14.3. Застосування оптичних методів в автоматизованому аналізі об’єктів довкілля

Спектрофотометричні методи. Для виконання аналізу оптичними методами аналізатор мусить мати проточну кювету. Прикладом методу дискретного автоматичного аналізу є визначення загальної твердості води титруванням розчином ЕДТА з індикатором хромогеном чорним Т. Фотометрично фіксується перехід забарвлення з винно-червоного для комплексу металу з індикатором у синій самого індикатора і при цьому припиняється автоматичне подавання розчину ЕДТА з бюретки.

Можна застосовувати метод, коли одночасно проводиться вимірювання оптичної густини на різних довжинах хвиль. Це дає можливість одночасно визначати декілька речовин і тим самим збільшити експресність аналізу.

Спектрофотометричним методом в ультрафіолетовому діапазоні випромінювання визначають вміст NO у повітрі. Як джерело випромінювання використовують лампу, вакуумовану до 5 мПа, в якій суміш азоту і кисню взаємодіє (N₂+O₂ 2NO), а утворений NO переходить у збуджений стан і випромінює характеристичне випромінювання. Випромінювання в діапазоні 224-228,5 нм поглинається молекулами NO, які є в потоці повітря. Під кюветою для вимірювання поміщають нагрівач, який підтримує постійну температуру, а отже і постійний тиск повітря.

За інфрачервоним спектром поглинання смуг коливання груп -СН₂-, СН₃- визначають у воді вміст нафтопродуктів.

Методом ІЧ- спектроскопії визначають вміст СО у повітрі. В аналізаторі є два канали: через один поступає потік досліджуваного газу, через другий – азоту. На потік газу діють ІЧ-випромінюванням, частота якого відповідає коливанню в молекулі С=О. У потоці N₂ не відбувається поглинання, а в потоці газу за поглинанням СО можна визначити його концентрацію. Особливістю використання ІЧ-випромінювання є те, що воно перетворюється у теплову енергію, різну в обох потоках, і це призводить до зміни тиску газів. На визначення може впливати коливання температури, тому вся система знаходиться в умовах термостатування, усувають СО₂ з повітря. Якщо у приймачі газів помістити мембрану і сполучити з мікрофоном, то можна одержати звуковий сигнал, яким вказує на появу СО у повітрі.

Полуменево-фотометричні методи використовують для виявлення слідових кількостей речовини.

Схема автоматичного аналізатора для одночасного визначення фосфату та калію у пробах показана на рис.14.5.

Рис.14.5. Схема автоматичного аналізатора для одночасного визначення фосфату фотометричним та калію полуменево-фотометричного методом; 1 – зливання розчину.

Калій у рідкій пробі визначають методом емісійної полуменевої фотометрії; фосфат – фотометричним методом у формі сполуки Na₅[PVMo₁₁O₄₀] жовтого кольору при l=410 нм. Для аналізу рідку пробу розділяють на два потоки і подають у суміші з повітрям. Для фотометричного визначення потік проби і реагента змішується і переміщається значно повільніше, ніж потік для атомно-емісійного визначення. Реєстратор записує величини оптичної густини та інтенсивності випромінювання у вигляді піків, висота (площа) яких пропорційна до концентрації інгредієнтів.

Хемілюмінесцентним методом визначають вміст NO і NO₂ у повітрі. Для цього повітря пропускають двома потоками. Автоматичний аналізатор містить додаткові блоки: генератор високої напруги та озонатор, у якому з кисню утворюється озон.

перший потік проходить через реакційну камеру, у якій відбувається взаємодія, що супроводжується люмінесценцією:

NO + O₃®NO₂* +O₂,

NO₂*® NO₂ + hn.

Інтенсивність випромінювання є пропорційна до концентрації NO в потоці.

Для того, щоб визначити вміст NO₂ у повітрі, застосовують другий канал, в якому під впливом високої температури відбувається розклад

2NO₂®2NO+O₂.

Утворений в цьому каналі NO визначають аналогічно, як і в першому каналі, пропускаючи через реакційну камеру з озоном.