Előadást letölteni
Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon
1
Környezetvédelmi analitika Előadó: Dr. Fekete Jenő
2
A környezetvédelmi mérések általános sémája Feladat megadása Analitikai teljesítményjellemzők kiválasztása Mintavételezési stratégia kiválasztása mintavétel Minta előkészítésmérés Mérési eredmények kiértékelése visszacsatolás
3
A mérési bizonytalanság a meghatározandó komponens függvényében
4
A mátrix-jel okozta jelnövekedés A világos jelenti a minta okozta jelet, a besatírozott a mátrix interferenciát.
5
Mátrix-ákomponens okozta interferencia kiküszöbölése szelektív méréssel
6
Talajszerkezet és szennyező komponens kölcsönhatás szemléltetése
7
A talajhoz hozzáadott szennyező komponens helye a mérésig eltelt
8
Mátrixra történő kalibrálás
9
A visszanyerés függése a vizsgált minta koncentrációjától 1. eset: független 2. eset: a megadott, nyíllal jelölt koncentrációig változó visszanyeréssel kell az eredményt korrigálni
10
Az analitikai eljárás válaszjele, amennyiben a visszanyerés anyagmennyiség- (koncentráció-) függő
11
Az analitikai eljárás hibája 2 m.v. + 2 m.e. + 2 m. + 2 k = 2 an.elj. Ahol: 2 m.v. - a mintavétel hibája 2 m.e. – a minta előkészítés hibája 2 m. – a mérés hibája 2 k. – kiértékelés hibája 2 an.elj. – az analitikai eljárás hibája
12
Környezeti minták analitikai eljárásánál 2 m.v. + 2 m.e. + 2 m.v. + 2 m.e. = 2 an.elj. 2 m.v. + 2 m.e. >> 2m.v. + 2 m.e. 2 m.v. + 2 m.e. ≈ 2 an.elj.
13
Analitikai teljesítményjellemzők szelektivitás= interfernciamentes mérés Visszanyerési információ=korrekció LOD mi mutatható ki, függ a mintamennyiségtől LOQ =koncentráció mefadása tartományon belüli linearitás
14
Gázkromatográf felépítése GC
15
Gázkromatográfia a környezetvédelemben Vivőgázok, mozgófázisok A mozgófázis valamilyen nagy tisztaságú gáz. A leggyakrabban alkalmazott mozgófázisok (carrier gas = vivőgáz) a hélium, hidrogén és nitrogén
16
Gázkromatográfia a környezetvédelemben Adagolási problémák A minta oldószer elpárolgása mindig nagy térfogat növekedéssel jár. Amennyiben ezzel a nagy térfogattal szétterítjük a mintakomponenseket a kolonna hosszában, akkor nincs nagy elméleti tányérszám. A mintaadagolási módszer azt jelenti, hogy hogyan lehetséges a lehető legkisebb zónából indítani az elválasztandó komponenseket
17
Gázkromatográfia a környezetvédelemben Az adagolótérnek külön fűtő és hűtő szabályozása van. A kolonnateret szintén külön fűtéssel és hűtéssel kell ellátni. Ahhoz, hogy a visszatartás a különböző ciklusokban ne változzon 1%-nál nagyobb mértékben, a termosztát pontosságának kb. 0,1°C- nak kell lenni
18
Gázkromatográfia a környezetvédelemben A két kolonna lehetővé teszi, hogy eltérő polaritás esetén, egy adagolással és két azonos detektorral az eredményeink megbízhatóságát növeljük (verifikáljuk, multidimenziós módszer).
