Univerza v Ljubljani Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo

Univerzitetni študijski program Kemija Izbirni sklop Analizna kemija

Avtomatizirana analiza

Seminar 2006

Predavatelj: prof. dr. Boris Pihlar

Seminarska naloga je bila pripravljena v okviru študijskih obvez dodiplomskega izbirnega predmeta Avtomatizirana analiza (30-0041). Delo ni lektorirano in vsebinsko ni korigirano s strani predavatelja ali drugih univerzitetnih institucij. Avtor in institucija ne jamčita za pravilnost podatkov in navedb ter ne izključujeta možnosti, da so v objavljenem gradivu napake ali druge nepravilnosti. Gradivo predstavljeno v tem delu je avtorska lastnina, oziroma last navedenih virov, iz katerih je bilo povzeto.

2

OSNOVNA LITERATURA: Analytica Chimica Acta 392 (1999) 265-272. Environmentally friendly analytical chemistry through automation: comparative study of strategies for carbaryl determination with p-aminophenol Boaventura F. Reisa , Angel Morales-Rubiob, Miguel de la Guardiab a Centro de Energia Nuclear na Agricultura, University of Sao Paulo, Piracicaba, Brazil b Departamento de Quimica Analitica, University of Valencia, 50 Dr. Moliner St, 46100 Burjassot, Valencia, Spain

Univerza v Ljubljani Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo

Okolju prijazna avtomatizirana analizna kemija: Primerjava preučevanja strategij za določitev

karbarila s p-aminofenolom

(Seminarska naloga)

Predmet: Avtomatizirana analiza Mentor: prof. dr. B. Pihlar Letnik študija: 4. letnik Študentka: Tina Nemeš

Ljubljana, junij 2006

Kazalo Povzetek……………………………………………………………………………….... 1 1. Uvod………………………………………………………………………………….. 2 1.1. Pretočna injekcijska analiza(FIA)…………………………………………….2 1.2. Sekvenčna injekcijska analiza(SIA)…………………………………………. 4 2. Eksperimentalni del………………………………………………………………... 5 2.1. Aparature…………………………………………………………………….. 5 2.2. Reagenti……………………………………………………………………… 5 2.3. Operacijski postopek za večkratno izmenjavo………………………………. 5 2.4. Pretočna – injekcijska spektrofotometrična določitev………………………. 8 2.5. Sekvenčna injekcijska spektrofotometrična določitev………………………. 9 3. Rezultati in diskusija…………………………………………………………......... 10 3.1. Eksperimentalni pogoji za reakcijo karbarila s p – aminofenolom………….. 10 3.2. Eksperimentalni pogoji za večkratno izmenjavo…………………………….. 10 3.3. Analitične vrednosti spektrofotometrične določitve z večkratno izmenjavo... 11 4. Zaključek…………………………………………………………………………….. 13 5. Viri…………………………………………………………………………………..... 14

1

Povzetek [1] Pretočni sistem, ki je osnovan na večkratni izmenjavi in binarnem vzorčenju, je bil razvit za izboljšanje avtomatizirane spektrofotometrične določitve karbarila s p-aminofenolom (PAP). Vzrok je bil v tem, da bi dosegli manjšo potrato volumna in pri tem ohranili maksimalni učinek analize. Postopek, pri katerem je bila pretočna mreža dosežena s petimi tri-potnimi avtomatskimi kontrolnimi ventili, je omogočila mejo detekcije od 26 µg l-1. To je primerljivo z uporabo običajne pretočne injekcijske (FIA) cevi z večimi odprtinami in nižje od vrednosti, ki so jih dobili s sekvenčno injekcijsko analizo (SIA). Potrata volumna na vzorec (1.7 ml) je primerljiva tisti, ki so jo dobili pri SIA metodi in šest krat nižja od vrednosti dobljene pri običajni FIA metodi.

