Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

ANALÍTIKAI KÉMIA Dr. JUVANCZ ZOLTÁN RMKAK1KTLC Előadás ideje: páratlan hét, kedd, (D.1.EA.I) Aláíráspotló vizsga (írásbeli teszt), Előadás óraszám:

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "ANALÍTIKAI KÉMIA Dr. JUVANCZ ZOLTÁN RMKAK1KTLC Előadás ideje: páratlan hét, kedd, (D.1.EA.I) Aláíráspotló vizsga (írásbeli teszt), Előadás óraszám:"— Előadás másolata:

1

2

3 ANALÍTIKAI KÉMIA Dr. JUVANCZ ZOLTÁN

4 RMKAK1KTLC Előadás ideje: páratlan hét, kedd, (D.1.EA.I) Aláíráspotló vizsga (írásbeli teszt), Előadás óraszám: 2óra/2 hét, Gyakorlat óraszám: 2/hét, Konzultáció: Hétfő 15:40 óra, 255. szoba Jegy: elmélet 100% (Zh), + mérések jegyzőkönyvei + oldatkészítésből érvényes feladatmegoldás, Plusz pontok félévközben készített előadásokért, és helyes válaszokért, Jegyzet: Juvancz Zoltán környezeti analitika (moodle), Előadási kivonatok, ppt válogatás (intézet honlapja)

5 Analitikai kémia tárgya Az analitikai kémia az anyagok minőségi és mennyiségi elemzésének módszereit, és az eredmények megbízhatóságát tárgyalja, beleértve a mintavételt is. Környezetvédelemben csak a validált, mennyiségi elemzéseknek van teljes (jogi) értéke.

6 Mérendő komponensek kiválasztásának szempontjai Mérendő közeg és környezete (talaj-szennyvíz, ivóvíz bázis-hulladéklerakó, iszap-víz) Komponensek mérgező hatása (Dioxinok, fenolok, ionos detergensek, DDT ) Komponensek előfordulása és koncentrációja (Fe, naftalin-szulfonátok, bezafibrát, cián) Komponensek mérhetősége (metabolitok, Na-szulfonátok) Kompromisszum a különböző szempontok között (16 PAH, 7 PCB, lindán - igen ) (2-metilkrizén, glükuronidadduktok - nem)

7 Környezetvédelmi analitika felosztása/A Rendszeres monitorozó mérések Mérések gyakorisága és köre változó törvénytől és megállapodástól függően (NO 2, NO 3, keménység, vezetőképesség, BOI, PCB) Eseti meghatározások Felmérések Helyi sajátságok Balesetek (CN, nem-ionos detergensek, KOI konzervgyárnál, TPH)

8 Környezetvédelmi analitika felosztása/B Komponensek elkülönült mérése (Fe, Cr 3+, Cr 6+, Ca, NH 3, NO 2, NO 3, atrazine, Silvex, DDT, benz[a]pirén) Csoportok mérése ( TOC, TPH, PAH, ANA, KOI összes nitrogén, összes Cr )

9 Környezetvédelmi analitika felosztása/C Helyszíni mérések Nem-stabilizálható mutatók ( Hőmérséklet, pH, oldott oxigén) Félkvantitatív gyorstesztek (UV, csík-tesztek) Laboratóriumi mérések Validált nagy pontosságú mérések (GC/MS, HPLC, BOI, KOI, klorofill-α) Kísérő standard, hűtött szállítás, rendszerint szükséges. A biológiai folyamatokat is érdemes befagyaszani (pl pH:2)

10 Környezetvédelmi analitika felosztása/D Makro komponensek meghatározása (KOI, NO3, pH) Nyomelemek meghatározása (Hg, Pb, PAH, DDT) Rendszerint koncentrálás, mátrixtól megszabadulás és kisérőstandard szükséges.

11 Nagyságrendek ppm ppb ppt

12 Környezetvédelmi analitika felosztása/ E Alkalmazott analízis módszer szerint Klasszikus analitika (titrálás, szín, zavarósság) Elektroanalitika (potenciometria, culometria, eletroforézis) Molekula spektroszkópia (UV-VIS, IR, Fl, MS) Kromatográfia (GC, HPLC) Atom spektroszkópia (AAS, ICP, emissziós spektroszkópia,Röntgen fluorescencia) Biológiai teszt (BOI, RIA, ELISA)

13 Analitikai terv Az analitikai tervnek tartalmazni kell: a műveleteket végzők nevét és a műveletek elvégzésének idejét, a vizsgálandó közeget, a mérendő komponenseket, a várható koncentrációkat, a várható mintaszámot és a minták mennyiségét, a mintavétel módját, a minta-előkészítés műveleteit, a felhasznált műszereket, eszközöket és vegyszereket, az eredmények kiértékelésének és megadásának módját, az eredmények ismeretében a szükséges intézkedéseket, a vizsgálatok befejezésének kritériumait, a műveletek minőségbiztosítási és minőségellenőrzési kritériumait és Minőségbiztosítás/Minőségellenőrzés feladatait.

