ANALÍTIKAI KÉMIA Dr. JUVANCZ ZOLTÁN

Az előadások a következő témára: "ANALÍTIKAI KÉMIA Dr. JUVANCZ ZOLTÁN"— Előadás másolata:

1 ANALÍTIKAI KÉMIA Dr. JUVANCZ ZOLTÁN
kromatográfia, ekc, magyarázat GC,SFC, CE kapilláris HPLC nem

2 RMKAK1KTNB Előadás ideje: páratlan hét, kedd , (D.1.EA.I) Kredit: 2, aláíráspotló vizsga (írásbeli, teszt) Előadás óraszám: 1/hét Gyakorlat óraszám: 1/hét Konzultáció: Kedd óra, 255. szoba Jegy: 50 % elmélet (Zh), 50% laboratórium (Zh + mérések jegyzőkönyvei) Szintetikus vegyészek, farmakokinetikus kutatók, igényeinek kielégítése, környezeti lebontásból eredet kor meghatározás. Új állófázisok (GC,SFC), királis adalékok (CE) bevezetése, jellemzése, alkalmazhatósági körüknek megállapítása. Térhálósítási kísérletek, a szelektornak megfelelő akirális származékok megtalálása, Összegyűjtött tapasztalatok alapján állófázis tervezési, és terhelhetőségi megállapítások .

3 Előadások Analitikai kémia tárgya felosztása, mintavétel, minta-előkészítés Mérések pontossága, klasszikus eljárások (titrálás, gravimetria), elektrokémia (potenciometria, culometria, konduktometria), Atomi spektroszkópia (atomabszorpció, lángfotometria, ICP, röntgen gerjesztés), molekula spektroszkópia (UV-VIS, IR), Kromatográfia (GC, HPLC, GC/MS, elektroforézis) Zárthelyi Pótzárthelyi

4 Jegyzet Kőmives József, Környezeti Analitika (BME, 2000)
W. Kleiböhmer Ed., Environmental Analysis (Elsevier, 2001, ISBN ) R. Reeve, Introduction to Environmental Analysis (Wiley, 2003, ISBN ) J.R. Dean, Methods for Environmental Trace Analysis (Wiley, 2003, ISBN ) Előadási kivonatok, power point válogatás (intézet honlapja) Mi vezettük be a permetil -CD-t, GC-be, de ez jobb. Schurig GC, énvelem SFC. Széles hőmérséklet tartomány (20-240C), nagy hatékonyság, térhálósítható (GC, SFC). Mivel SFC gyakorlatom volt, így 100m átmérő.

5 Analitikai kémia Az analitikai kémia az anyagok minőségi és mennyiségi elemzésének módszereit, és az eredmények megbízhatóságát tárgyalja. 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 (NO2, NO3, keménység, vezetőképesség, BOI, PCB) Eseti meghatározások Felmérések Helyi sajátságok Balesetek (CN, nem-ionos detergensek, KOI konzervgyárnál, TPH) Monitorban nem kémiai vizsgálatok is pl. szin zavarosság, algaszám

8 Környezetvédelmi analitika felosztása/B
Komponensek elkülönült mérése (Fe, Cr3+, Cr6+, Ca, NH3, NO2, NO3, atrazine, Silvex, DDT, benz[a]pirén) Csoportok mérése (TOC, TPH, PAH, ANA, KOI összes nitrogén, összes Cr) Monitorban nem kémiai vizsgálatok is pl. szin zavarosság, algaszám

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

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

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) Biológiai teszt (BOI, RIA, ELISA)

13 Különböző környezeti határértékek természetes vizekben és üledékben
Osztály Név Egység I II III IV V KOI-Mn mg O2 /l < 50 KOI-Cr mg O2 /l < 125 NH4-N mgN/l > 1.5 NO2-N mgN/l > 0.3 NO3-N mgN/l > 15 Ntot mgN/l , > 20 Pb µg /l <LOD > 25 Pb mg /kg 35 (kanadai szabvány) Hg µg /l <LOD > 0.5 pp'DDT µg/l >0.05 Atrazine µg/l > 0.5 Benz[a]pirén µg/l > 0.05

