Подготовка проб товаров к анализу * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Объект исследования Отбор пробы Пробо- подготовка Измерение Обработка результатов Отчет Принцип анализа Метод анализа Методика анализа
Пробоподготовка занимает в среднем около 80% времени всего анализа. Методика пробоподготовки определяется способом ввода пробы в имеющийся прибор. Основной способ — это ввод жидких проб в виде аэрозоля. Имеются также системы для ввода газообразных и твердых проб, процедуры пробоподготовки для которых отличаются от процедур для жидких проб. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Пробоподготовка для систем ввода жидких проб может включать следующие этапы: Разбавление или концентрирование ; Солюбилизация; Экстракция кислотная и растворителями (часто — после комплексообразования); Фильтрация; Центрифугирование; Ионообмен; Окисление; Отгонка; Минерализация (озоление). * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Любая из указанных процедур вносит в результат анализа погрешности, оценить которые можно только теоретически и с низкой точностью. Ошибка, вносимая при взятии пробы и при пробоподготовке, намного (до трех порядков) превышает ошибку метода анализа. К сожалению, это часто упускают из вида!!! * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Практически при любом методе анализа мы определяем состав веществ, получившихся в результате пробоподготовки, а не содержавшихся в исходной пробе. От преданалитических процедур, применяемых в данной лаборатории, зависит возможность сопоставлять полученные в ней данные с результатами других лабораторий. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Подготовка проб к анализу Высушивание Разложение Отделение аналита от матрицы Концентрирование аналита Измельчение Гомогенизация
Физические приемы подготовки пробы (измельчение, гомогенизация, удаление влаги, обработка поверхности); Способы подготовки пробы для перевода ее в раствор − растворение, мокрое и сухое разложение, сплавление; Способы подготовки пробы для перевода ее в газообразную фазу (термическое разложение) : пиролиз, сухое озоление; Отделение аналита от матрицы − разделение и экстракция; Концентрирование пробы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Физические приемы подготовки пробы (измельчение, гомогенизация, удаление влаги, обработка поверхности); Способы подготовки пробы для перевода ее в раствор − растворение, мокрое и сухое разложение, сплавление; Способы подготовки пробы для перевода ее в газообразную фазу (термическое разложение): пиролиз, сухое озоление; Отделение аналита от матрицы − разделение и экстракция; Концентрирование пробы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Предназначены для быстрого и не тонкого измельчения сухих, хрупких и сыпучих материалов, мягких, волокнистых и растительных тканей, а также для материалов с большим содержанием воды. Лабораторные блендеры
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Модель HGB550 8010S 8011S LB20ES Описание 2-х литровый лабораторный блендер. Лабораторный блендер, двухскоростной, с таймером Двухскоростной блендер, без таймера Для смешивания, перемешивания, гомогенизации – регулируемая скорость вращения ножа Объем контейнера, л 2 1 1 1 Материал контейнера и ножей Нержав. сталь Нержав. сталь Нержав. сталь Нержав. сталь Скорость без пробы, об/мин 19.000 - 23.000 Две скорости: 18.000; 22.000 Две скорости: 18.000; 22.000 Регулируемая от 5000 до 22.000 Лабораторные блендеры WARING
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Вибрационная дисковая мельница Проба измельчается до требуемой аналитической тонкости. Получаемый порошок имеет наивысшую степень гомогенизации и тонкости. Материал на входе: до 15 мм. Конечная тонкость: менее 40 мкм. Объем образца: 35-150 мл Образцы для измельчения: Цемент, цементный клинкер, керамика, уголь, кокс, бетон, корунд, стекло, оксиды металлов, минералы, руды, части растений, силикаты, шлак, почвы.
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Планетарная шаровая мельница Измельчает и смешивает от мягких, среднетвердых до очень твердых, хрупких и волокнистых материалов. Используется там, где требуется самая высокая степень тонкости. Можно выполнять сухое и мокрое измельчение. Области применений: Минералы, руды, сплавы, химикаты, стекло, керамика, части растений, почвы, осадки сточных вод, бытовые и промышленные отходы, лекарственные средства, таблетки и другие материалы. Конечная тонкость: < 1 мкм, для коллоидного измельчения < 0,1 мкм.
