ANALÝZA NA MÍSTĚ JE ZVLÁŠTNÍ PŘÍPAD VZORKOVÁNÍ

Příspěvek ze sborníku příspěvků z XXIV. ročníku mezinárodní konference o separační chemii a analýze toxických látek 2024

ANALÝZA NA MÍSTĚ JE ZVLÁŠTNÍ PŘÍPAD VZORKOVÁNÍ

VÁCLAV HELÁN

2 THETA ASE, s.r.o., Jasná 298, 735 62 Český Těšín, [email protected]

• Celý Sborník příspěvků z XXIV. ročníku mezinárodní konference o separační chemii a analýze toxických látek ke stažení ZDE
• Samostatná přednáška ANALÝZA NA MÍSTĚ JE ZVLÁŠTNÍ PŘÍPAD VZORKOVÁNÍ ke stažení ZDE

ABSTRAKT:

Analýza přenosným analyzátorem na místě má velkou výhodu v rychlosti získání výsledku. Také umožňuje kontrolu výrobků bez poškození odběrem vzorku. Výsledek měření přenosným analyzátorem se považuje za vzorek.

KLÍČOVÁ SLOVA:

Analýza na místě, přenosné analyzátory, kontrola výrobků, řízení výroby, průtoková coulometrie.

ANALÝZA NA MÍSTĚ PRO KONTROLU VÝROBKŮ A SUROVIN

Použitím přenosného analyzátoru se vyhneme poškození výrobku odběrem vzorku.

Pro analýzu kovových i nekovových výrobků se používají přenosné rentgenové spektrometry. Pro kovy je taky rozšířené použití optické emisní spektrometrie s jiskrovým buzením, i když tato metoda není úplně nedestruktivní. Na analyzovaném materiálu zůstane stopa po jiskření. To ovšem nevadí třeba při kontrole a třídění šrotu.

Metanolová aféra si vynutila používání přenosných analyzátorů na principu Ramanovy spektrometrie nebo infračervené spektrometrie. Analýza se provádí přes sklo v uzavřené láhvi.

ANALÝZA NA MÍSTĚ PRO ŘÍZENÍ VÝROBY

Analýza přenosným analyzátorem na místě má velkou výhodu v rychlosti. Výsledek máme téměř okamžitě a můžeme ho předat tam, kde na něj čekají a kde se podle něj budou rozhodovat.

Přenosné coulometrické analyzátory slouží k rychlému zjištění chemického složení na výrobní lince. Zde je vzorek fyzicky odebrán z linky a hned změřen analyzátorem.

MOŽNOSTI PRŮTOKOVÉ COULOMETRIE

Přístroje jsou určeny pro stanovení stopových obsahů (od 0,1 µg/l) většiny kationtů i aniontů a některých organických látek v různých matricích. Z výroby se mohou odebírat nejrůznější meziprodukty, galvanické lázně, vody, nápoje atd.

Přístroje jsou vhodné pro stanovení kovů jako Zn, Cd, Pb, Sn, Tl, Ga, Cu, Bi, Sb, Se, Mn, As, Cr, Ni, Fe, Ag, Au atd. a navíc i pro Hg, z nekovů Cl, Br a J, dále pak S^2-, NO₃^-, PO₄^3-, SO₄^2-, SO₃^2-, BrO₃^-, ClO₂^-, H₃BO₃, kyseliny, zásady, rozpuštěný kyslík, celkový SO2 v nápojích atd.

Z organických látek je vypracována metodika stanovení kyseliny askorbové v nápojích, zelenině, cereáliích atd., stanovení alkoholu v nápojích, stanovení chelatonu, hydrazinu, formaldehydu. Metodiky dalších aplikací, anorganických i organických jsou stále doplňovány.

Koncentrační rozsah stanovení je velmi široký, od 0.1 do 10 000 µg/l bez nutnosti ředění. Dostatečný objem vzorku se pohybuje od 0,1 do 10 ml podle koncentrace stanovované složky.

Ve srovnání se spektrálními metodami, např. AAS, není coulometrie tak univerzální. Nestanovuje prvky první a druhé skupiny Mendělejevovy tabulky a některé další, ale jinými možnostmi (anionty, některé organické látky) zase AAS přesahuje.

Při volbě analytické metody musíme přihlížet také k ekonomice. Srovnejme průtokovou coulometrii s AAS a OES ICP. Při nízkém počtu stanovení analýza na ICP vychází velmi draho vinou vysoké pořizovací ceny přístroje. Protože však provoz je levný (prakticky jen argon), od zhruba 2 500 měření vychází analýza na ICP levněji než na AAS, která má dražší provozní náklady (grafitové kyvety…). Díky nízké pořizovací ceně i provozním nákladům (elektrody, elektrolyty) průtokového coulometru vychází coulometrická analýza nejlevněji.

PRINCIP METODY

• Koncentrace analytu ve vzorku je úměrná prošlému náboji.
• Technicky je jednodušší za konstantního proudu měřit čas, proto dále popisované přístroje pracují metodou chronopotenciometrickou.
• Kovy se obvykle stanovují ve dvou krocích
  • Nejprve se na pracovní elektrodě kationty vyloučí jako kovy a poté se po změně potenciálu elektrochemicky rozpouštějí. 
  • Napětí, při kterém se to děje, charakterizuje daný analyt, doba, po kterou se to děje, jeho koncentraci.
• Anionty a další analyty se stanovují vnitroelektrodovou coulometrickou titrací.
• Pracuje se nejčastěji metodou přídavku standardu, ale také metodou kalibrace. V některých případech je možná i bezstandardová analýza.

2 THETA ASE / Václav Helán: Obr. 1 - Chronopotenciometrický signál

2 THETA ASE / Václav Helán: Obr. 2 - Přenosný analyzátor PCA 2

• Uzavřený průtokový hydraulický systém s peristaltickou pumpou zajišťuje automatický odběr, přesné dávkování a transport analyzovaného vzorku a pomocných roztoků (základní elektrolyt, kalibrační roztok) bez zásahu obsluhy. Průběh analýzy až po vyhodnocení koncentrací stanovovaných látek je zcela automatický.
• Průměrná doba celkové analýzy je do 5 minut. Při měření není nutno ze vzorku odstraňovat kyslík.
• Přístroj je umístěn v robustním kufříku. Je vybaven nabíjecí baterií na 12 hodin provozu.
• Přístroj se ovládá pomocí 4,3“ dotykového displeje. Přístroj uchová v paměti až 1 000 výsledků analýz. Komunikace s PC umožňuje přenos výsledků a změnu analytického programu.
• Jednoduchá konstrukce, nízká hmotnost (2,9 kg) a rozměry a nezávislost na zdroji proudu a počítači předurčují tento přístroj k měření ve výrobním provozu nebo v terénu, kde do 2 až 3 minut po odebrání vzorku známe výsledek analýzy. Pro transport elektrolytů a dalších činidel je dodáván přídavný kufřík.