Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные методы исследования очистки сточных вод. Учебное пособие для лекционных и лабораторных занятий магистрантов специальности 270800 «Строител
.pdf
Статический вариант парофазного анализа позволяет определять летучие
примеси на уровне мкг/мл, динамический - на уровне мкг/л, рисунок 3.14.
Предварительная обработка пробы (высаливание примесей сульфатом натрия
или изменение рН пробы) часто увеличивает чувствительность и
воспроизводимость результатов анализа.
Рисунок 3.14. Установка парофазного анализа
Рисунок 3.15. Установка HotBlock , для термического (различных
температурах) разложения проб
Современные методы анализа проб воды, приложение 3
Основы законодательства в сфере обеспечения единства измерений,
определяются Федеральными законами: от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об
обеспечении единства измерений (в ред. Федеральных законов от 18.07.2011
N 242-ФЗ, от 30.11.2011 N 347-ФЗ, от 28.07.2012 N 133-ФЗ)[75], который был
введен в действие с 01.01.1994, и от 27.12.2002 № 184-ФЗ «О техническом
61
регулировании», введенным в действие с 27.06.2003в ред. Федеральных
законов от 09.05.2005 N45-ФЗ,от 23.07.2013 N 238-ФЗ)[36].
К результатам измерений в сферах распространения государственного
метрологического контроля и надзора, предъявляются определенные
требования, основными из которых являются следующие:
– результаты измерений должны быть выражены в установленных
физических единицах;
– погрешность каждого результата должна быть известна;
– погрешность не должна превышать установленных норм погрешности.
Нормативным документом ГОСТ Р ИСО 57725-2- 2002 «Точность
(правильность) прецезиозность методов и результатов измерений. (Части 1-6)»
[76], предъявляются требования воспроизводимости и сопоставимости
результатов.
Загрязнители обычно присутствуют в воде на уровне следов в диапазоне
от 1 мкг/л (1ррв) до 1 нг/л (1рр t ). Пределы обнаружения большинства
методов близки к значениям предельно допустимых концентраций, поэтому
для определения примесей требуется самая высокая чувствительность
аналитических приборов.
Задача выбора оптимальной аналитической методики и прибора в
мониторинге решается с учетом типа определяемых веществ и требуемых
пределов обнаружения.
Методы анализа, используемые в современных лабораториях,
занимающихся контролем окружающей среды, включают:
Различные варианты оптических методов анализа (например,
спектрофотометрия в видимой УФ- и ИК-областях, атомно-абсорбционная и
эмиссионная спектрометрия).
Надежные многофункциональные ИК-Фурье спектрометры для рутинных
и исследовательских задач.
62
Все ИК-Фурье спектрометры построены с использованием неюстируемой
оптики "pinned-in-place" и работают под управленим программного комплекса
OMNIC, рисунок 3.16.
Рисунок 3.16. ИК-Фурье спектрометры, Производитель: Thermo
Scientifc
Отлично зарекомендовавшая себя система, использующая два
монохроматора (для возбуждающего излучения и для эмиссии), получила
дальнейшее развитие в приборе Lumina.
Разрешение обоих монохроматоров 0.5 нм позволяет исследовать спектры
с весьма узкими полосами, а большой выбор приставок и приспособлений
облегчает постановку эксперимента.
Рисунок 3.17. Анализатор Antaris Method Development System
63
Анализатор Antaris Method Development System, рисунки 3.17.и 3.18.,
может поставляться с любым набором следующих блоков:
- кюветное отделение для анализа жидкостей (режим пропускания);
- интегрирующая сфера для анализа порошков,
таблеток и лиофилизованных препаратов (режим диффузного отражения
и пропускания);
- выносной волоконно-оптический зонд SabIR для анализа веществ
непосредственно в таре (режим отражения), возможно применение любых
зондов с SMA-коннекторами; считыватель штрих-кода.