14 Analízis folyamata Mintavétel Minta konzerválás Minta előkészítés (homogenizálás,koncentrálás, tisztítás, oldószerváltás) Mérés, Értékelés Vizsgálandó anyag Minta Analitikai minta Mérés

15 Mintázás követelményei Reprezentatív (jellemző, homogén, lehetőleg kis térfogatú) A közeg és keresett komponens szempontjai szerint (szennyvíz, illékonyság, keresztszennyezés) Könnyen végrehajtható, de pontos eredményt adó (megfelelő felszerelés, párhuzamos, vak minták) Megfelelő időpont, hely (pont-diffúz szennyezők, tél, este, beömlés, limány) Ne okozzon kárt, vagy sérülést (mintázás szennyezése, védőfelszerelés) A rossz mintavételt később nem lehet korrigálni !

16 Minta reprezentativitása A mintának a felderítés során nem kell az egész területre reprezentatívnak lenni. Első célként a szennyezés meglétét kell bizonyítani, ezért a dúsulási helyeken mintázunk. Egyes nehéz fém szennyezéseknél a gödrök aljából és a kagylókból érdemes mintát venni. A második lépésként érdemes az egész területet, a kevésbé szennyezett területekről is mintát venni. A nagyobb koncentráció értékeket követve el lehet jutni a szennyezés forrásához.

17 A mintagyűjtés szabályai A keresztszennyezések elkerülésére nagy hangsúlyt kell fektetni A mennyiben azonos helyről kell víz és üledékmintát gyűjteni, akkor a vízminta az első és ezt követi az üledékminta. Az üledék felkavarása ugyanis megváltoztatja a felette lévő víz összetételét. Folyóvizeknél a mintagyűjtés az áramlással szemben történik.

18 Ha különböző vízmélységekből kell mintát venni, akkor a felszínen kell kezdeni, és fokozatosan haladni a mélyebb pontok irányában. Amennyiben többféle szennyezőre gyűjtjük a mintát, akkor az ajánlott sorrend a következő: illékony szerves szennyezők, félig illékony szerves szennyezők, szerves oldószerrel extrahálható szennyezők, összes szénhidrogén tartalom (TPH). A szerves szennyezők mintáit követi, összes fémtartalomra, oldott fémtartalomra, mikrobiológiai tesztre és végül nemfémes szervetlen anyagokra végzett mintagyűjtés.

19 Mintavétel, homogenizálás, tömeg redukció

20 Szennyezés felderítés Pont forrásRészben diffúz forrás

21 Szennyeződési profilok

22 Dunai hőerőmű Ni szennyezése Óvári Mihály Ph.D., 2002, ELTE

23 Hőerőmű szálló porának kiülepedése A szennyezés függ : Elégetett mennyiségtől Elégetett anyagtól Égetési technikától Kémény magasságától Meteorológiai viszonyoktól (szélirány, eső stb.) Szélrózsa Budapesten

24 Mintázás ideje Utcai légszennyezés változik a napszakkal napszakkal

25 Folyó nitrát-tartalmának ingadozása az év hónapjaiban

26 Mintázás a szennyezés beömlésénél A patsak reprezentativ mintázásához a teljesen elkeveredett állapot kell.

27 Hulladéklerakó gázkibocsátása az idő függvényében

28 Gázminta vevő és tároló eszközök

29 Aktív adszorpciós mintavevő cső

30 Passzív levegő mintavevők

31 Illékony anyagok purge and trap mintázása

32 Gőztér (Head space) analízis A folyamatban mintakoncentrálás is történik

33 Vízminta vevő

34 Kombinált pH, oxigén, vezetőképesség, hőmérséklet mérő WTW

35 Szennyezés felmérés légifotó alapján Háromdimenziós térkép, ahol a harmadik Szennyezésre jellemző dimenzióban a spektrumok vannak. Gruiz K. Távérzékelés