2

1. Uvod Današnje raziskave, ki vključujejo okoljsko znanost, agrikulturo, industrijske procese itd., predstavljajo visoke zahteve za analizne rezultate. Za spremljanje teh zahtev je nujno potrebno izboljšanje analiznih postopkov skozi avtomatizacijo. Pretočna injekcijska analiza (FIA) lahko izpolni te zahteve, saj ima veliko prednost tudi v zmožnosti za izvedbo implementacije, ki jo zahteva laboratorijska oprema in drastično zmanjšanje porabe reagenta v primerjavi s tradicionalnimi metodami. Ker se raztopina reagenta pri metodi FIA ves čas črpa, nastanejo veliki odpadni volumni. Da bi razvili primerne analitične metode je potrebno še veliko truda, da bi se izognili omenjenim težavam. Sekvenčna injekcijska analiza (SIA) vključuje črpanje primernih količin vzorca in reagentov skozi različne poti ventila z večimi odprtinami, ki se vrti v smeri urinega kazalca. Na ta način so vzorec in reagenti dodani v posamezni kanal, primerno premešani in transportirani v detektor. Uporaba večkratne izmenjave in binarnega vzorčevanja v pretočnih sistemih je osnovana na sestavljanju kompleta tri-potnih avtomatskih kontrolnih ventilov, in sicer en za vsako od raztopin. Avtomatski kontrolni ventili so lahko odprti in zaprti za doziranje vzorca in raztopin reagentov v reakcijske tuljave na način, ki omogoča obvladovanje dveh ali več reagentov, ki sestavljajo enojni črpalni kanal in ne zahtevajo poseben vrstni red vzorčevanja. Čeprav se omenjeni tehniki v osnovi precej razlikujeta, pa imata obe zmožnost drastičnega zmanjšanja kompleksnosti tokovnih aparatov potrebnih za določitve, kar vključuje uporabo večih reagentov kot tudi zmanjšanje porabe reagentov in celotne količine odpadkov, ki nastanejo zaradi zmanjšanja uporabe kontinuiranih črpajočih kanalov. V članku je opisan razvoj postopka za spektrofotometrično določitev karbarila s p-aminofenolom (PAP) ob uporabi pretočnega sistema osnovanega na večkratni izmenjavi in binarnem vzorčevanju. Učinek predlaganega sistema je bil preverjen ob primerjavi tehnike SIA in klasične FIA tehnike, upoštevajoč parametre: pogonska raztegljivost, poraba reagentov, kot tudi proizvodnja vzorca in analitske vrednosti kot so meja detekcije, občutljivost in ponovljivost [1].

1.1. Pretočna injekcijska analiza (FIA) Pretočna injekcijska analizna tehnika je zelo na široko uporabljana tehnika. Sistem ima zelo enostavno obliko. Vzorec injiciramo v tok reagenta. Medtem ko raztopina vzorca potuje skozi sistem, se dispergira v reagent in pri tem nastane reakcijski produkt. Detektor zazna pretok raztopine vzorca, kar se na rekorderju izpiše kot fizikalni parameter (npr. kolorimetrična absorbanca ali fluorescenca). Moderni FIA sistemi so običajno sestavljeni iz injekcijskega ventila, reakcijske tuljave, peristaltične črpalke visoke kakovosti, detektorja (npr. fotometrična pretočna celica) in autosamplerja.

3

Vrednost pretoka pri FIA tehniki je običajno 1 ml min-1, volumen injiciranih vzorcev oziroma reagentov 10 µl in frekvenca vzorčenja 2 vzorca na minuto. Tehnika pretočne injekcijske analize temelji na treh osnovnih principih: 1. ponovljivo injiciranje določenega dela vzorca v kontinuirni tok nosilnega elektrolita

brez prekinitve njegovega pretoka; 2. kontrolirana in ponovljiva disperzija vzorca med injektorjem in detektorjem; 3. točno ponovljiv zadrževalni čas dela vzorca v analizatorju [2].

