Аналитический цикл Аналитический цикл Аналитический цикл

Аналитический цикл

Аналитический цикл

Аналитический цикл ■ Пробоотбор (необходимо учитывать): - тип и размер пробы, степень гомогенности; - погрешности. ■ Пробоподготовка (необходимо учитывать): - агрегатное состояние пробы; - требуемые операции растворения, озоления, минерализации, отделения или маскирования мешающих компонентов (отгонка, осаждение, экстракция, сорбция, хроматографическое разделение, электрофорез), химического изменения (дериватизации) определяемого компонента, создание определенных условий (р. Н, добавления реагентов).

Пробоотбор n Пробоотбор – это процедура (определенная последовательность операций), призванная обеспечить следующие требования к анализируемой форме:

Пробоотбор n (…ошибки и неточности на стадии пробоотбора и пробоподготовки могут сделать химического анализа бессмысленными…) результаты

Объекты окружающей среды n Воздух (атмосферный, городов и промышленных зон, природных заповедников, рабочей зоны). n Воды (пресные, морские, поверхностные, талые, сточные, атмосферные осадки). подземные, n Почвы. n Донные объекты. отложения, растения, биота, клинические

Распространенность методов в анализе объектов окружающей среды Приоритет Органические соединения Неорганические соединения Сложные смеси токсикантов 1 Хроматографические Спектроскопические Гибридные 2 Спектроскопические Э/х ГХ 3 Гибридные Хроматографические ВЭЖХ 4 Э/х Гибридные 5 Кинетические Ядернофизические 6 Химические Кинетические 7 Ядернофизические Химические

Анализ объектов окружающей среды (воздух) n Основные показатели при оценке качества воздуха: - твердые атмосферные выпадения и запыленность; - приоритетные и специфические химические загрязнители; - радиоактивность; - микробиологическая загрязненность.

Определение неорганических соединений в воздухе Определяемые элементы Метод анализа Ag, Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Na, Ti, V, Zn и др. Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой Se, Te Атомно-абсорбционный с электротермической атомизацией Ионная хроматография Cl-, NO 3 -, SO 4 -

Показатели качества пресной воды n Органолептические (цвет, прозрачность, мутность, запах, n n n вкус, пенистость); Общие (p. H, ХПК, БПК); Гидрохимические (минеральный состав, содержание биогенных элементов, растворенный кислород); Содержание химический токсикантов (пестициды, фенолы, нефтепродукты, тяжелые металлы, СПАВ и др. ); Микробиологические; Суммарные показатели качества воды: цвет, запах, тяжелые металлы, органический углерод, органический азот, общая сера, ХПК. БПК, ХПК/Cорг;

Анализ почв n В состав почв входят разнообразные соединения – легко- и трудно растворимые соли, органические соединения. комплексные соединения, n Все показатели химического состава почв разделены на три группы: • показатели элементного состава; • показатели вещественного состава; • показатели группового и фракционного состава соединений химических элементов в почвах.

Среднее содержание химических элементов в почвах Элементы Содержание, % C, Fe, AI, Si 2 - 33 Ti, Mg, Na, K, Ca 0, 4 – 1, 4 V, Cr, F, Sr, Ba, Mg, P, S 0, 01 – 0, 07 Mo, Br, As, I, Sc, Pb, Co, B, Cu, Li, Ni, Zn 10 -4 – 10 -3 Se, Hg 10 -6

ПДК некоторых токсикантов в природных средах

Отбор проб газов n При отборе газообразных проб следует исходить из того, требуется ли анализ самой газовой фазы или содержащихся в ней аэрозольных частиц, например, пыли: устройство для отбора проб газов

Отбор проб газов поглощение газов жидкостями

Отбор проб газов адсорбирующий патрончик (1), фильтр для отбора взвешенных частиц в воздухе (2) 1 2

Отбор проб газов в потоке n Метод продольных струй (а); метод поперечных струй (б):

Методы пробоотбора газов Метод пробоотбора Достоинства Недостатки Применения Контейнеры Простота Взаимодействие с материалом контейнера Газы и легколетучие в-ва Абсорбция Универсальность Разбавление пробы Практич. все газы Криогенное улавливание Высокая эффективность Конденсация влаги Газы и ЛОС Адсорбция Высокая степень извлечения Трудности десорбции Любые газы Хемосорбция Высокая селективность Побочные реакции; трудности десорбции Приорит. загрязнит. Пассивные дозиметры Простота Ограниченный круг опр. соединений Воздух рабоч. зоны Фильтрование Твердые частицы Теряются газы и пары Аэрозоли, адс. ЛОС