36 Kőzeteloszlás feltérképezése Gruiz K. Távérzékelés

37 Minták elkoszolódásának, keresztszennyezésének forrásai Edények (szállítás, bemérés) Vegyszerek (oldószerek, reagensek) Más minta (pl. légtéren keresztül) Memória hatások (helyiség, edények) Műszerek (előző mérések maradéka, bomlás) Nélkülözhetetlenek a vak próbák és a kísérő standardok

38 Minta konzerválás Van, amit csak a helyszínen lehet mérni (pH, hőmérséklet, zavarosság) Konzerválás pH beállítással vagy red-ox potenciállal (szennyvíz, species analízis ) Hűtve szállítás (VOC, klorofill-α) Megfelelő tároló edény (Fémekre műanyag, szerves vegyületekre üveg)

39 A minta konzerválásánál figyelembe kell venni: Meg kell akadályoznunk a minta biológiai eredetű bomlását, Kerüljük el a komponensek hidrolízisét és oxidációját, Akadályozzuk meg az illékony komponensek távozását, El kell kerülni a komponensek adszorpcióját az edény falához, és az edény komponenseinek beoldódását, Kerüljük el az idegen anyagok bejutását a mintába.

40 Minta előkészítés Koncentrálás ( ) Tisztítás (mátrixtól való elválasztás,felszabadítás) Oldószer csere (víz → szerves oldószer) Származékképzés Detektálás javítása Kromatográfiás tulajdonságok javítása (retenció eltolás, polaritás módosítás).

41 Minta-előkészítés szükségessége Ma már a környezetvédelmi méréseknél nem a műszerek érzékenysége a a legnagyobb probléma, hanem a mintában jelenlévő, más (mátrix) komponensek jelének csökkentése.

42 Minta előkészítés időszükséglete A mintaelőkészítés az analízis folyamat leginkább környezetkárosító lépése.

43 Folyadék-folyadék extrakció (koncentrálás, mátrixtól megszabadulás) K d = C org /C aqu E = K d V/(1 +K d V) Ahol K d a megoszlási állandó C org komponens koncentrációja vizes fázisban C aqu komponens koncentrációja szerves fázisban Eextrakciós arány Vfázisarány (org/aqu) Általában többszöri ismétlés, és az extraháló fázis kisebb térfogatú

44 Gáz-folyadék extrakció Gőztér (Head space) analízis Paraméterek: Hőmérséklet pH Ionerősség (kisózás) pH Vízgőz desztilláció (CH 2 Cl 2, benzol)

45 Folyadék –folyadék extrakció rázótölcsérrel Egymással nem elegyedő oldószerek (org/aqu) között oszlik meg a vizsgált Komponens (TPH, fenoxisavak, fémek komplex alakban) pH szerepe (savak-bázisok, fenolok, triazinok)

46 Centrifuga

47 Illékony anyagok purge and trap analízise

48 Szilárd fázisú extrakció (SPE) Kondicionálás Felvítel Mosás Leoldás (lehet több lépcsős)

49 Szelektív adszorpció immunószorbenten Az analizálandó minta és a kötőhely úgy illeszkedik, mint a kulcs a kulcslukba.

50 Membrán szeparálás Az ozmózis a hajtóereje a folyamatnak. A membránon csak olyan anyagok tudnak átdiffundálni, amelyek mérete kisebb a membrán lukaknál.

51 A Cd megoszlása az üledék különböző részecskeméretű frakcióiban VITUKI jelentés (1979)

52 Ultrahangos rázatás Az ultrahangos gerjesztés (rezgés) hatására a felragadt anyag lerázódik a kötő anyag felszínéről, és a konvekció hatására gyorsabban kerül a folyadék fázis tömegébe.

53 Extrakció szilárd mátrixból Fázisegyensúly Diffúzió - konvekció Nedvesítés Szemcseméret (Soxlet, ultrahang, mikrohullám, ASE)

54 Soxlet extraktor Lassú Hatékony Egyszerű

55 Oldékonyság szerinti kioldás (Speciáció) Förstner módszer I.kicserélhető (NH 4 OAc) II. karbonátos (HOAc) III. könnyen redukálható (NH4OCl) IV.közepesen redukálható (NH 4 OH) V.oxidálható frakciót (H 2 O 2 /NH 4 OH) Nemzetközi módszer A kicserélhető/karbonátos (H 2 O) B könnyen redukálható (2M HCl) C oxidálható (8M HNO 3 ) Maradék feloldása: HF + HNO 3

56 Mikrohullámú nagynyomású feltáró edény Fémekre főleg roncsolás (erős savak) Szerves mintára extrakció (szerves oldószer, enyhébb hőmérséklet nyomás)