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

17 Mintavétel, homogenizálás, tömeg redukció

18 Hőerőmű szálló porának kiülepedése
A szennyezés függ : Elégetett mennyiségtől Elégetett anyagtól Égetési technikától Kémény magasságától Meteorológiai viszonyoktól Szélrózsa Budapesten

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

20 Légszennyezés változása napszakkal

21 Mintázás a szennyezés beömlésénél

22 Hulladéklerakó monitorozása

23 Gázminta vevő és tároló eszközök

24 Aktív adszorpciós mintavevő cső

25 Levegő szennyezés távmérése

26 Vízminta vevő

27 Kézi mintavevők talajra

28 Iszap mintázók

29 Minták elkoszolódásának, keresztszennyezésének forrásai
Edények (szállítás, bemérés) Vegyszerek (oldószerek, reagensek) Más minta (keresztszennyezések) Memória hatások (helyiség, edények) Műszerek (előző mérések maradéka, bomlás) Nélkülözhetetlenek a vak próbák

30 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)

31 Minta előkészítés Koncentrálás ( ) Tisztítás (mátrixtól való elválasztás) Oldószer csere (víz → szerves oldószer) Származékképzés (metilezés, denzilezés)

32 Szinreakciós analízisek
Minta Reagens Mérés (nm) CrVI 1,5-difenilkarbazid 540 FeII Tiocianát 460 FeIII Pirokatekol 570 Co 4-(2-piridazi)rezorcin 510 Zn 4-(2-piridazi)rezorcin 510 Ni 4-(2-piridazi)rezorcin 510 Cu 4-(2-piridazi)rezorcin 510

33 Folyadék-folyadék extrakció alapegyenletei
Kd = Corg/Caqu E = KdV/(1 +KdV) Ahol Kd a megoszlási állandó C org komponens koncentrációja vizes fázisban Caqu komponens koncentrációja szerves fázisban E extrakciós arány V fázisarány (org/aqu) Általában többszöri ismétlés, és a szerves fázis kisebb térfogatú

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

35 Folyamatos folyadék-folyadék extraktor
Víznél nehezebb szerves oldószer esetén

36 Illékony anyagok purge and trap mintázása
Egyensúly eltolása az extrahált anyag eltávolításával

37 Szilárd fázisú extrakció (SPE)
Lépések: kondicionálás, felvitel, mosás és leoldás.

38 SPE fajtái Fázis anyaga Fordított, (C18, PAH) Normál (SiOH, TPH)
Imprint (atrazin) Immuno-szorbens (antibiotikum) Ioncserés (Al, ClO4) Membrán (CO2, Formák Oszlop, diszk, SPME, por

39 Soxlet extraktor Lassú Hatékony Egyszerű

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

41 Oldékonyság szerinti kioldás (Speciáció)
Förstner módszer I.kicserélhető (NH4OAc) II. karbonátos (HOAc) III. könnyen redukálható (NH4OCl) IV.közepesen redukálható (NH4OH) V.oxidálható frakciót (H2O2/NH4OH) Nemzetközi módszer A kicserélhető/karbonátos (H2O) B könnyen redukálható (2M HCl) C oxidálható (8M HNO3) Maradék feloldása: HF + HNO3

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

43 Inhomogén szemcse

44 Mikrohullámú extraktor

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

46 Szinreakciós analízisek
Minta Reagens Mérés (nm) CrVI 1,5-difenilkarbazid 540 FeII Tiocianát 460 FeIII Pirokatekol 570 Co 4-(2-piridazi)rezorcin 510 Zn 4-(2-piridazi)rezorcin 510 Ni 4-(2-piridazi)rezorcin 510 Cu 4-(2-piridazi)rezorcin 510

47 Víz eltávolítása Párologtatás hővel, vákuummal
Szárítószer alkalmazása (Na2SO4, Extrelute) Liofilizálás Fordított ozmózis A cél nem csak a koncentrálás és az oldószerváltás, de a vízgőz-desztilláció megakadályozása is lehet (PAH). Egyes méréseket (GC, FL) nem lehet vizes közegből végezni.