Стандартные методики определения загрязнителей атмосферного воздуха при абсорбционном пробоотборе Соединение ПДК, мг/м 3 Метод Поглотитель LDR, мг/м 3 Хлороводород 0, 2 Нф Ag. NO 3 0, 13 -1, 3 Диоксид азота 0, 085 Ф Р-в Грисса 0, 03 -0, 64 Аммиак 0, 2 Ф Р-в Неслера 0, 066 -0, 7 Метилмеркаптан 9 10 -6 Ф Диметилпарафенилендиамин +Fe(Cl. O 4)3 3 10 -51, 4 10 -3 Cероуглерод 0, 03 Ф Диэтиламин и ацетат меди 0, 03 -0, 08 Анилин 0, 05 Ф 0, 005 М H 2 SO 4 0, 03 -0, 6 Фенол 0, 01 Ф Нитроанилин 0, 004 -2 Акролеин 0, 03 Ф Триптофан 0, 26 -2, 6 Формальдегид 0, 035 Ф Фенилгидразина гидрохлорид 0, 012 -0, 6

Стандартные методики определения загрязнителей воздуха рабочей зоны при абсорбционном пробоотборе Соединение ПДК, мг/м 3 Метод Абсорбер LDR, мг/м 3 HF 0, 05 Ф Ализаринкомплексонат лантана 0, 003 -1, 6 HCl 5, 0 Ф Hg(SCN)2, Fe 3+ 3, 0 -30 NO 2 2, 0 Ф Реактив Грисса 3, 0 -5, 0 Гидразин 0, 1 Ф Диметиламинобензальдегид 0, 04 -5, 0 Тринитротолуол 1, 0 Ф Реактив Грисса 0, 07 -1, 0 Фенол 0, 3 ГХ Этанол 0, 3 -10 Формальдегид 0, 5 Ф Фенилгидразинхлорид 0, 16 -1, 5 CH 3 COOH 5 ГХ Вода 0, 4 -4, 0

Характеристика адсорбентов Адсорбент Удельная Диаметр Предельная поверхность , м 2/г пор, мм температура, о С Активный уголь 800 -1000 2, 0 - Силикагель 100 -800 2 -4 300 Оксид алюминия 300 1 -2 300 Тенакс GC 19 -30 140 400 -450 Хромосорб 101 350 300 -400 300 Порапак R 500 -550 7, 6 250 Карбопак С 10 200 500 0, 3 -0, 5 350 13 200 Молекулярные сита Полисорб-1 200 -250

Характеристика адсорбентов Активный уголь

Характеристика адсорбентов Силикагель

Характеристика адсорбентов Оксид алюминия

Характеристика адсорбентов

Характеристика адсорбентов n Удельная поверхность (Sуд) и размеры пор (d) являются важнейшими характеристиками адсорбентов и обуславливают тот или иной механизм адсорбционных процессов. n В случае капиллярной модели пористой структуры адсорбента Sуд (м 2/г) может быть рассчитана исходя из преимущественного диаметра d и удельного объема V пор: V Sуд = 4 —— d n Макропористые адсорбенты имеют поры диаметром более 200 нм, их удельная поверхность 0, 5 -2, 0 м 2/г. n Мезопористые, или переходнопористые, адсорбенты – 200 нм, 10 – 600 м 2/г.

Характеристика адсорбентов n Микропористые адсорбенты – 0, 3 – 2 нм, 1 000 – 3 000 м 2/г.

Хемосорбция

Хемосорбция

Артефакты пробоотбора газов

Артефакты пробоотбора газов n Значительно (в сотни и тысячи раз) возрастает n n концентрация примесей, что способствует возрастанию вероятности химических реакций. Одновременно сорбируются соединения различной полярности и реакционной способности, подверженные окислению, гидролизу, полимеризации и другим превращениям. Активные центры высокоразвитой поверхности сорбента (а иногда и возможные примеси в сорбентах, например, металлы) действуют каталитически, усугубляя эти превращения. Происходит взаимодействие сорбата и сорбента с образованием новых соединений, отсутствующих в анализируемом воздухе. Следует помнить, что выбор сорбента является компромиссом между сорбционными и десорбционными свойствами данного химического соединения.