19
Gázkromatográfia a környezetvédelemben A mintabevitelnél több követelményt kell egyidejűleg kielégíteni. Az egyik alapvető feltétel, hogy a mintának azonos fizikai állapotban kell a kolonnára jutni, mint a mozgófázisnak. Az azonos fizikai állapot gőz-, vagy gáz állapotot jelent. Ezt a feltételt gázminták vizsgálatánál egyszerű teljesíteni, mert a mérendő minta és a mozgófázis (vivőgáz) eleve azonos állapotú. Folyadékoknál és oldószerben feloldott szilárd anyagoknál ezt a feltételt úgy tudjuk teljesíteni, hogy a mintakomponenseket elpárologtatjuk
20
Gázkromatográfia a környezetvédelemben A másik alapvető feltétel úgy fogalmazható meg, hogy a mintabevitel után a kromatográfiás elválasztást úgy kell indítani, hogy a zónaszélesedést 90%-ban a kolonnán elkerülhetetlen folyamatok adják
21
Gázkromatográfia a környezetvédelemben Csúcsszélesedés és az adagolás kapcsolata
22
Gázkromatográfia a környezetvédelemben Folyadék minta adagolása
23
Gázkromatográfia a környezetvédelemben Áramlás leosztásos adagolás
24
Gázkromatográfia a környezetvédelemben Kolonnára történő adagolás
25
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága A kromatográfiás módszereknél mindazon anyagok meghatározhatók, amelyeket a mozgófázis állapotába tudunk vinne, anélkül, hogy a szerkezete megváltozna.
26
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága A szerkezeti változás nélküli mozgófázisba vitel egy szükséges, de nem elégséges feltétele, hogy egy anyagot meg is tudjunk gázkromatográfiásan határozni.
27
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága a szobahőmérsékleten gáz állapotú mintákat gázkromatográfiásan mérni lehet Ilyen vegyületek: a szén-monoxid, kénhidrogén, szén-diszulfid, karbonil- szulfid, vinilklorid, hogy néhány toxikus példát kiragadjunk
28
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága Az állófázis tehát valamilyen adszorbens, a kromatográfiás módszer pedig gáz-szilárd kromatográfia (GSC = Gas Solid Chromatography). Ezeket a kolonnákat a kapilláris technikában PLOT kolonnának nevezik (Porous Layer Open Tubular Column).
29
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága PLOT kolonna
30
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága Szervetlen gázok, halogén tartalmú szerves anyagok, kis széntartalmú illékony szerves anyagok (VOC) meghatározására alkalmazhatók A nagy illékonyságú szerves anyagok közül azokat, amelyek forráspontja csak kevéssel magasabb, mint a szobahőmérséklet, meghatározhatjuk a PLOT kolonnákkal. A nagy fajlagos felületük miatt viszont az ennél magasabb forráspontúak a felső alkalmazhatósági hőmérsékleten sem eluálódnak 60 perc alatt.
31
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága Nagy forráspontú anyagok meghatározása
32
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága A kulcsszavak: kvarcüvegen (fused silica) immobilizált, kémiailag kötött (bonded) állófázis
33
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága Ahogy nő a forráspont, egyre kisebb filmvastagságú kolonnát kell használni(7.4.4 ábra). Megfordítva a tételt, ahhoz, hogy a nagy illékonyságú vegyületeknél megfelelő visszatartás legyen, nagy filmvastagságú kolonnát kell használnunk
34
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága 1μm feletti vastagságnál nagy filmvastagságú kolonnákról beszélünk. Ezeket a nagy filmvastagságú állófázisokat jelenleg 0,32-0,53 μm belső átmérőjű csövekben tudják technikailag megoldani. Az ilyen belső átmérőjű kolonnákat nevezzük nagy belső átmérőjű kapillárisoknak
35
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága A kolonnahossz kétszeres növelése az elméleti tányérszámot is a duplájára növeli. Az elválasztási tényező (Rs) és az elméleti tányérszám (N) között négyzetgyökös összefüggés van, így kétszeres kolonnahossz növekedés esetén az Rs1,41-szeresére nő
36
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága 25-30m hosszúságú, 0,2-0,25mm belső átmérőjű és 0,2-0,3μm filmvastagságú kolonnát használják a legtöbbet (30m x 0,25mm x 0,25μm).