Slika 1: Pretočna injekcijska analiza (FIA) [2]

Slika 2: Cev s številnimi odprtinami pri sistemu FIA [2]

4

1.2. Sekvenčna injekcijska analiza (SIA) Koncept tehnike SIA temelji na mešanju vzorca z regentom. S SIA v avtomatizirani analizi nadomestimo operacije dodajanja reagentov, rekalibracije in separacije. Sistem za sekvenčno injekcijsko analizo je sestavljen iz večpotnega ventila, črpalke, tuljave in pretočnega detektorja. Sistem je napolnjen z vzorcem in reagenti, ki jih injiciramo v reakcijsko tuljavo.

Slika 3: Sekvenčna injekcijska analiza (SIA) [2]

Slika 4: Sekvenčni injekcijski analizator [2] Bistvena razlika med tehnikama FIA in SIA je v tem, da pri FIA vzorec injiciramo v

pretočni nosilec; reagenti se pomešajo z vzorcem na poti do detektorja. SIA pa temelji na selekcijskem ventilu in zaporednem injiciranjem komponent. Prednost tehnike SIA pred običajnejšo FIA je v tem, da se pri sistemu SIA porabi bistveno manj reagentov in količina odpada je manjša. Slabost tehnike SIA je v počasnejšem delovanju [2].

5

2. Eksperimentalni del [1]

2.1. Aparature Uporabili so sistem diod in spektrofotometer opremljen s pretočno celico (V=50 µl) ter potjo dolžine 10 mm, proizvajalca Hewlett-Packard (Model 8452A). Uporabljena je bila peristaltična črpalka (Gilson Miniplus P2) s cevno črpalko iz polivinilklorida (notranji premer, 1.3 mm). Reakcijske tuljave in cevke so bile iz PTFE (notranji premer, 0.8 mm). Peristaltična črpalka (Gilson Miniplus P2) uporabljena pri postopku FIA je delovala ob uporabi štirih fleksibilnih cevk iz polivinilklorida (notranji premer, 1.52 mm), in sicer za zagotovitev pretoka 4.0 ml min-1 v vsakem od kanalov. Za postopek SIA so uporabili FIALAB sistem proizvajalca Valco Instruments (Medina, WA), peristaltično črpalko in 10-potni selekcijski ventil.

2.2. Reagenti Uporabili so karbaril (čistoča 99.5 %) proizvajalca Union Carbide. Raztopina karbarila (ρ=15 µg ml-1) je bila pripravljena z raztapljanjem pesticida v destilirani vodi in hranjena pri laboratorijskih pogojih, saj je zelo obstojna na svetlobi, toploti in pri hidrolizah pod običajnimi pogoji. p–aminofenol (PAP) je bil proizveden pri Fluki (Buchs, Švica). Delovna standardna raztopina (ρ=50 µg ml-1) je bila sveže pripravljena z raztapljanjem 0.025 g PAP v 500 ml vrele in ohlajene destilirane vode. Taka raztopina je stabilna več kot 8 ur. Uporabili so še kalijev metaperjodat in natrijev hidroksid proizvajalca Probus (Barcelona, Španija). Standardna raztopina kalijevega metaperjodata je bila pripravljena z raztapljanjem 2.1 g te kemikalije v 500 ml destilirane vode. 0.004 M KIO4 so dosegli z razredčitvijo raztopine z vodo. 1 M standardna raztopina natrijevega hidroksida je bila pripravljena iz analitsko čiste substance.

2.3. Operacijski postopek za večkratno izmenjavo Za vključitev avtomatskih kontrolnih ventilov mikroračunlanik povzroči kontrolne signale skozi PCL711S v TTL model, in avtomatski kontrolni ventili zahtevajo razliko v potencialu 12 V in električni tok ca. 100 mA; za zagotovitev teh pogojev je bila uporabljena doma izdelana elektronska vmesna ploskev.

