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Casi todos los químicos comienzan su camino bajo la guía de profesionales capacitados, aprendiendo la forma correcta de implementar el método científico y manejarse con seguridad en el laboratorio. Yo no soy diferente: obtuve mi doctorado en Química Analítica y Ambiental hace varios años. A principios de la década de 2000, trabajé en el sector del análisis ambiental investigando la contaminación del suelo por derrames de metales pesados y químicos, midiendo la calidad del agua y, especialmente, realizando estudios relacionados con la química atmosférica. Durante estos años, he estado expuesto a varias tecnologías analíticas, tamaños de laboratorio variados y diferentes procedimientos de preparación de muestras.
Un tema común recorre estos diferentes lugares: la búsqueda de más tiempo y un mayor presupuesto. Sin embargo, con las herramientas adecuadas a tu disposición, puedes tener tu pastel y comértelo también.
Análisis químico ambiental
El enfoque del análisis ambiental se encuentra en estos tres sectores principales:
- Aire
- Agua
- Tierra
Nos conviene estudiar estas áreas interconectadas lo más a fondo posible, teniendo en cuenta cómo nuestra salud y el futuro de nuestra especie se relacionan en gran medida con ellas y dependen de ellas.
Autoridades y reglamentos
Con eso en mente, las autoridades locales y gubernamentales han desarrollado y aplicado varias regulaciones por el bien de la salud pública.
Una de las autoridades más conocidas en el tema es Estados Unidos. Agencia de Protección Ambiental (EPA). Bajo la Acta para el aire Limpio (promulgada en 1970) y Ley de Agua Limpia (1972), así como el requisito de informar el uso y disposición de sustancias químicas tóxicas (Informes del TRI), se han desarrollado varias normas y estándares a lo largo de los años intermedios para cumplir con las estrictas pautas establecidas en estas y otras regulaciones.
En el mundo del análisis de agua, uno de los métodos más comunes que escuchará es el Método 300 de la EPA. Los métodos 300.0 y 300.1 dar instrucciones detalladas a los analistas químicos con respecto a la medición de aniones comunes (Parte A) y subproductos de desinfección inorgánicos (Parte B) en agua mediante cromatografía iónica.
Interesado en Método EPA 300.1? Disfrute de una selección gratuita de nuestras notas de aplicación IC relacionadas a continuación:
Subproductos de desinfección y aniones estándar según EPA 300.1 A & B
Bromato en agua con detección de conductividad: separación optimizada y límite de determinación
Cargas de trabajo más pesadas = menos tiempo por muestra
Una lista creciente de contaminantes acuosos y requisitos regulatorios cada vez más estrictos requieren que los laboratorios procesen más muestras en menos tiempo, sin sacrificar la precisión.
La naturaleza de las muestras medidas en los laboratorios ambientales es tal que se requiere la preparación de la muestra, lo que siempre implica filtración las muestras, y en muchos casos de diluido ellos también Este procedimiento es la única forma de evitar daños en el sistema de análisis y lograr resultados precisos.
Sin embargo, la preparación de la muestra es un paso costoso, ya que implica una cantidad significativa de trabajo y consumibles costosos.
¡Es hora de hacer números!
Se realizó un estudio de 30 días en un sistema Metrohm IC con ultrafiltración y dilución automáticas por parte de un laboratorio de análisis ambiental en los EE. UU. Este laboratorio, como muchos otros, procesa un gran volumen de muestras, incluidas algunas con una vida útil limitada. Por lo tanto, la confiabilidad es un criterio particularmente importante cuando se trata de comprar un nuevo sistema.
Las consideraciones económicas también juegan un papel clave: un nuevo sistema debe pagarse por sí mismo lo más rápido posible; debe generar un retorno de la inversión después de un año como máximo.
Entonces, ¿cómo nos desempeñamos en el estudio? Probamos varios parámetros, incluyendo:
(Haga clic para saltar directamente a la sección correspondiente)
(Ultra)filtración
Todas las muestras ambientales acuosas deben filtrarse antes del análisis. Esto evita que las partículas de la muestra contaminen o bloqueen la columna de separación, lo que prolonga significativamente su vida útil. El alto volumen de muestras en el laboratorio involucrado en este estudio redujo el costo del material a solo $ 1 USD por filtro de jeringa. Sin embargo, dado que cada muestra individual requiere un nuevo filtro, con 14.300 muestras al año, esto todavía equivale a $14,300 – ¡solo para materiales de filtración!
La ultrafiltración integrada en el sistema de cromatografía iónica de Metrohm solo necesita un cambio de filtro por día, lo que le ahorra a este laboratorio más de $12,000 por año. Además, el proceso de ultrafiltración está completamente automatizado.