Возможен анализ непосредственно в стеклянной или полимерной
упаковке: блистерах, ампулах, флаконах и мешках.
Рисунок 3.18. Применение Antaris II с волоконно-оптическим зондом
для входного контроля на фармацевтическом производстве
Прибор может эксплуатироваться как в лаборатории, так и на складе
или в цехе.
64
Основные применения включают:
- контроль входного сырья на фармпредприятиях,
- контроль качества продукции,
- промежуточный контроль в процессе производства,
- обнаружение фальсификатов,
- контроль качества в розничной сети.
Спектрометры с двойным (аксиальным и радиальным) или только
радиальным наблюдением плазмы.
Рисунок 3.19. Атомный спектрометр с индуктивно связанной
плазмой
Невероятно малые размеры для ICP спектрометра – 85 х 59 х 74 см, вес 85
кг, рисунок 3.19.
Исключительная чувствительность – 10 элементов имеют пределы
обнаружения 0.001-0.01 мкг/л, 17 элементов имеют пределы обнаружения
0.01 – 0.1 мкг/л и 39 элементов имеют пределы обнаружения 0.1 - 1 мкг/л.
Эргономичный дизайн плазменного блока. Легкий доступ к горелке и
распылительной системе, быстрая замена частей. Новая разборная горелка.
Системы для работы с высоко засоленными растворами, плавиковой
кислотой, органическими растворителями и легколетучими органическими
растворителями
Конструкция спектрометра обеспечивает одновременное измерение
аналитических линий в диапазоне от 166 до 847 нм. Оптическое разрешение –
65
менее 0.007 нм на длине волны 200 нм – дает возможность анализировать
материалы с самыми сложными спектрами.
Спектрометр продувается минимальным количеством аргона или азота,
термостатируется при температуре 38ºС с точностью 0.1 ºС.
Регистрация спектра - на полупроводниковом детекторе нового
поколения CID86.
Преимущества CID детектора:
- недеструктивное считывание позволяет получить оптимальное значение
сигнал/шум;
-расширенный динамический диапазон во время одного измерения;
- абсолютная защита от перетекания заряда;
- получение полных спектров;
- высокая чувствительность;
- низкий шум;
- истинное одновременное измерение линий определяемых элементов,
линий внутреннего стандарта, матричных и мешающих элементов;
- плазменный генератор с максимальной мощностью, подводимой к
плазме – 1.6 кВт, частота - 27.12 МГц;
- 12-роликовый перистальтический насос, управляемый компьютером.
Распылительный (транспортирующий) поток регулируется вручную (в
версии 6300MFC распылительный поток управляется масс-контролером).
Уменьшенный расход аргона.
Быстрый выход на режим анализа. Автоматический анализ любого типа
образца в диапазоне концентраций от 10-7 до 100%.
Вся система управляется и контролируется программным обеспечением
iTEVA - программным обеспечением на русском языке для спектрометров с
индуктивно-связанной плазмой, совместимым с операционной системой
WINDOWS XP Pro.
66
Хроматографические методы (газовая, жидкостная, сверхкритическая),
рисунок 3.20.
Рисунок 3.20. Газовый хроматограф
Электроаналитические методы (вольтамперометрия, ионометрия и
другие).
Ни один из перечисленных методов не является универсальным,
некоторые из них пригодны для определения только органических
веществ, другие – неорганических.
Оптические методы, в частности, классические фотометрические и
спектрофотометрические методы, основанные на образовании определяемыми
компонентами окрашенных соединений с разнообразными реагентами,
издавна и широко применяются для целей мониторинга окружающей среды.
В последние десятилетия все большее значение приобретают также:
атомно-абсорбционная и эмиссионная (флуоресцентная)
спектрометрия, методы, позволяющие определить большое число
химических элементов в неорганических матрицах с крайне низкими
67
пределами обнаружения (при абсолютных содержаниях приблизительно
-14
10
нг). Повышению чувствительности определений этими методами
способствуют простейшая предварительная пробоподготовка или
концентрирование (экстракция, упаривание проб воды и т.п.).