37
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága Az állófázisokkal szemben alapkövetelmény, hogy a vizsgálati hőmérsékleten csak kevés kis molekulatömegű gyártási maradékot, vagy hőbomlási terméket juttasson a mozgófázisba
38
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága A kolonnavérzés a hőmérséklet függvényében
39
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága A kolonna vérzése és a kolonna hőstabilitása egy adott hőmérsékleten ritikussá válik. Ez a hőmérséklet lesz az adott kémiai összetételű kolonna felső alkalmazhatósági hőmérséklete. A hőstabilitás miatt tehát olyan alap polimereket kell választanunk, amelyek hőtűrők. Ilyen alappolimer család a polisziloxán alapúak
40
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága Alap polisziloxán polimerváz: x, y különböző funkciócsoportokat jelentenek
41
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága A poli (dimetil-sziloxán) állófázis szerkezete
42
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága Fenil-csoportokkal helyettesített szilán polimer
43
Kromatográfiás módszerek alkalmazhatósága A nitril-fázis szerkezete
44
A formaldehid meghatározása 2,4-dinitro- fenil-hidrazin
45
Formaldehid mintavétel 2,4-dinitro-fenil- hidrazinos származékképzéssel egybekötve
46
Formaldehid mintavétel szilikagélen impregnált 2,4-dinitro-fenil-hidrazinnal történő származékképzéssel
47
Kis mennyiségű szerves anyagok mintavételével egybekötött dúsítása A csőben „A” nagy fajlagos felületű, „B” kisebb pórusátmérőjű, és „C” kisebb fajlagos felületű, nagyobb porusátmérőjű aktívszenet teszünk
48
A passzív mintavétel elve A szennyező anyagok diffúzióval a csőbe töltött adszorbens felületére
49
Passzív mintavétel 2,4-dinitri-fenil hidrazinnal impregnált szűrőpapírral
50
A szelektív detektálási módszerek, vegyület szerkezetek közötti összefüggések
51
Levegő mintavétel különböző módszerei a HS-GC-s méréshez a) Nyitott mintatartó b) Előre vákumozott mintatartó c) Szívott mintatartó
52
Az ATD-GC elvi vázlata
53
Hőmérséklet és koncentrációs profilok a termodeszorpciós (a), és a fókuszálási és mintaadagolási (b) lépésben
54
Az off-line levegőminta-vétel és az on-line ATD-GC-MS kombinálása
55
Minta leoldással megvalósított off-line gázkromatográfiás mérés
56
SPME mintavevő felépítése Ahol: S 1 komponens koncentrációja a levegőben S f beoldott komponens K egyensúlyi állandó K>10 3
57
Mintavétel a GC-ban az SPME szálról a)Szeptum átszúrása adapterrel, a szorbens réteg az adapteren belül b) Termodeszorpció az adagolóban
58
Szilárd fázisú extrakció kapilláris kolonnával A poli(dimetil)-szilán az apoláris szennyezőket szorbeálja az átszívott levegőből, és egyensúly alakul ki a két fázis között.
59
Töltött cső, mint szilárd fázisú mikroextrakciós mintavevő
60
SPME eszközök a) „külső” szorbens tartalmú szál b) „belső” szorbens gyűrű
61
Kereskedelmi forgalomban kapható eltérő polaritású adszorbensek
62
Egyensúlyi állapot leírása Ahol: n az SPME szorbens által megkötött mólok száma K fs a levegő és az SPME szorbens közötti megoszlási hányados V f SPME fázis térfogata V s a minta térfogata C 0 a minta kezdeti koncentrációja Amennyiben a mintatérfogat nagy: V s >>V f
63
Szerves szennyezők izolálása és koncentrálása levegőből TD= termodeszorpciós módszerrel történő mintabevitel a GC-ba
64
Köszönöm a figyelmet!
Hasonló előadás
© 2024 SlidePlayer.hu Inc.
All rights reserved.