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Подготовка проб к анализу Высушивание Разложение Отделение аналита от матрицы Концентрирование аналита Измельчение Гомогенизация
Химически связанная вода Неотъемлемая часть молекулярной и кристаллической структуры: Кристаллизационная – BaCL 2 ·H 2 O, CaSO 4 ·H 2 O и др.; Конституционная – выделяющая при разложении вещества при нагревании, например Ca(OH) 2. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Химически несвязанная вода Адсорбированная; Сорбированная; Окклюдированная. Причины : загрязнение из атмосферы или раствора. Влияющие факторы : температура и влажность окружающей среды; способ отбора и хранения проб; приемы и степень измельчения пробы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Высушивание на воздухе; Высушивание в сушильных шкафах – (105-120)°С; Высушивание в эксикаторах над влагопоглощаю-щими веществами (хлорид кальция, фосфорный ангидрид, перхлорат магния и др.); Лиофильное высушивание (в замороженном состоянии, t до -85°С) Вакуумная сушка; Сушка с использованием микроволнового излучения. 110°С в течение 1–2 часа !!! * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Гравиметрический Прямой – поглощение выделившейся воды поглотителем; Косвенный – по потере массы анализируемой пробы при ее высушивании или прокаливании. Титриметрический С использованием реагента Фишера. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Подготовка проб к анализу Высушивание Разложение Отделение аналита от матрицы Концентрирование аналита Измельчение Гомогенизация
Физические приемы подготовки пробы (измельчение, гомогенизация, удаление влаги, обработка поверхности); Способы подготовки пробы для перевода ее в раствор − растворение, мокрое и сухое разложение, сплавление ; Способы подготовки пробы для перевода ее в газообразную фазу (термическое разложение): пиролиз, сухое озоление; Отделение аналита от матрицы − разделение и экстракция; Концентрирование пробы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Выбор способа зависит от: Природы матрицы объекта; Химического состава образца; Химических свойств определяемого компонента; Цели анализа; Используемого метода анализа. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Растворители Вода; Вода+минеральные кислоты; Вода+этанол; Спирты, хлорированные углеводороды, кетоны, метанол, циклогексанон и др.; Разбавленные или концентрированные кислоты. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Кислота Растворяемый объект Примечание HCL Металлы, оксиды металлов, железные руды, карбонаты, органические амины Кислота улетучивается при нагревании HF Силикатные горные породы и минералы, стекла, керамика Удаляется при нагревании H 2 SO 4 HNO 3 (конц.) Металлы (кроме Au, Pt, Cr, Al), сплавы, сульфиды, органические соединения Окислитель H 2 SO 4 (конц.) Металлы, оксиды металлов, арсениды, органические соединения Окислитель, возможно разрушение стекла посуды HCLO 4 (конц.) Сплавы железа, нержавеющая сталь Сильный окислитель. Взрывоопасна!!! HCL+ HNO 3 (3:1) Металлы, сплавы, сульфидные руды, органические соединения Сильные окислительные свойства * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Озоление= Разложение = Минерализация =Вскрытие пробы Цель − полное разложение органических веществ пробы. Это основной метод подготовки пробы при проведении многоэлементного анализа с применением современных методов − оптических, хроматографических и потенциометрических. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
1. Матричные эффекты Что это? Несмотря на всевозможные приемы учета миминимизации этих эффектов в матобеспечении (поправки на интерференцию), избавиться от них полностью не удается. В итоге правильность результатов анализа во многом зависит от профессионализма аналитиков. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
2. Наличие углерода Независимо от того, присутствует ли он в пробе в составе органических или неорганических молекул, оказывает особенно большое влияние на результат анализа ; Спектр углерода имеет линии почти во всех аналитических областях спектров других элементов, что вызывает необходимость избавляться от него в процессе пробоподготовки путем озоления (минерализации) пробы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
3. На озоление приходится огромная доля ошибок анализа В процессе минерализации необходимо не только избавиться от углерода, но и минимизировать в пробе изменения содержания элементов, связанные с их летучестью и загрязнением. Безупречно достичь обеих этих целей почти невозможно!!! * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Это основной метод подготовки пробы при проведении многоэлементного анализа с применением современных методов − оптических, хроматографических и потенциометрических. Озоление (минерализация) пробы играет основную роль в процессе концентрирования микроэлементов в органических объектах. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
=Сожжение в кислороде (сухая минерализация, сухое озоление) Представляет собой нагревание пробы на воздухе до температуры 450-550°С в муфельной печи; Единственным реагентом при сухом озолении является кислород воздуха, при помощи которого происходит окисление органической матрицы ; Используется для определения неорганических компонентов в органических материалах. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
