.В случае если объем пробы ограничен, схема SIA является наиболееподходящей. При этом потребление пробы и стандартного раствора в 10 разменьше чем в ПИА или НПА. Однако гидравлическая схема SIA являетсядостаточно сложной, что ограничивает ее возможности в аналитическойпрактике.38ЗаключениеОсновнымистадиямихимическогоанализаявляютсяпробоотбор,пробоподготовка, измерение аналитического сигнала и обработка полученныхрезультатов.Актуальнойзадачейявляетсякомплекснаяавтоматизацияхимического анализа, предполагающая выполнение его стадий с помощьюнадежных инструментальных аналитических систем.Дляавтоматизацииметодикхимическогоанализаширокоераспространение нашли проточные методы, позволяющие не только сократитьрасход проб и используемых реагентов для анализа, но и в целом сделать егоболееэкспрессным.Принципстрогогопостоянствавсехфизическихпараметров проточных систем (диаметр каналов гидравлической схемы,скорости потоков и температура) обеспечивает высокую воспроизводимостьрезультатов анализа.
Отмеченные достоинства проточных методов анализапривели к их широкому внедрению в аналитическую практику. Перспективнымнаправлением является разработка способов реализации ЖМЭ в условияхпроточного анализа. ЖМЭ обладает рядом преимуществ по сравнению страдиционнымиметодамиэкстракции:простотаинструментальногоисполнения, низкая стоимость, низкий расход растворителей, высокая скоростьэкстракции и высокая степень извлечения.Из обзора литературы можно сделать вывод, что МЭДЭ является наиболееадекватным методом при его адаптации в проточном анализе. В этом случаеметод реализуется при простой инжекции смеси экстрагента и полярногорастворителя в водную фазу с помощью стандартных шприцевых насосов.
Этавозможностьбылареализованавусловияхдиффузно-конвективногопроточного метода (ПИА и SIA), где образование аналитических формпроисходит под действием диффузии и конвекции. Новые возможности дляавтоматизации МЭДЭ открывает циклический инжекционный анализ, схемакоторого включает образование аналитических форм при перемешивании зонпотоком газовой фазы, которая может быть дополнительно использована для39интенсификации массообмена и разделения фаз. Эта возможность в практикепроточного анализа еще не была реализована.
Следует отметить, чтоавтоматизированный вариант МЭДЭ газовой фазой, образующейся в результатехимической реакции, в литературе не представлен.Одним из ограничений ЖМЭ может быть непригодность используемогоэкстрагента для конечного метода детектирования. В ручных методиках длярешения этой проблемы после выделения фазы экстракта осуществляют заменурастворителя путем испарения экстрагента с последующим растворениеманалита в подходящем растворителе.
По сути это стандартная процедура,используемая для ВЭЖХ, потенциометрии и др. методов анализа. В этомслучае капельная ЖМЭ наиболее адекватна описанной схеме, т.к. объемэкстрагента минимален. Литературных данных, описывающих возможностьавтоматизации ЖМЭ с заменой растворителя, не было найдено. С этой точкизрения важной задачей является поиск условий автоматизации описаннойпроцедуры пробоподготовки. Наиболее подходящим методом для решенияданной задачи является ЦИА, т.к. его аэрогидравлическая схема включаетсоединенную с атмосферой смесительную камеру, что позволяет осуществлятьпроцесс испарения органической фазы.ЖМЭ практически непригодна для выделения аналитических форм,обладающих преимущественной растворимостью в водной фазе.
В этом случаеиспользуют альтернативные методы разделения и концентрирования илидругие подходы, которые позволяют учесть мешающее влияние матрицыпробы. Одним из универсальных решений при спектральном детектированииявляется МКГ, представляющий собой комбинацию метода градуировочногографика и метода стандартных добавок. Сочетание ЦИА и МКГ позволитсущественно упростить реализацию последнего, а, следовательно, сделатьметод более доступным в аналитической практике.40Глава 2. Методика экспериментальных исследований2.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