57 Mikrohullámú extraktor

58 Gerjesztett oldószeres extrakció (ASE) Emelt hőmérséklet, nyomás Gyors hatékony extrakciók Nagy műszerigény

59 Származékolás célja Analízisnek megfelelő formára hozás (színreakció, polaritás csökkentés) Elválasztás mátrixtól (retenció módosítás, könnyebb extrahálás) Fenhoxisavak herbicidek gázkromatogramja metilészter alakban

60 Klasszikus analitikai módszerek Csapadékképzéses reakciók: Gravimetria (SZOE, víztartalom), csapadékos titrálások (szulfát, klorid) Sav-bázis reakciók (savasság, lúgosság, fenol) Redoxi reakciók (KOI, S 2- ) Komplexképzéses reakciók (Ca, keménység)

61 Gravimetria Gravimetria tömeghatározási módszer, ahol a meghatározandó komponenshez fokozatosan re-agenst adunk, és a levált csapadék tömegét mérjük. K old = [K z+ ] v+ [A z- ] v- /[K v+ A v- ] K old = oldhatósági egyensúly K, A = kation, anion v-, v- = kation és anion sztöhiometriai együtthatói Z+, z- = kation és anion töltése K old értékek: BaSO 4, 1,09 x ; AgCl, 1.78 x10 -10

62 Gravimetria folyamata Lecsapás reagenssel Oldat és csapadék elválasztása (szűrőpapír, üvegszűrő ) Csapadék mosása Csapadék hőkezelése (égetés, szárítás, izzitás) Csapadék mérlegelése Eredemény kiszámítása Oldószer elpárologtatás

63 Csapadékos titrálások A titráláskor a vizsgált anyag csapadékot ad a reagenssel, és a vizsgálandó anyag elfogyása után az indikátor lép reakcióba, vagy műszeres titrálási görbekövetés van. Halogenideket, főleg Cl- meghatározására használják AgNO 3 reagens, K 2 CrO 4 indikátor Cl - + Ag +  AgCl, K oldAgCL = 1,78 x

64 Sav-bázis titrálások Titrálás alapja a hidrogénion koncentráció változása vizes oldatban,amit indikátorral, vagy a titrálási görbe mérésével észlelünk. H 2 O  H + + OH - Vízionszorzat: K v = [H + ] x [OH - ] = pH +pOH = 14

65 Titrálási görbék Átcsapás = pH 7, meredek görbe Átcsapás > pH 7, lapos görbe, visszatitrálás

66 Vizek lúgosságának mérése Négy pH érték kell az anyagok pK értéke között, hogy egy más után lehessen titrálni őket.

67 Komplexometriás titrálások Komplex stabilitási állandója: K ST = [MY]/[M] [Y] Ahol: [MY], komplex;[M], szabad fémion; [Y], ligandum pH, indikátorok, komplexképzők (EDTA) szerepe Alkalmazás főleg többértékű fémionokra (vízkeménység) 1 német keménységi fok= 0,18 mM/l alkáli földfém

68 Redoxi titrálások Redoxi titrálásnál az aktuális redoxipotenciál értéket mérjük a mérőoldat függvényében Zn  Zn e redukáltoxidált Nerst egyenlet A magasabb standard redoxipotenciájú anyaggal mérjük a kisebb redoxipotenciájút Potenciométer vagy redoxindikátorok

69 Környezetvédelmi redoxi titrálások I. Kémiai oxigénigény (KOI, COD) KOI Mn : MnO 4 – + 5e – + 8H + → Mn H 2 O 2MnO 4 – + 5(H 2 C 2 O 4 ) 2 + 6H + = 2Mn CO 2 + 8H 2 Ismert mennyiségű KMnO 4, forralás, visszamérés oxálsavval KOI Cr : K 2 Cr 2 O 7 +4H 2 SO 4 = K 2 SO 4 +Cr 2 (SO 4 ) 3 +3H 2 O+ 3O Ismert mennyiségű K 2 Cr 2 O 7, forralás, visszamérés vas(II)ammónium szulfáttal, Ag 2 SO 4 katalizátor Erősebb oxidálás mint KOI Mn


Letölteni ppt "ANALÍTIKAI KÉMIA Dr. JUVANCZ ZOLTÁN RMKAK1KTLC Előadás ideje: páratlan hét, kedd, (D.1.EA.I) Aláíráspotló vizsga (írásbeli teszt), Előadás óraszám:"

Hasonló előadás


Google Hirdetések