Критерии успешного пробоотбора газов n Точность комбинаций пробоотборной и аналитической n n n процедур для токсичных веществ 0, 1 – 2 ПДК не должна превышать ± 16% (Р = 0, 95). Эффективность извлечения примесей из воздуха должна быть не ниже 75%. Расхождение между эффективностью сорбции-десорбции не должна превышать ± 10%. Представительная проба должна быть получена в течение 10 -15 мин. Для выявления среднесменных концентраций время пробоотбора пробы должно быть не менее 1 ч. Сохранность пробы после 14 дней должна быть не менее ± 10%. Скорость пробоотбора должна быть известна с точностью ± 5%.

Пробоотборники газовых сред

Автономный пост мониторинга атмосферного воздуха n Автономный пост мониторинга атмосферного воздуха осуществляет: - отбор и анализ проб атмосферного воздуха; - отбор и анализ проб воздуха рабочей зоны (подфакельные замеры); - сбор и передачу информации по качеству атмосферного воздуха в информационно-аналитический центр системы.

Отбор проб жидкостей n Отбор пробы гомогенной жидкости в потоке (а) n Отбор пробы гетерогенной жидкости пробоотборником с изолированными ячейками (б)

Отбор проб жидкостей n Для отбора проб из океанов, морей, озер, водохранилищ, прудов и рек конструкций: использую батометры различных

Автономные посты контроля качества поверхностных вод n Автоматическое измерение и загрязняющих веществ (на выбор). n Выявление превышения ПДК. n Передача данных. регистрация содержания

Отбор проб твердых веществ n Качество пробы определяется подобием пробы и анализируемого объекта; иначе говоря, проба должна быть представительной. n Число точечных проб (N) для формирования генеральной пробы: N = K Q, где Q – масса партии, кг; K – коэффициент неоднородности материала, который может принимать значения от 1, 5 до 3;

Отбор проб твердых веществ ■ Размер генеральной пробы (Q): Формула Ричердса – Чеччота Q = K d 2, где Q – масса пробы, обеспечивающая ее представитеьность, кг; d – наибольший диаметр неоднородных частиц, мм; K – эмпирический коэффициент (0, 02 – 1). ■ d, мм: Q, кг: 40 - 50 25 10 5 3 2 1 50 - 3000 10 - 700 2 - 100 0, 5 - 25 0, 2 - 10 0, 1 - 5 0, 02 - 1

Отбор проб твердых веществ n В более точных расчетах массы пробы используют формулу Бенедетти - Пихлера:

Отбор проб твердых веществ

Операции с пробами твердых веществ

Операции с пробами твердых веществ n Метод конуса и кольца (а), квартование (б), шахматный способ (в):

Пробоподготовка n Пробоподготовка – важный этап аналитического цикла, включающий, как правило, следующие стадии: высушивание, разложение (часто с переведением пробы в раствор), устранение влияния мешающих компонентов, перевод пробу в форму, требующуюся для метода определения. n Способы пробоподготовки:

Способы разложения проб

Способы разложения проб «Сухие» «Мокрые» 1. Термическое разложение 1. Растворение 1. 1. Пиролиз 1. 1. Растворение в кислотах 1. 2. Сухое озоление 1. 2. Растворение в щелочах 2. Сплавление 1. 3. Растворение в органических растворителях 3. Спекание 1. 3. Растворение в автоклавах

АЭС-ИСП-спектрометр Optima 5300 DV (Perkin. Elmer, USA) n определение элементов в питьевой воде (мг/дм 3): Al (0, 01 -50), Ba (0, 001 -50), Be (0, 0001 -10), B (0, 01 -50), V (0, 001 -50), Bi (0, 05 -10), W (0, 02 -10), Fe (0, 05 -50), Cd (0, 0001 -10), K (0, 1 -500), Ca (0, 01 -50), Co (0, 001 -0, 05), Si (0, 005 -5), Li (0, 001 -50), Mg (0, 05 -50), Mn (0, 001 -10), Cu (0, 001 -50), Mo (0, 001 -10), As (0, 005 -50), Na (0, 1 -500), Ni (0, 00110), Sn (0, 005 -5), Pb (0, 01 -10), Se (0, 005 -5), Ag (0, 005 -50), Sr (0, 00150), Sb (0, 005 -50), Te (0, 005 -10), Ti (0, 001 -50), Cr (0, 001 -50), Zn (0, 005 -50).

Соосаждение микроэлементов с неорганическими коллекторами

Соосаждение микроэлементов с органическими коллекторами

Сорбция на активных углях

Определение микроэлементов в биологических объектах

Благодарю за внимание!