En comparación con la filtración manual, esto ahorra tres minutos de tiempo de trabajo por muestra. Con costos de mano de obra de $18 por hora, esto nuevamente corresponde a ahorros de alrededor de $13,000 por año.
En general, el uso de la ultrafiltración ahorra más de $25 000 en gastos anuales, un retorno de la inversión (ROI) significativo.
Para obtener aún más información sobre este ahorro de tiempo, lea nuestra publicación de blog anterior sobre cómo determinar cuándo es el momento de cambiar la membrana de ultrafiltración.
¿Cuándo tengo que cambiar la membrana de filtración por Ultrafiltración Inline?
Supresión
La supresión reduce la conductividad del eluyente, lo que da como resultado una detección de conductividad más sensible del analito. Esto hace posible lograr límites de detección y cuantificación particularmente bajos.
El instrumento utilizado anteriormente en este laboratorio (de un proveedor diferente) empleaba supresores basados en membranas. Estos supresores tienen que ser reemplazados cada tres meses, con un costo aproximado $1,200 cada vez. El módulo supresor de Metrohm (MSM), por otro lado, es una compra única porque utiliza partículas de intercambio de iones en un sólido lecho microempaquetado para la supresión en lugar de membranas. Los tres cartuchos de supresión del MSM alternan entre supresión, enjuague y regeneración, por lo que asegurando la supresión continua en todo momento.
Los reactivos de regeneración son económicos, con un promedio de $52 por 1000 muestras, lo que resulta en costos anuales totales de $750 por 14,300 muestras. ¡Esto es mucho más barato que el costo de reemplazar un supresor de membrana varias veces!
¿Quiere aprender aún más sobre la supresión en la cromatografía de aniones? Descargue nuestro folleto gratuito aquí.
Supresión en cromatografía de aniones: análisis más sensible de aniones y ácidos orgánicos
Columnas de separación
Con las columnas Metrohm, el laboratorio ambiental de este estudio logró una mejor separación de los analitos y una vida útil de la columna mucho más prolongada; en promedio, 7.000 inyecciones frente a las 1.200 de las columnas anteriores. Parece haber dos factores que son clave para reducir el desgaste de la columna de separación:
- El cromatógrafo iónico Metrohm proporciona señales de medición que son de cuatro a cinco veces más fuertes. Esto hace posible reducir el volumen de inyección por un factor de cinco.
- Además, la ultrafiltración en línea de Metrohm elimina partículas de hasta un tamaño de 0,2 μm, mientras que la filtración manual con filtros de jeringa solo puede eliminar partículas de hasta 20 micras
En general, el uso de columnas de separación Metrohm ahorra casi $18 000 en un año para un laboratorio de análisis ambiental de alto rendimiento.
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Dilución
Si la determinación indica que la concentración del analito es demasiado alta, es decir, fuera del rango de determinación permisible, la muestra debe diluirse y volver a analizarse.
Esta es la situación de alrededor del 30% de las muestras en el laboratorio involucrado en este estudio. La dilución manual lleva al personal del laboratorio al menos tres minutos por muestra. Con costos de mano de obra de aproximadamente $18 USD por hora, esto suma costos anuales de $3,800.
La dilución automática en línea elimina este gasto: el sistema de análisis diluye las muestras relevantes de forma completamente automática y luego las vuelve a medir. Esto hace que el laboratorio mucho más eficiente: el rendimiento diario de muestras aumenta y las muestras con una vida útil limitada siempre se analizan a tiempo.
Obtenga más información sobre las diferentes opciones de preparación de muestras en línea de Metrohm disponibles aquí:
Robustez
El importante ahorro de costes no fue el único beneficio del sistema de análisis de Metrohm: el estudio de comparación de 30 días también reveló otras ventajas. La empresa quedó impresionada con la robustez del instrumento y con su capacidad para medir toda la gama de muestras procesadas en su laboratorio.
Su calibración estable también permitió reducir la frecuencia de calibración: el nuevo sistema solo necesita calibración cada dos o tres semanas en lugar de cada dos o tres días.
Las características más impresionantes, sin embargo, fueron las alta sensibilidad de medición y el gran rango lineal del detector. Gracias a este último, solo el 2 % de las muestras quedan fuera del rango de medición y deben diluirse, en comparación con el 30 % del sistema anterior.
Resultados finales
La prueba de 30 días demostró al laboratorio en cuestión que Metrohm IC con las técnicas integradas de preparación automática de muestras en línea ahorra costos de materiales y mano de obra. Además, también ofrece una serie de mejoras en términos de rendimiento de análisis en comparación con los sistemas utilizados anteriormente en el sitio.
Los ahorros más significativos son los de costos de mano de obra y materiales como consecuencia del uso de la ultrafiltración, seguidos de los resultantes de la vida útil más larga de la columna de separación.
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