=Сожжение в кислороде (сухая минерализация, сухое озоление) Этапы работ * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Этапы работ 1 Влажную пробу высушивают в сушильном шкафу или на плитке, летучие растворители удаляют выпариванием на водяной бане 2 Обугливание пробы на плитке до прекращения выделения дыма +HNO 3 для молочных и растительных продуктов, биологических проб и др. 3 Пробу в кварцевых или фарфоровых чашке (тигле) помещают в муфельную печь ( 150-250°С ) и постепенно ( каждые 30 мин на 50°С ) нагревают до 450-550°С 4 Охлаждение чаши с золой + по каплям HNO 3 5 Выпаривание кислоты досуха на водяной бане и выдержка в сушильном шкафу при 140-150° 6 Помещают чашу с золой в холодную электропечь и постепенно нагревают до 300°С, выдерживают 30 мин Указанный цикл повторяют несколько раз. При наличии обугленных частиц повторяют обработку золы HNO 3 или водой. Минерализацию считают законченной при получении золы белого или слегка окрашенного цвета без обугленных частиц 7 Золу, получаемую после прокаливания, переводят в раствор с помощью кислот.
Температуры озоления некоторых продуктов * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Озоляемый продукт Температура, ° С Злаки, какао, мед 600 Мука, мучные изделия, сыр, мясо 550 Крахмал 800 Варенье, фруктовый сок, кофе, чай, сахар, орехи 525 Пряности 550-600 Молоко, сливки 500 (max.) Желатин 525-850
Совмещение в одном устройстве электрической плитки и муфельной камеры ; Возможность задания и хранения в памяти 9 программ этапов термообработки проб для каждой камеры; Процессы выпаривания и озоления управляются независимо друг от друга и могут осуществляться одновременно; Использование тиглей различного объема: кварцевых 20 и/или 65 мл и фарфоровых до 90 мл. В комплектацию печи входит: - тигли, указанного заказчиком образца: кварцевые V=20 мл (20 шт.) или кварцевые V=65 мл (12 шт.), или фарфоровые V=90 мл (10 шт.); - методическое пособие по проведению минерализации проб пищевых продуктов. - методика аттестации печи. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
=Сожжение в кислороде (сухая минерализация, сухое озоление) Преимущества Метод прост в исполнении; Применяется несложное, недефицитное, относительно дешевое и весьма производительное оборудование (муфельные печи). * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Особенности Невозможно проводить анализ галогенов, Hg, As, Cs, Ga, и Rb, которые в этих условиях теряются; Анализ щелочных металлов As, Bi, In, Р, S, Se, Sn, Тl во избежание их потери проводят только при стандартных продолжительности и температуре озоления; Имеют значение особенности материала сжигаемого образца — матрицы. От соотношения элементов и от того, в какой химической связи они находятся с другими элементами в каждой матрице, зависит степень их потери. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Недостатки Потеря (+к галогенам) высоколетучих элементов — В, Са, Cd, Ge, Pb, Sb, Те, Ti, Zn; Теряется некоторое количество элементов средней летучести − Ag, Al, Аи, Со, Сr, Си, Fe, Мп, Ni, Si, V; Время озоления для разных элементов очень различно, поэтому стандартизацию этой процедуры для всех провести невозможно.; Образование стойких нерастворимых в кислотах оксидов. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Выводы 1. Применение может сопровождаться серьезными ошибками вследствие: улетучивания элементов, их адсорбции на тиглях; загрязнения пробы материалом тигля, материалом печи, пылью из воздуха лаборатории; 2. Иногда добавляют вещества, способствующие более эффективному и быстрому окислению и предотвращающие улетучивание некоторых компонентов пробы; * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Выводы 3. В настоящее время от сухого озоления, ввиду вышеизложенного, практически отказались. Ошибки, вносимые этим методом пробоподготовки, настолько снижают воспроизводимость и правильность анализа, что получаемые результаты всегда считают сомнительными. 4. При условии жёсткой стандартизации всех манипуляций этим методом пользоваться можно ( кроме определения галогенов ). * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Использование сильных окислителей − различных кислот и их смесей − при нагревании Жидкий реагент: Окислители или восстановители; Берется в большом избытке; Повышенные требования к его чистоте. Материал посуды Из-за возможного частичного растворения используют чашки и стаканчики из: платины, фторопласта, стеклоуглерода. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Кислота Тип Концентрация, % t кипения, °С HCL Концентрированная 36−38 90 Азеотропная смесь 20 109,7 Разбавленная 4 101 HNO 3 Дымящая 96,0 84 Азеотропная смесь 69,0 121 Разбавленная 25,0 106 H 2 SO 4 Конц. (азеотроп) 98,0 339 Разбавленная 69,0 164 HCLO 4 Конц. (азеотроп) 72,4 203 Разбавленная 50,0 131 H 2 O 2 Концентрированная 30,0 107 Разбавленная 3,00 − * ‹#›
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Наиболее часто применяются смеси : HNO 3 –H 2 SO 4 –HClO 4 ; HNO 3 –HClO 4 ; HClO 4 –H 2 SO 4 ; HNO 3 –H 2 O 2.