6

Tabela 1 Določeni biti za kontrolo ventilov in učinek le-teh [1] korak d4/V5 d3/V4 d2/V3 d1/V2 d0/V1 izvedba dejanja

1 1 0 0 0 1 nov tekoči vzorec 2 0 0 0 0 1 dodatek raztopine vzorca 3 0 0 1 1 0 dodatek raztopine R1 4 0 0 1 0 0 dodatek raztopine R2 5 1 0 0 0 0 umik nosilca analizne poti 6 0 1 0 0 0 velik pretok

d0, d1, d2, d3, d4 = digitalni biti PCL vmesnika; 1 = odprt ventil; 0 = zaprt ventil; V1, V2, V3, V4, V5 = avtomatski kontrolni ventili, kot so prikazani na sliki 5; Koraka 5 in 6 sta optimalna in nista vključena v ∆ti = čas, ko so ventili vključeni.

Slika 5: Shema pretočnega sistema. [1]

V1, V2, V3, V4, V5 = tripotni avtomatski kontrolni ventili B1, B2 = povezovalne cevke iz PTFE (dolžina 5 cm, notranji premer 0.8 mm) B3 = reakcijska tuljava iz PTFE (dolžina 120 cm, notranji premer 0.8 mm) Cs = nosilec toka vzorca, NaOH (0.1 M, pretok 33 µl s-1) S = raztopina vzorca R1 = KIO4 (0.004 M) R2 = PAP (50 mg l-1)

7

Pretočni sistem je bil sestavljen za implementacijo večkratne izmenjave in binarnega vzorčenja. Njegov pretok je prikazan na spodnjem diagramu.

Slika 6 : Diagram pretočnega sistema [1] Polne črte znotraj ventilov simbolizirajo pot pretoka, ko so ventili izključeni in črtkane črte

prikazujejo pot pretoka, ko so ventili vključeni. TV1, TV2, TV3, TV4, TV5 = izključeni/vključeni ventili, ki predstavljajo časovni potek dveh ciklov. V tej podobi so vsi avtomatski kontrolni ventili izključeni, le nosilna raztopina teče skozi analitsko pot. Analizni postopek se prične, ko mikroračunalnik pošlje do avtomatskih kontrolnih ventilov učinek električnih pulzov, ki sledijo časovnemu poteku izključenih/vključenih ventilov. V prvem koraku sta ventila V1 in V2 tekom časovnega intervala ∆t1 vključena, nosilni tok (Cs) je zaustavljen ter raztopina vzorca (S) teče skozi omenjena ventila v odpad (w). Ta korak čiščenja z raztopino vzorca mora biti izveden pred začetkom analiznega postopka. Po določenem časovnem poteku je prikazan drugi korak, kjer je ventil V5 izključen in ventil V1 ostaja vključen tekom časovnega intervala ∆t2. Tako se raztopina vzorca vključi v tuljavo B1. V tretjem koraku sta vključena ventila V2 in V3 med časovnim intervalom ∆t3; v tem pogledu je bil tok skozi tuljavo B1 zaustavljen in raztopina reagenta R1 je bila dodana v tuljavo B2. V nadaljevanju sledi četrti korak, ki prikazuje izključen V2 ventil in ventil V3 ostaja vključen tekom časovnega intervala ∆t4, pri čemer se raztopina reagenta vključi v tuljavo B2. Raztopini reagentov sta bili transportirani skozi tuljavo B2, ki predstavlja mešalni element pred vstopom v tuljavo B3. Gre za prioritetni pogoj, ki je zahtevan za potek kemijske reakcije. Cikel dodajanja raztopin je definiran kot kompromis v zadnjih treh korakih vzorčenja, kjer se raztopine dodajajo v ventile v časovnih potekih ∆t2, ∆t3 in ∆t4. Cikel dodajanja raztopin, v katerem mešanica reagentov R1 in R2 pripotuje v tuljavo B3 se lahko večkrat ponovi. Ko se cikel dodajanja zaustavi, so vsi ventili izključeni in tekočina ponovno teče skozi analitske cevi, tako da je tok vzorca usmerjen naravnost do detektorja (UV absorbanca). Analitski signal, dobljen z detektorjem je bil zaznan kot funkcija časa, podobno kot pri običajnem FIA sistemu. Ko vzorec preide skozi pretočno celico, je lahko ventil V5 vključen za določen časovni interval (peti korak v tabeli 1). Na ta način je bila nosilna raztopina usmerjena v odpad (w), pred tem pa je prešla reakcijsko tuljavo in detektor. V nadaljevanju je bil ventil V5 izključen in V4 vključen, kar je omogočilo pretok raztopine skozi analitsko pot.

