Анализаторы

Анализатор AOX-400. Определение содержания адсорбируемых органических галогенидов

AOX-400

Метод позволяет определять в твердых и жидких образцах содержание йод-, бром- и хлорорганических соединений, способных адсорбироваться на активированном угле. Аналитическая стадия включает разложение образца при температуре 950 °С и последующее аргентометрическое титрование выделившихся галогенов в микрокулонометрической ячейке.

Практически все органические галогениды хорошо адсорбируются активированным углем. Степень поглощения будет зависеть от химической природы адсорбируемой молекулы, длины цепи органической части. На обратный процесс – десорбцию, также влияет несколько факторов:

  • объем образца;

  • количества активированного угля и пр.

Однако на поверхности угля способны адсорбироваться любые галогенсодержащие соединения, в том числе и неорганические.

Каким образом происходит отделение органической части от неорганической?

Неорганические галогениды, как правило, хорошо растворимы в воде и могут быть удалены из активированного угля промывкой, но промывочный раствор изменяет поглощающую способность адсорбента, что необходимо учитывать при анализе. Все эти особенности предусмотрены в новейшем анализаторе органических галогенидов AOX-400 производства компании Nittoseiko Analytech (Япония).

анализатор AOX-400 с автоподатчиком

Принцип работы анализатора AOX-400

Анализ адсорбируемых галогенорганических соединений включает 4 стадии:

  1. Подготовку образца (разбавление, фильтрацию).

  2. Адсорбцию галогенов активированным углем одним из трех способов (встряхиванием, пропусканием через колонку или экстракцией).

  3. Промывку образца для удаления неорганических галогенидов водным раствором NaNO3.

  4. Определение содержания органических галогенидов методом разложения с последующим микрокулонометрическим анализом.

Подготовка образца для метода АОХ

Эта стадия подразумевает очистку образца от ненужных механических примесей. Если анализ проводится в жидкой фазе, то, при необходимости, пробу можно разбавить, доведя ее концентрацию до требуемой (предел количественного обнаружения – 300 мкг/л).

Как происходит адсорбция

Существует три подхода к нанесению образца на активированный уголь:

  1. Метод встряхивания образца вместе с активированным углем.

  2. Метод пропускания образца через колонку с активированным углем.

  3. Метод твердофазной экстракции (SPE), который особенно удобен для работы с жидкими образцами, содержащими большое количество неорганических галогенидов.

Метод встряхивания

Образец помещают в коническую колбу вместе с активированным углем и встряхивают в шейкере, чтобы добиться максимального поглощения галогенсодержащих соединений адсорбентом.

AOX-метод встряхивания

Затем пробы пропускают через вакуумный фильтр, где в качестве фильтрующего элемента установлены специальные фриты. Отфильтрованный слой промывают раствором нитрата натрия, избавляясь от неорганических солей в пробе.

Фильтрация хлороганики с активированным углем

В результате, на фильтре остается только слой активированного угля с адсорбированными на нем органическими галогенами. Эти образцы вместе с фриттой переносятся в аналитическую установку, где происходит их разложение при высокой температуре и анализ на ммикрокулонометре.

карусель для фритт

Анализатор AOX-400 может быть оснащен системой автоматической подачи на 30 фритт.

Колоночный метод

В этом способе извлечения галогенидов образец пропускают через колонку, заполненную активированным углем, а затем промывают ее раствором NaNO3 для удаления неорганических солей.

колонки с активированным углем

Процесс адсорбции автоматизирован и происходит в специальной установке TXA-04, рассчитанной на обработку пяти проб одновременно.

установка для адсорбции TXA-04

Для разложения пробы колонку с адсорбентом и образцом помещают в печь. Если требуется серийный анализ, то производитель предлагает дополнительный инжекционный автоподатчик SI-400 и карусель на 60 колонок.

Метод экстракции

Этот метод адсорбции схож с колоночным, но позволяет анализировать образцы с высоким содержанием неорганических солей. Чтобы отделить неорганическую фракцию, разбавленный образец пропускают через полимерную смолу, на которой адсорбируются все галогенсодержащие соединения. Неорганическую часть вымывают раствором азотнокислого натрия, а органические галогениды извлекают с помощью метанола. Согласно ISO 9562, далее из полученного экстракта галогенорганические соединения адсорбируют активированным углем упомянутыми выше способами. Однако, автоподатчик SI-400 позволяет осуществлять ввод полученных метанольных фракций сразу в печь, что значительно упрощает анализ.

