ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Проточно-инжекционный анализ (ПИА)Дальнейшим развитием проточных методов явилось создание в 1974 г. Пунгором и, независимо, Ружичкой метода проточно-инжекционного анализа. В этом методе определенный объем пробы, около 100 мкл, вводят в ламинарный несегментированный непрерывный поток жидкости (носителя или раствора реагента) и осуществляют детектирование приблизительно через 30 с. Первоначально поток жидкости создавали самотеком, под действием силы тяжести. Затем для этой цели стали применять высокоэффективные жидкостные насосы. По своему устройству проточно-инжекционный анализатор сходен с высокоэффективным жидкостным хроматографом без разделяющей колонки (рис. 7.6). Рис. 7.6. Схема жидкостных потоков в одноканальном gроточно-инжекционном анализаторе. В ПИА обычно используют перистальтические насосы с круговым движением прижимных роликов (см. рис. 7.5). Они позволяют регулировать скорость потока в пределах от 0,0005 до 40 мл/мин. Для ввода пробы используют вентили, аналогичные применяемым в ВЭЖХ. Объемы вводимого раствора пробы обычно составляют от 10 до 30 мкл. Перемешивание растворов реагентов и пробы происходит под действием конвекции и диффузии. Полного перемешивания при этом обычно 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 и по высоте пика. Соответствующим способом необходимо проводить и градуировку. В методе ПИА не требуется полного завершения реакции, поэтому производительность метода очень высока — до 100 и более анализов в час (рис. 7.8). Рис. 7.7. Влияние объема пробы на форму и величину сигнала в ПИА. В жидкостных системах для ПИА используют очень узкие трубки с диаметром, обычно не превышающим 0, 5 мм. Скорость потока необходимо устанавливать очень точно, чтобы обеспечить воспроизводимое размывание зон вследствие диффузии. Размывание зон характеризуют величиной дисперсии D. Она равна отношению концентрации анализируемого раствора cq к концентрации с в максимуме пика: (7.1) Рис 7.8. Сигналы детектора дисперсия, равная единице, соответствует сигналу, имеющему форму плато -при ПИА проб возрастающей концентрации. Каждую пробу анализируют трижды. (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 разбавление оказывается неизбежным. Поэтому величины дисперсий в ПИА всегда больше единицы. При 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). Рис. 7.9. Влияние конвекции и диффузии на концентрационный профиль зоны 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 с использованием ИСЭ, атомно-эмиссионный с ИСП, атомно-абсорбционный. Перенесение обычной методики химического анализа в проточно-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. Таблица 7.2. Виды пробоподготовки, осуществляемые в ходе ПИА.
В качестве примера рассмотрим определение анионных поверхностно-активных веществ (ПАВ) — сульфонатов и сульфатов — при помощи красителя метиленового голубого (хлорида метилтиониния). Эта методика используется для оценки эффективности био логической очистки сточных вод на очистных сооружениях. Катионный краситель метиленовый голубой (рис. 7.10) образует с анионными ПАВ ионный ассоциат, экстрагируемый хлороформом. Его концентрацию можно определить фотометрически при 650 нм. Рис. 7.10. Одна из мезомерных форм метиленового голубого - реагента для определения анионных поверхностно-активных веществ Таблица 7.3. Методики проточно-инжекционного анализа, включенные в стандарты Германии.
На рис. 7.11 схематически изображена проточно-инжекционная установка для определения анионных ПАВ. Пробу вводят в поток носителя, представляющего собой дегазированную воду. Раствор реагента (метиленовыи голубой в метаноле при рН 7 — фосфатный буфер) подается отдельным потоком. Органическую фазу (хлороформ) закачивают в поток воды и приводят к равновесию с водно-метанольной фазой, содержащей пробу и реагент, в экстракционной спирали. Органическую фазу отделяют в сепараторе и измеряют сигнал 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 числом анализов и временем, отводимым для них. Некоторую роль может играть и природа определяемого вещества, а также состав матрицы. В целом метод ПИА предпочтительнее для выполнения небольших серий анализов, поскольку в ПИА перенастроить оборудование для выполнения другой методики проще, чем в НПА. Для выполнения же большой серии стандартных анализов, а также достижения максимально возможной автоматизации процесса лучше использовать НПА. Этот метод более производительный ввиду возможности выполнения одновременных параллельных анализов при помощи многоканальных анализаторов. Часто метод НПА оказывается и чувствительнее, чем ПИА, поскольку сегментация потока пузырьками воздуха уменьшает дисперсию и размывание пиков. Однако при использовании предварительного концентрирования, применяемого, например, в виде экстракции хлороформом при определении фенольного индекса, метод ПИА по чувствительности может превзойти НПА. Рис. 7.11. Устройство для проточно-инжекционного определения анионных ПАВ при помощи метиленового голубого и экстракции хлороформом. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|