8

2.4. Pretočna - injekcijska spektrofotometrična določitev Alikvot vzorca 600 µl je bil injiciran v tok vode in spojen s tokom 0.2 M NaOH ob uporabi tuljave (75 cm), v kateri se karbaril hidrolizira v 1–naftol (slika 2A). Nato je bil vzorec spojen z mešanico dveh konstantnih tokov 0.004 M KIO4 in PAP (ρ=50 µg ml-1), ki sta predhodno reagirala v reakcijski tuljavi (45 cm), da bi dosegla benzoquainoiminsko obliko PAP. Reakcijska tuljava dolžine 600 cm zagotavlja reakcijo med 1–naftolom in PAP-om do produkta, ki je indofenol modro (λmax=596 nm).

Slika 7: Cev z mnogimi odprtinami uporabljena za spektrometrično določitev karbarila s tehniko FIA [1]

9

2.5. Sekvenčna injekcijska spektrofotometrična detekcija Z uporabo nosilca toka destilirane vode s pretokom 3.1 ml min-1 sta bila skozi odprtini 2 in 3 injicirana 0.2 M NaOH (V=210 µl) ter vzorec ali standardna raztopina (V=210 µl). Substanci sta se združili v cevi 1 (Eppendorf), ki je situirana na odprtini 4 in v kateri hidroliza karbarila do 1–naftola poteče v 9-ih sekundah. Medtem je bil ventil zarotiran proti odprtinama 5 in 6, skozi kateri sta bila ločeno injicirana PAP ( V=210 µl ) in KIO4 (V=X ml). PAP in KIO4 sta bila pomešana v cevi 2 (Eppendorf), ki je situirana na odprtini 7, in sicer 9 sekund, da bi dosegla benzoquainoiminsko obliko PAP-a. Po tem je bil ventil SIA ponovno zarotiran na odprtino 4 ter mešanica vzorca in NaOH (V=220 µl) je bila izčrpana in prenesena na odprtino 7. Tukaj je reakcija med 1–naftolom in PAP-om potekla v 10-ih sekundah; produkt je bilo barvilo indo modro. Končna raztopina je bila izčrpana in s pomočjo odprtine 10 prenesena v detektor (λ=596 nm). Po vsaki reakciji je sistem potrebno očistiti v večih zaporednih stopnjah, v katerih destilirana voda teče skozi celoten sistem. Ta čas naj bi bil 3 minute za vsako določitev.

Slika 8: Cev z mnogimi odprtinami uporabljena za spektrometrično določitev karbarila s tehniko SIA [1]