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Этапы работ Мокрое разложение при атмосферном давлении в открытых системах 1 Влажную пробу высушивают в сушильном шкафу или на плитке, летучие растворители удаляют выпариванием на водяной бане 2 2-3 см³ H ₂ SO ₄ +5 см³ HNO 3 Нагрев на песочной бане Проба под действием окислителя обугливается, раствор чернеет по мере добавления HNO 3 3 Охлаждение чаши с пробой +1 см³ HNO 3 Повтор цикла до получения прозрачного раствора (полного выгорания углерода) 4 Нагрев на песочной бане 5 Повышение температуры и выпаривание раствора до появления белого дыма (пары SO ₃ ) 6 Охлаждение чаши + 1-3 см³ H ₂ O ; Выпаривание до появления белого дыма Для удаления HNO 3 7 Охлаждение чаши + 1-3 см³ H ₂ O ; Выпаривание с нагревом почти досуха (но без прокаливания сухого остатка) Повторяют несколько раз для удаления избытка H ₂ SO ₄ (при необходимости) Минерализацию считают законченной при получении золы белого или слегка окрашенного цвета без обугленных частиц 8 Золу, получаемую после прокаливания, переводят в раствор с помощью кислот.
Мокрое разложение При атмосферном давлении При повышенном давлении С конвективным подводом тепла В микроволновых печах В открытых системах С обратным холодильником В микроволновых печах УФ-облучение * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Воздействующие факторы: Высокое давление (10−100 атм); Высокий и постоянный во времени положительный окислительно-восстановительный потенциал системы; Высокие температуры, превышающие температуры кипения системы; Микроволновая обработка. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Этапы работ Мокрое разложение в микроволновых печах, закрытых системах при повышенном давлении 1 Проба тщательно измельчается и размешивается до пастообразного (порошкового состояния) 2 Влажную пробу высушивают в сушильном шкафу или на плитке, летучие растворители удаляют выпариванием на водяной бане 3 Навески проб взвешивают с точностью до 0,001 г и помещают в стаканы, колбы, контейнеры (например из фторопласта, хемо- и термостойкого тефлона PTFE-TFM и др.) 4 Добавление реакционной смеси, объем дозируют с точностью до 0,01 см³ HNO ₃ + H ₂ O ₂ (например для МС-6); HNO ₃ + H ₂ O; HNO ₃ + HF. Отклонение от рекомендуемых инструкцией навесок (объемов) может привести к неполному разложению, разрыву предохранительной мембраны и потере пробы Перед закрытием контейнеров подготовленные к анализу пробы иногда надо выдерживать в течение определенного времени 5 Запуск программы и выдержка пробы (режимы – температура и время - зависят от модели прибора и матрицы пробы) Установка МС-6 : несколько часов при t = 320°С, 13 МПа 6 Стравливание избыточного давления из сосуда (по окончании процесса и охлаждения пробы в сосуде остается давление ~2 МПа) Удаляются азот, СО 2, оксиды азота. Остается прозрачный раствор
Микроволновая система пробоподготовки * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Подготовка проб горных пород, шлака, пищевых продуктов, почвы и т.п. ̶ от 20 до 45 минут.