Хроматографические методы часто оказываются незаменимыми для
идентификации и количественного определения органических веществ со
сходной структурой. При этом наиболее широко используемыми для
рутинных анализов загрязнителей окружающей среды являются газовая и
высокоэффективная жидкостная хроматография.
Газохроматографический анализ органических загрязнителей в
питьевой и сточных водах сначала основывался на использовании насадочных
колонок, позднее распространение получили и кварцевые капиллярные
колонки. Внутренний диаметр капиллярных колонок составляет обычно 0,200,75 мм, длина - 30-105 см.
Оптимальные результаты при анализе загрязнителей в воде достигаются
чаще всего при использовании капиллярных колонок с различной толщиной
пленки из метилфенилсиликонов с содержанием фенильных групп 5 и 50%.
Уязвимым местом хроматографических методик с использованием
капиллярных колонок часто становится система ввода пробы.
Системы ввода пробы можно подразделить на две группы: универсальные
и селективные.
К универсальным относятся системы ввода с делением и без деления
потока, “холодный” ввод в колонку и испарение при программировании
температуры.
При селективном вводе используют продувку с промежуточным
улавливанием в ловушке, парофазный анализ и т.д.
При использовании универсальных систем ввода в колонку поступает вся
проба полностью, при селективной инжекции вводится только определенная
фракция.
68
Результаты, получаемые при селективном вводе, являются существенно
более точными, поскольку попавшая в колонку фракция содержит только
летучие вещества, и техника при этом может быть полностью
автоматизирована.
Газохроматографические детекторы, используемые в мониторинге
загрязнителей, часто подразделяют на универсальные, откликающиеся на
каждый компонент в подвижной фазе, и селективные, реагирующие на
присутствие в подвижной фазе определенной группы веществ со сходными
химическими характеристиками.
К универсальным относятся: пламенно-ионизационный, атомно-
эмиссионный, масс-спектрометрический детекторы и инфракрасная
спектрометрия.
Селективными детекторами, используемыми в анализе воды, являются:
- электронно-захватный (селективен к веществам, содержащим атомы
галогенов),
- термоионный (селективен к азот- и фосфорсодержащим соединениям),
- фотоионизационный (селективен к ароматическим углеводородам),
- детектор по электролитической проводимости (селективен к
соединениям, содержащим атомы галогенов, серы и азота).
Минимально детектируемые количества веществ - от нанограммов до
пикограммов в секунду.
Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), рисунок
3.21., является идеальным методом для определения большого числа
термически неустойчивых соединений, которые не могут быть
проанализированы с помощью газовой хроматографии.
Объектами анализа методом жидкостной хроматографии в настоящее
время часто становятся современные агрохимикаты, в число которых входят
метилкарбонаты и фосфорорганические инсектициды, другие нелетучие
вещества.
69
Высокоэффективная жидкостная хроматография получает все большее
распространение среди других методов, применяемых в мониторинге
окружающей среды, еще и потому, что имеет блестящие перспективы в плане
автоматизации пробоподготовки.
Рисунок 3.21.Высокоэффективный жидкостный хроматограф
(ВЭЖХ)
Колонки для ВЭЖХ, которые чаще всего используют в анализах
загрязнителей окружающей среды, имеют длину 25 см и внутренний диаметр
4,6 мм, заполняются они сферическими частицами силикагеля размером 5-10
мкм с привитыми октадецильными группами.
В последние годы появились колонки с меньшим внутренним диаметром,
заполненными частицами меньшего размера. Использование таких колонок
приводит к уменьшению расхода растворителей и продолжительности
анализа, увеличению чувствительности и эффективности разделения, а также
облегчает проблему подключения колонок к спектральным детекторам.
Колонки с внутренним диаметром 3,1 мм снабжают предохранительным
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]