10

3. Rezultati in diskusija [1]

3.1. Eksperimentalni pogoji za reakcijo karbarila s p-aminofenolom

Tabela 2 prikazuje koncentracije in prečrpane volumne reagentov za dosego najboljših analiznih rezultatov pri spektrofotometrični določitvi karbarila s p-aminofenolom pri 596 nm. Kot lahko vidimo so bili pri vseh sistemih za omenjeno reakcijo, preizkušeni enaki kemijski pogoji, razen pri večkratni izmenjavi in binarnem vzorčenju. V tem primeru je bil uporabljen 0.1 M NaOH za oba injicirana vzorca in raztopino v nosilcu, in sicer za to, da bi se izognili Schlierenovemu efektu, ki je bil opažen na meji med 0.2 M NaOH in raztopinami reagentov, ki ne vsebujejo NaOH. Tabela 2 Eksperimentalni pogoji za reakcijo karbarila s PAP-om [1] Sistem PAP (50µg ml-1) NaOH KIO4 (0.004 M) pretok

(ml min-1) V (ml) c (M) pretok

(ml min-1) V (ml) pretok

(ml min-1) V (ml)

FIA 4 - 0.2 4 - 4 - SIA - 0.2 0.2 - 0.2 - 0.2 Večkratna izmenjava

- 0.1 0.1 2 0.5 - 0.1

3.2. Eksperimentalni pogoji za večkratno izmenjavo

V pretočnih sistemih, ki so osnovani na večkratni izmenjavi in binarnem vzorčevanju, so raztopine vzorca in reagentov vključene v analitsko pot na alternativni način. Medtem ko raztopina potuje do detektorja, disperzija med raztopinama vzorca in reagenta omogoča razvitje kemijske reakcije. Dobri pogoji mešanja so prisotni, kadar sta volumna vzorca in reagenta majhna. Ko je potrebno, da je dosežena visoka občutljivost mora biti volumen vzorca večji od volumna reagenta. Za zagotovitev porazdelitve reagenta v zadostno prostornino vzorca za stehiometrijo kemijske reakcije, volumen vzorca ne sme naraščati. Tudi za dosego maksimalne občutljivosti mora biti retencijski čas dovolj dolg, da omogoča celotno kemijsko reakcijo. Za dosego maksimalne občutljivosti obstaja zveza med dolžino analitskih cevi, pretokom in razmerjem med volumni vzorca in reagenta. Na osnovi teh navedb, sta dolžina cevi 120 cm (notranji premer 0.8 mm) in pretok 33 µl s-1 fiksna, za zagotovitev retencijskega časa vzorca ca. 20 s. Tak retencijski čas dovoljuje 90 % potek kemijske reakcije. Časovna intervala (∆t3, ∆t4), ko sta ventila V2 in V3 vključena, za dodajanje reagentov R1 in R2, sta obsegala 0.3 s, tako da je bilo za vsak cikel dodanega 10 µl reagenta. Časovni interval, za katerega je bil vključen ventil V1, se je spremenil iz 1.0 na 3.0 s, kar kaže na to, da sta bila ločeno dodana volumna 33 in 100 µl. Najboljši so bili rezultati, ko je znašal volumen vzorca 50 µl. Ko je bil injiciran manjši volumen vzorca, je bil analitski signal nižji; vzrok je v razredčenju raztopine reagenta. Ti eksperimenti so bili izvedeni z rotiranjem 15-ih ciklov, tako, da je bil manjši volumen vzorca 800 µl, kar je več kot volumen analitskih cevi (600 µl).

11

V tem primeru, so bile analitske cevi napolnjene z vzorcem, in maksimum analitičnega signala je bil zaznan pod ustreznimi pogoji, čeprav naraščanje signala tukaj ni povzročila disperzija. Ko je bil volumen vzorca večji od 66 µl, je bilo prav tako opaženo naraščanje analitičnega signala. Domnevali so, da je v tem primeru vzrok slaba porazdelitev kromovih reagentov po volumnu vzorca. Vrhovi, ki so opaženi v profilih signalov z večanjem volumna vzorca, se lahko smatrajo kot verifikacija te domneve. To pomanjkljivost bi lahko rešili z večanjem dolžine analitskih cevi. Upoštevajoč te rezultate, so primerni volumni: za vzorec 50 µl, za KIO4 in PAP pa 10 µl. Naraščanje analitskega signala z volumnom vzorca predstavlja skupno lastnost pretočnih sistemov. V obravnavanem članku, so bili kontrolni volumni vzorca uporabljeni za večanje občutljivosti. Rezultati so prikazani na sliki 9. Razberemo lahko, da je z volumni vzorcev 400 µl dosežen maksimum analitskega signala. Pod temi pogoji je bilo izvedenih osem ciklov, upoštevajoč volumne dveh reagentov, celoten volumen vzorca 560 µl ter analitsko pot, ki je v celoti zapolnjena z vzorcem. Te operacijske pogoje so objavili kot najboljše za dosego največje občutljivosti.