Система микроволновой пробоподготовки Analytik Jena TOPwave * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Система микроволновой пробоподготовки Analytik Jena TOPwave Образцы в специальных автоклавах из высокопрочного хемо- и термостойкого тефлона PTFE-TFM загружаются в вертикальную циллиндрическую печь прибора − обеспечение дополнительной безопасности в работе; Внутренняя поверхность печи покрыта тефлоном, повышающим долговечность прибора; Вращающийся ротор, на который устанавливаются автоклавы, обеспечивает равномерный нагрев образцов в камере. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Система микроволновой пробоподготовки Analytik Jena TOPwave Система TOPwave автоматически контролирует условия разложения пробы для каждого образца; Температура и давление измеряются бесконтактно с помощью встроенных в каждый автоклав беспроводных датчиков; Система SMART (Sample Monitoring and Adaptation in RealTime) используется для сбора данных из автоклавов, анализа ее и контроля мощности нагрева образцов. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Система микроволновой пробоподготовки Analytik Jena TOPwave Отдельный выносной контроллер, оснащенный сенсорным дисплеем, предназначен для работы с данными; Встроенное программное обеспечение на 7 языках имеет простой и интуитивно понятный интерфейс; Система м.б. соединена с компьютером посредством USB-интерфейса для управления прибором и сбора, обработки, сохранения и передачи данных по сети непосредственно с рабочего место аналитика. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Система микроволновой пробоподготовки Analytik Jena TOPwave Встроенная система безопасности автоматически и непрерывно контролирует состояние системы и параметры разложения и остановит работу прибора при возникновении опасных ситуаций; TOPwave позволяет разлагать широкий спектр матриц, например: металлы и сплавы; минералы, горные породы; стекла; металлургические шлаки; пластмассы; пищевые продукты; нефть и нефтепродукты; образцы грунта; биологические образцы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Преимущества : Взаимодействуют вещества, не взаимодействующие при обычных температурах и давлении; Уменьшение количества реагентов (вся реакционная смесь ~ 10 см³); Увеличение скорости разложения (до 10−20 мин для некоторых видов оборудования с микроволновой обработкой); * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Преимущества : Повышается безопасность; Снижение потерь летучих компонентов − теряемые при открытом мокром озолении As, В, Cr, Hg, Sb, Se, Sn остаются в растворе. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Разработана методика МВ-разложения пищевых продуктов Пшеница, капуста, картофель, молочные смеси, сухое молоко с последующим определением 24 элементов в макро - и микроконцентрациях методами АА и АЭ спектрального анализа. МВ-разложение применяют для определения в растительных объектах Cd, Ni, Co, Cr и Pb АА методом с электротермической атомизацией. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Разработана методика кислотного разложения при воздействии ультразвуком (УЗ) почв и биологических объектов для определения Hg, Pb и других тяжелых металлов из одного раствора, применимая для серийных анализов. Hg, Pb, Cu и Zn из проб почв, растений, лигнина и лечебных грязей полностью извлекаются при обработке смесью концентрированной конц. HNO ₃ и HCl (3:1) при воздействии УЗ частотой 18 кГц в течение 2 минут. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Разложение при помощи ультразвука позволяет: Повысить скорость мокрой минерализации мясопродуктов, хлебопродуктов, и молокопродуктов в 20−40 раз; Комбикормов, кукурузы, мясокостной муки, отрубей пшеничных в 4−8 раз; Увеличить степень и экспрессность извлечения микроэлементов из образца в раствор при анализе почв и растений по сравнению с сухим и мокрым озолением в 15-40 раз. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
УЗ интенсификация кислотной минерализации жиров и масел, хлебопродуктов сокращает время минерализации в 20−40 раз, а степень извлечения Pb, Cu, Cd повышается с 90 до 98−99%; УЗ интенсификация сухой минерализации допускается действующими государственными стандартами, что сокращает время минерализации на 10-20%. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Сплавление Для анализа неорганических веществ, редко - для органических; Когда проба не растворяется полностью в кислоте; Образуются новые соединения, которые растворяются в воде или кислотах. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Измельченный образец +; t = 300−1000°С, время определяют опытным путем; Растворение в воде или кислотах. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Этапы работ при сплавлении 1 Измельчение образца 2 Добавление 8-10-кратного избытка плавня 1. Щелочные; 2. Кислые; 3. Окислительные. 1. Карбонаты, гидроксиды, бораты щелочных металлов; 2. Пиросульфат и гидросульфат калия; 3. Пероксиды. Разложение органических веществ проводят в расплаве пероксида натрия 3 Нагрев в тигле из специального материала до получения прозрачного плава t = 300−1000°С Платина, цирконий, никель, фарфор 4 Охлаждение расплава 5 Растворение в воде или разложение необходимой кислотой (выщелачивание)
