САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РОБОТОТЕХНИКА В ХИМИИ Булатов Андрей Васильевич к.х.н., доцент. - презентация

1 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РОБОТОТЕХНИКА В ХИМИИ Булатов Андрей Васильевич к.х.н., доцент

2 Химический анализ -оценка качества разнообразной продукции; -контроль технологических процессов; -диагностика в медицине; -контроль объектов окружающей среды; -криминалистические исследования; -в научных исследованиях.

3 1. ПРОБООТБОР – это такая операция, при которой происходит отбор достаточного количества представительной части исследуемого материала БАТОМЕТР

4 2. ДОСТАВКА ПРОБ В ЛАБОРАТОРИЮ

5 3. ПРОБОПОДГОТОВКА пробу нужно перевести в подходящую для анализа форму измельчение; высушивание; разложение; сплавление; устранение мешающих компонентов (маскирование)

6 4. ПРОВЕДЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА образование аналитической формы и измерение аналитического сигнала Пример: определение содержания кислоты

7 5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

8 Не трудно заметить, что подобная схема выполнения химического анализа требует больших затрат труда и времени

9 Основные тенденции: 1.Анализ уходит из лаборатории; 2.Автоматизация химического анализа

10 Портативные приборы Тест-методы Мобильные лаборатории Возможности внелабораторного анализа

11 Портативные приборы Пример: определение нефтепродуктов в воде

12 Тест-метод: Определение мочевины в биологических жидкостях

13 Мобильные лаборатории Пример: передвижной экологический пост

14 СУЩЕСТВУЕТ ДВА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ПОДХОДА К АВТОМАТИЗАЦИИ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Возможности автоматизированного анализа

15 «Робототехнический» подход подразумевает создание механических устройств (роботов) в максимальной степени копирующих действия химика-аналитика при выполнении анализов. 15

16 Что умеет делать робот? Пример: определение фосфат-ионов в воде

17 Достоинства: Возможность автоматизации сложных методик химического анализа. А главное – универсальность! На его принципах можно автоматизировать практически любую методику химического анализа.

18 Недостатки: -сложная конструкция; -громоздкость; -высокая стоимость; -ограниченный срок службы.

19 Достоинства: Возможность автоматизации сложных методик, которые включают сложные стадии пробоподготовки, выделения и концентрирования. А главное – универсальность! На его принципах можно автоматизировать практически любой аналитический метод. Задача перепрограммирования робота практически аналогична задаче обучения аналитика-оператора. Автоматизация химического анализа на принципах проточных методов анализа Проточный анализ предполагает автоматизированные операции объединения и смешения потоков пробы и растворов реагентов.

20 Непрерывный проточный анализ (НПА)

21 Определение химического состава охлаждающей жидкости реактора атомной электростанции

22 Метод непрерывного проточного анализа Достоинства: получение непрерывной информации о содержании аналита в пробе в масштабе времени близком к реальному. Недостатки: нет возможности контроля правильности показаний детектора в процессе его функционирования; возникает необходимость удаления пузырьков воздуха; большой расход реагентов.

23 В 1975 г. Ружичка и Хансен предложили новый подход проточно-инжекционный анализ

24 ПРОТОЧНО-ИНЖЕКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ (ПИА) 24

25 ПРОТОЧНО-ИНЖЕКЦИОННЫЙ АНАЛИЗАТОР

26 Определение ионов железа в природных водах каждые 2 мин результат определения ионов железа

27 Экопатруль

28 Достоинствами ПИА являются: -высокая воспроизводимость результатов анализа; - большая производительность; - осуществление химико-аналитических реакций в закрытой в проточной системе при отсутствии контакта растворов с атмосферой.

29 НЕДОСТАТКИ ПИА: -необходимость сборки гидравлических схем под каждую методику; -достаточно большой расход реагентов; -необходимость частого обслуживания анализатора; -присутствие эффекта «памяти».

30 Следующим шагом в развитии проточных методов анализа явился последовательный инжекционный анализ (SIA), предложенный в 1990 г Ружичкой и Маршеллом.

31 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ (SIA) 31

32 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ АНАЛИЗАТОР

33 Определение СО2 в биологических жидкостях

34 Метод последовательного инжекционного анализа Достоинства: -уменьшение расхода реагентов; -увеличение надежности работы анализатора по сравнению с ПИА. Недостатки: -необходимость сборки своей гидравлической схемы под каждую методику анализа; -присутствие эффекта «памяти».

35 ПЕРЕКРЕСТНЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ (CIA) 35

36 СХЕМА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПЕРЕКРЕСТНОГО ИНЖЕКЦИОННОГО АНАЛИЗА

37 Определение фосфатов в минеральных удобрениях

38 ЦИКЛИЧЕСКИЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ (ЦИА) ЦИА пробоотбор пробоподготовка добавление реагентов перемешивание растворов пауза измерение аналитического сигнала 38

39 ЦИКЛИЧЕСКИЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ (ЦИА)

40 ЦИКЛИЧЕСКИЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ АНАЛИЗАТОР

41 Определение аскорбиновой кислоты в лекарственных препаратах 41

42 Лекарственный препарат (производитель) Найденное содержание аскорбиновой кислоты Иммуностимулирующий сироп для детей «Цитовир-3» (МБНПК «Цитомед») (13,8 0,1) мг/мл Поливитаминный сироп для детей «Сорбивит-6» (Санкт-Петербургская государственная химико- фармацевтическая академия) (13,7 0,5) мг/мл Таблетки шипучие «Витамин-С» (Хемофарм концерн A.D.) (900 5) мг в таблетке Результаты определения аскорбиновой кислоты в лекарственных препаратах 42 Время анализа – 5 мин

43 Определение АПАВ с экстракционным выделением в реакционной емкости 43 Время анализа – 10 мин

44 44 Степень очисткиВведено АПАВ, мг/лНайдено АПАВ, мг/л первая-3,1±0,3 3,05,7±0,4 вторая-1,6±0,3 1,52,8±0,2 третья-0,11±0,07 0,100,21±0,05 Результаты определения АПАВ в балластных водах (Морской торговый порт, г. Санкт-Петербург) Когда товар выгружается из судна, балластные резервуары наполняются водой.

45 Анализ природного газа, определение сероводорода

46 Определение сероводорода в природном газе 46 Блок абсорбционного выделения аналитов

47

48 Достоинства ЦИА: - уменьшение расхода реагентов по сравнению с ПИА; -универсальность; -нет необходимости использования специальных устройств для разделения и концентрирования; -отсутствие эффекта «памяти». Недостатки ЦИА: меньше экспрессность по сравнению с ПИА.

49 ПРИМЕНЕНИЕ ПРОТОЧНЫХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА 1.Объекты окружающей среды (вода, воздух, почвы); 2. Объекты пищевой промышленности (анализ напитков); 3. Биологические и фармацевтические препараты.

50 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!