3.3. Analitične vrednosti spektrofotometrične določitve z večkratno izmenjavo

Za določitev linearne meje zaznave, meje detekcije, standardne deviacije in dolgoročne obstojnosti, so bili eksperimenti izvedeni s programiranjem desetih ciklusov, in sicer ločeno za vzorec, KIO4 in PAP v razmerju 50: 20: 10 µl , kar lahko vidimo na spodnji sliki.

Slika 9 : Vpliv volumna vzorca na merjenje absorbance za reakcijo karbarila s PAP pri večkratni izmenjavi [1]

12

Pod temi pogoji je znašala poraba reagentov 0.092 mg KIO4, 0.005 mg PAP in 2 mg NaOH ter meja detekcije 26 µg l-1, ki je ocenjena za verjetnost 99.6 % in ustreza k=3. Koeficient variacije osmih neodvisnih analiz vzorca, ki vsebuje 5.8 mg l-1 je bil 0.5 % in frekvenca vzorčenja je bila 70 injiciranj v uri, kar je povzročilo totalni odpadni volumen 120 ml h-1. V tabeli 3 so prikazane poglavitne karakteristike določitve karbarila z večkratno izmenjavo in binarnim vzorčenjem ob primerjavi karakteristik dobljenih z običajno FIA in SIA tehniko. Kot lahko vidimo, je strmina tipičnega kalibracijskega grafa dobljenega z večkratno izmenjavo 1.6 krat višja kot pri tehniki FIA, nasproti zmanjšanju volumna reagenta NaOH. Ob uporabi tehnike SIA je bila dosežena 3.5 krat nižja občutljivost, kot pri večkratni izmenjavi. Tabela 3 Pregled različnih avtomatiziranih postopkov za spektrofotometrično določitev karbarila s PAP-om [1]

Tehnika FIA SIA Večkratna

izmenjava Kalibracijska enačbaa A = (0.03015+0.00004)

C + (0.0000+0.0002) A = (0.014+0.003) C + (0.019+0.003)

A = (0.047+0.002) C + (0.021+0.003)

rb 0.9999 (6) 0.9990 (5) 0.99998 (6) LODc (µgl1) 26 40 26 CV (%)d (n;C) 0.14 (4; 4.8) 1-3 (3; 10) 0.5 (8; 5.8) Celoten odpad (ml h-1) 430 27 120 Vzorčevanje (h-1) 90 20 70

216 1.7 2 2.48 0.193 0.092

Poraba reagenta (g/1000 določitev)