Полученный после разложения остаток растворяют в растворителе, буферном или фоновом растворе; Растворители − вода, разбавленные кислоты; Приготовление буферных и фоновых растворов − описано в методиках выполнения измерений; Тщательное перемешивание. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Специальная конструкция не дает жидкости перегреваться и выливаться. Особые материалы и технологии делают прибор легким и бесшумным. Прекрасный дизайн сочетается с компактностью и эргономичностью. Модель ES Скорость 50−1300 об/мин Температура окружающей среды 0−40 °C Диаметр фиксатора 1−10 мм Макс. объем жидкости 15 л Мощность 35 Ватт Вес 1,7 кг Мешалка для жидкостей малой и средней вязкости
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Мощный мотор и встроенный микропроцессор обеспечивают постоянную скорость даже в том случае, когда вязкость меняется. Жидкость не выливается в процессе перемешивания. Бесшумность и точность выполняемых операций, современный дизайн и эргономичная форма. Два жидкокристалических дисплея отображают установки и скорость перемешивания. Модель DLS Скорость 50−2000 об/мин Температура окружающей среды 0−40 °C Диаметр фиксатора 1−10 мм Макс. объем жидкости 25 л Мощность 60 Ватт Вес 3 кг Мешалка для жидкостей средней вязкости
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Используются для работы с небольшими объемами жидкости, часто для проведения титрования. Магнитные мешалки
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Приборы для термостатируемого встряхивания Одновременное перемешивание проб и контроль температурных условий. Две независимые программы с отдельными фазами перемешивания и отдыха. Документирование согласно требованиям GLP. Девять различных термоблоков. Автоматическое распознание установленного блока.
Анализируют весь раствор или часть его – аликвоту; Анализируют 2−3 параллельные пробы; Проводят «Холостой» опыт (англ. − blank). Проведение всей процедуры анализа вещества или материала без аналитической пробы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Физические приемы подготовки пробы (измельчение, гомогенизация, удаление влаги, обработка поверхности); Способы подготовки пробы для перевода ее в раствор − растворение, мокрое и сухое разложение, сплавление; Способы подготовки пробы для перевода ее в газообразную фазу (термическое разложение) : пиролиз, сухое озоление, гидрирование; Отделение аналита от матрицы − разделение и экстракция; Концентрирование пробы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Пиролиз Разложение в отсутствии реагирующих веществ Условия : t = 300–700°С (для органических веществ); t = 1000–1500°С (для неорганических веществ); Скорость нагрева большая; Атмосфера инертного газа (азот, гелий); * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Пиролиз Разложение в отсутствии реагирующих веществ Способы : Прокаливание в тигле; Нанесение на металлическую проволоку; Облучение лазером или потоком электронов высокой энергии и др.; Заключительный этап: Поглощение продуктов пиролиза твердыми сорбентами. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Сухое озоление Термическое разложение с окислением Способы : Сожжение в кислороде; Сожжение в токе кислорода и воздуха; Использование катализаторов – Pt, Ni и др.; Использование закрытых стеклянных и кварцевых сосудов при нормальном и высоком давлении. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Перед получением летучих производных проба д.б. переведена в раствор. Существуют приспособления, переводящие ряд элементов (As, Bi, Си, Ge, Hg, Р, Pb, Sb, Se, Si, Sn, Те) в газовую фазу в виде гидридов ; Получение гидридов увеличивает чувствительность анализа почти на порядок; Необходимо сложное и дорогостоящее оборудование. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Перед получением летучих производных проба д.