автоподатчик для виал после SPE

После твердофазной экстракции образцы распределяют в виалы объемом 2 мл и устанавливают в автоподатчик. Карусель рассчитана на 40 виал. В автоподатчик SI-400 устанавливается игла, с помощью которой отбирается аликвота и вводится в печь для разложения и последующего анализа.

Система разложения образца

После адсорбции пробу подвергают термическому разложению в вертикальной печи при температуре 950 °С. В качестве газа-окислителя используется обычный воздух, который прокачивается через систему с помощью вакуумного насоса, что позволяет избежать утечек газов при нарушении герметичности. В результате сжигания органических галогенидов в пиролизной трубке образуются углекислый газ, вода и галогеновые кислоты. Концентрация последних может быть определена методом аргентометрической кулонометрии.

Принципиальная схема анализатора AOX-400

Блок для микрокулонометрического титрования

Анализ проводится в титриметрической ячейке, в которой в качестве электролита используется ледяная уксусная кислота.

Количество хлора, участвующего в реакции, эквивалентно количеству серебра, образующегося в процессе электролиза. А количество электричества, затраченного в ходе реакции, пропорционально количеству сгенерированных катионов серебра.

HCl + Ag+H+ + AgCl (титрование)

AgAg+ + e- (электролиз)

Более подробную информацию о работе детектора можно посмотреть по ссылке.

Нужно понимать, что расчеты содержания галогенов выполняются по количеству хлора, а значит, при наличии в образце бромидов и иодидов, результаты будут завышены, что четко прописано в ГОСТ Р 54263-2010 и в ISO 9562.

Преимущества определения содержания адсорбируемых галогенорганических соединений на анализаторе AOX-400:

  • одинаково легко работать и с твердыми и с жидкими образцами;

  • в качестве окислителя можно использовать воздух;

  • невозможна утечка газовой фазы за счет применения вакуума, а не избыточного давления для перемещения потока газа.

Нормативные документы, регламентирующие анализ по методу AOX

Метод полностью совместим с требованиями зарубежных стандартов:

  • ISO 9562;

  • DIN EN 1485;

  • EPA 9020;

  • DIN 38414 часть 18.

И нормативных документов, действующих на территории СНГ:

  • СТ РК ИСО 9562-2006 – в республике Казахстан;

  • СТБ ISO 9562-2012 – в республике Беларусь

  • ГОСТ Р 54263-2010 – на территории РФ

  • ГОСТ 30578-98 – на данный момент отменен и заменен на ГОСТ Р 54263


Модель

Автоматический анализатор органических галогенидов AOX-400

Объект измерения

Речные воды, промышленные сточные воды, почва и др.

Форма образцов

Твердая (АОГ: жидкий образец, адсорбированный активированным углем), жидкая (ЭОГ: экстракционный раствор)

Метод анализа

Окислительный пиролиз/ кулонометрия

Температура печи

150~1000 °С (регулярное использование: 950 °С)

Введение образца

Введение в трубку для пиролиза с открытым верхом:

АОГ колоночный метод: в трубку падает колонка с экструдированным образцом, адсорбированным на активированным угле;

АОГ метод встряхивания: в трубку падает фритта с образцом, адсорбированным на активированном угле;

ЭОГ: прямой ввод шприцем сверху в открытую трубку.

Диапазон измерения

Общее количество органических галогенов: от 0,1 до 50 мкг

Объем образца

Образец АОГ: 50 мг или менее, образец ЭОГ: 200 мкл или менее

Время измерения

В пределах 10 минут/измерение (при весе образца 2 мкг)

Количество образцов

Фритта: 30

Образцов на колонке: 60

Образцов ЭОГ: 40 образцов (Размер: виалы 2 мл с септой)

Газ

При использовании AIR-200 воздух не требуется.

АОГ: воздух (800 мл/мин)

ЭОГ: воздух (100 мл/мин) + кислород (300 мл/мин)

Условия эксплуатации

От 15 до 35 °С, 75% относительной влажности или менее (без конденсации)

Электропитание

100-240 В переменного тока, 50/60 Гц, 960 ВА

Размеры и вес

Основной блок АОГ: 460 (Ш) x 420 (Г) x 570 (В) мм, 37 кг

SI-400: 190 (Ш) x 400 (Г) x 410 (В) мм, 7 кг

AIR-200: 100 (Ш) x 400 (Д) x 220В (В) мм, 5 кг

Управление и обработка данных

ПК, принтер, совместимые с Windows®


AIR-200

Блок подачи воздуха

TXA-04

Модуль для колоночной адсорбции