NaOH KIO4 PAP 0.135 0.011 0.005

a A = absorbanca, C = koncentracija (µg ml-1); b regresijski koeficient; c meja detekcije; d koeficient variacije za n neodvisnih analiz vzorcev, ki vsebujejo C mg l-1 karbarila. Meja detekcije dobljena z obema tehnikama, FIA in večkratno izmenjavo, je bila istega reda 26 mg l-1; SIA pa daje mejo detekcije 40 mg l-1, torej 1.5 krat višjo. Torej lahko zaključimo, da večkratna izmenjava ne žrtvuje nobene od analitskih zmogljivosti metode v primerjavi z ostalimi avtomatiziranimi tehnikami. Upoštevajoč porabe reagentov in količine odpada (kot je videti v tabeli 3), kot funkcija časa, tehnika FIA proizvaja velik volumen odpada, in sicer 960 ml h-1, v primerjavi z vrednostjo 120 ml h-1 pri večkratni izmenjavi in le 27 ml h-1 pri SIA. Če vzamemo v poštev še frekvence vzorčevanja, ustreza odpad vsake od določitev 10.7 ml za FIA, 1.7 ml za večkratno izmenjavo in 1.4 ml za SIA. Kar kaže na to, da SIA in večkratna izmenjava reducirata odpade v isti meri. Celotna poraba reagentov za 1000 določitev vključuje 216 g NaOH, 2.48 g KIO4 in 0,135 g PAP za metodo FIA, ter 1.7 g NaOH, 0.193 g KIO4 in 0.011 g PAP za SIA in 2 g NaOH, 0.092 g KIO4 in 0.005 g PAP za večkratno izmenjavo. Večkratna izmenjava omogoča najcenejšo alternativo za avtomatizirano določitev karbarila s PAP.

13

4. Zaključek V članku je bila obravnavana avtomatizirana spektrofotometrična določitev karbarila s p-aminofenolom ob uporabi večkratne izmenjave in binarnega vzorčenja. Metoda je bila primerjana z običajno pretočno injekcijsko analizo (FIA) in sekvenčno injekcijsko analizo (SIA). Eksperimentalni pogoji so bili enaki za tehniki FIA in SIA; za večkratno izmenjavo so bili zahtevani drugačni pogoji. Celotna poraba reagentov za 1000 določitev vključuje 216 g NaOH, 2.48 g KIO4 in 0,135 g PAP za metodo FIA, ter 1.7 g NaOH, 0.193 g KIO4 in 0.011 g PAP za SIA in 2 g NaOH, 0.092 g KIO4 in 0.005 g PAP za večkratno izmenjavo. Večkratna izmenjava omogoča najcenejšo alternativo za avtomatizirano določitev karbarila s PAP. Upoštevajoč porabe reagentov in količine odpada, kot funkcija časa, tehnika FIA proizvaja velik volumen odpada, in sicer 960 ml h-1, v primerjavi z vrednostjo 120 ml h-1 pri večkratni izmenjavi in le 27 ml h-1 pri SIA. Če vzamemo v poštev še frekvence vzorčevanja, ustreza odpad vsake od določitev 10.7 ml za FIA, 1.7 ml za večkratno izmenjavo in 1.4 ml za SIA. Kar kaže na to, da SIA in večkratna izmenjava reducirata odpade v isti meri. Za določitev linearne meje zaznave, meje detekcije, standardne deviacije in dolgoročne obstojnosti, so bili eksperimenti izvedeni s programiranjem desetih ciklusov, in sicer ločeno za vzorec, KIO4 in PAP v razmerju 50: 20: 10 µl . Strmina tipičnega kalibracijskega grafa dobljenega z večkratno izmenjavo je 1.6 krat višja kot pri tehniki FIA, nasproti zmanjšanju volumna reagenta NaOH. Ob uporabi tehnike SIA je bila dosežena 3.5 krat nižja občutljivost, kot pri večkratni izmenjavi. Meja detekcije dobljena z obema tehnikama, FIA in večkratno izmenjavo, je bila istega reda 26 mg l-1; SIA pa daje mejo detekcije 40 mg l-1, torej 1.5 krat višjo. Torej lahko zaključimo, da večkratna izmenjava ne žrtvuje nobene od analitskih zmogljivosti metode v primerjavi z ostalimi avtomatiziranimi tehnikami.

14

5. Viri [1] B. Reis, A. Morales, M. Guardia, Environmentally friendly analytical chemistry

through automation: comparative study of strategies for carbaryl determination with p-aminophenol, Anal. Chim. Acta 392 (1999) 265-272

[2] http://www.flowinjection.com (24.6.06)