б. переведена в раствор. Способы гидрирования − боратом натрия, гидридом алюминия-лития, электрохимически; На практике чаще используют метод гидрирования с щелочным раствором NaBH 4, добавляемым к кислым растворам пробы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Способы гидрирования: боратом натрия, гидридом алюминия-лития, электрохимически. Наиболее распространен: метод гидрирования с щелочным раствором NaBH 4, добавляемым к кислым растворам пробы. Преимущества : Увеличение чувствительности анализа почти на порядок. Однако не всех элементов одинаково. Недостатки : Требуется дополнительная калибровка и стандартизация анализируемой матрицы; Наличие дополнительного оборудования; Проба должна быть соответствующим образом подготовлена, переведена в раствор, значит применимы все приведенные выше рассуждения об ошибках пробоподготовки; Загрязнение усиливается на этапе генерации летучих производных. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Аэрозоль пробы можно получить также с помощью дуги, искровой или лазерной абляции Недостатки метода: требуются довольно сложные и дорогие приставки; сохраняется загрязнение вследствие интерференции разных элементов и влияния на результат анализа примесей углерода и макроэлементов. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Модернизировать процесс можно используя УЗ-распылитель с термопневматической системой Метод позволяет анализировать водопроводную и природные воды без дополнительных обработок, упариваний и т.п. Принцип его действия − концентрирование минеральной части пробы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Пробоподготовку образцов, содержащих много органики ( биологических жидкостей, крови, мочи ), проводят с индивидуальной коррекцией методик. Причина : Белки, содержащиеся в образцах, при прямом вводе оседают практически на всех материалах, с которыми соприкасаются, вместе со связанными с ними элементами. Решение проблемы : Несколько уменьшить степень адгезии белоксодержащих жидкостей можно, применяя трубки и шланги, изготовленные из материалов со сверхскользкими покрытиями. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Модернизировать процесс можно используя УЗ-распылитель с термопневматической системой Чувствительность метода ICP-AES повышается на порядок. Недостатки метода: Высокая стоимость; Увеличивается «эффект матрицы» и завышается результат анализа элементов, содержащихся в заметных количествах. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Физические приемы подготовки пробы (измельчение, гомогенизация, удаление влаги, обработка поверхности); Способы подготовки пробы для перевода ее в раствор − растворение, мокрое и сухое разложение, сплавление; Способы подготовки пробы для перевода ее в газообразную фазу (термическое разложение) : пиролиз, сухое озоление, гидрирование; Отделение аналита от матрицы − разделение и экстракция; Концентрирование пробы. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Аналит Определяемый компонент. Матрица Основа пробы. Устранение мешающего влияния компонентов пробы: Маскирование компонентов; Физическое устранение компонентов. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Концентрирование Процесс в результате которого возрастает концентрация компонента в растворе. Абсолютное концентрирование – увеличение концентрации всех микрокомпонентов пробы; Относительное концентрирование – отделение определяемого микрокомпонента от мешающих макрокомпонентов или удаление последних. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Методы разделения и концентрирования Отгонка летучих компонентов; Выпаривание; Осаждение или соосаждение на коллекторе; Экстракция и ионный обмен; Электролитическое выделение; Колоночная хроматография и сорбция. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
При больших объемах рутинных анализов необходимо решить проблему минимизации стадий пробоподготовки и их параметров, не ухудшив при этом точность анализа. Один из вариантов − детальное выполнение всех рекомендаций по выполнению анализа для данного объекта. Источники информации ГОСТы, прописи в методических руководствах, руководящие материалы различных ведомств. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Методическое обеспечение этапа СТБ 1059-98 Радиационный контроль. Подготовка проб для определения стронция-90 ГОСТ 16296-79 Масса древесная. Метод подготовки проб к физико-механическим испытаниям ГОСТ 26929-94 Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсичных элементов * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
Применение этих процедур: значительно увеличивает трудоемкость работы и стоимость анализа; Но полностью не исключает риска существенных погрешностей вследствие многостадийности процедур и не абсолютной чистоты реактивов. Однако если предварительной работой по соблюдению правильности пренебречь, точность анализа может значительно снизиться. * Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#›
* Химико-аналитический контроль Шачек Т.М., к.т.н., доцент ‹#› Объект исследования Отбор пробы Пробо- подготовка Измерение Обработка результатов Отчет Принцип анализа Метод анализа Методика анализа
