Поделиться статьей
Почти каждый химик начинает свой путь под руководством обученных профессионалов, изучая применения научного метода и безопасной работы в лаборатории. Я не стала исключением — несколько лет назад я получила докторскую степень в области аналитической химии и химии окружающей среды. В начале 2000-х я работала в секторе экологического анализа, изучая загрязнение почвы тяжелыми металлами и другой химией, анализируя качество воды и выполняя исследования с химическим составом атмосферы. За эти годы я познакомилась с несколькими аналитическими технологиями, лабораториями разных масштабов и различными методами пробоподготовки.
Везде я заметила общую тенденцию — охота за временем и большими бюджетами. Но при наличии нужного оборудования, вы можете не только приготовить пирог, но и съесть его.
Химический анализ окружающей среды
В центре экологического анализа находятся следующие основные сектора:
- Воздух
- Вода
- Почва
В наших интересах как можно тщательнее изучить эти взаимосвязанные области. Важно учесть тесную взаимосвязь и зависимость, как нашего здоровья, так и нашего будущего.
Правила и полномочия
Местные и правительственные органы разработали и ввели несколько правил на благо общественного здравоохранения.
Одним из наиболее известных органов по этому вопросу является Агентство по охране окружающей среды США (EPA). В соответствии с Законом о чистом воздухе (принятым в 1970 г.) и Законом о чистой воде (1972 г.), а также требованием сообщать об использовании и утилизации токсичных химических веществ (отчетность TRI) за прошедшие годы было разработано несколько норм и стандартов для соответствовать строгим требованиям, изложенным в этих и других правилах.
В мире анализа воды одним из наиболее распространенных методов, о котором вы услышите, является метод EPA 300. Методы 300.0 и 300.1содержат подробные инструкции для химиков относительно измерения общих анионов (часть A) и неорганических побочных продуктов дезинфекции (часть B) в воде методом ионной хроматографии.
Заинтересованы в методе EPA 300.1? Можете почитать наши бесплатные методики по ионной хроматографии ниже:
Disinfection byproducts and standard anions according to EPA 300.1 A & B
Bromate in water with conductivity detection: optimized separation and LOQ
Чем больше загрузка лаборатории = тем меньше времени остается на образец
Растущий список загрязнителей воды и все более строгие нормативные требования требуют от лабораторий обработки большего количества образцов за меньшее время. И желательно без ущерба для точности!
Характер проб экологических лабораторий требует подготовка образцов — их фильтрацию, а во многих случаях и разбавление. Эта процедура является единственным способом предотвратить повреждение системы анализа и получить точные результаты.
Однако пробоподготовка – довольно дорогостоящий этап, и включает в себя значительный объем работы, а также дорогостоящие расходные материалы.
Время поиграть с числами!
30-дневное исследование проводилось на системе Metrohm IC с автоматической ультрафильтрацией и разбавлением в лаборатории анализа окружающей среды в США. Эта лаборатория, как и многие другие, обрабатывает большое количество образцов, в том числе с ограниченным сроком хранения. Поэтому надежность является особенно важным критерием при покупке новой системы.
Экономические показатели также играют ключевую роль: новая система должна окупаться как можно быстрее; она должен приносить доход от инвестиций не позднее, чем через год.
Итак, что мы исследовали? Мы проверили несколько параметров, в том числе:
(Можете кликнуть по ссылке и перейти сразу к теме)
(Ультра)фильтрация
Все пробы воды из окружающей среды должны быть отфильтрованы перед анализом. Это предотвращает загрязнение или блокирование разделительной колонки частицами пробы, что значительно продлевает срок ее службы. Большой объем образцов в лаборатории в этом исследовании позволил снизить стоимость материала до 1 доллара США за шприцевой фильтр. Но поскольку для каждого отдельного образца требуется новый фильтр, при 14 300 образцах в год сумма 14 300 долларов кажется внушительной — и это только на фильтрующие материалы!
Инлайн ультрафильтрация в системе ионной хроматографии от Metrohm требует только одной замены фильтра в день, что экономит более 12 000 долларов в год. Более того, сам процесс ультрафильтрации полностью автоматизирован.
По сравнению с ручной фильтрацией, мы экономим три минуты времени на образец. При затратах на рабочую силу в размере 18 долларов в час мы опять экономим ~ 13 000 долларов в год.
В целом использование ультрафильтрации экономит более 25 000 долларов США в год, значительно возвращая инвестиции (ROI).
Для получения дополнительной информации прочитайте нашу предыдущую статью о том, как определить, когда пора заменить ультрафильтрационную мембрану.
Как понять, что пора заменить фильтрующую мембрану в системе инлайн ультрафильтрации?
Подавление
Подавление снижает проводимость элюента, что приводит к более чувствительному определению проводимости анализируемого вещества. Подавление позволяет достичь особенно низких пределов обнаружения и количественного определения.
В приборе, ранее использовавшемся в этой лаборатории (от другого поставщика), использовались мембранные подавители. Эти супрессоры необходимо менять каждые три месяца, затрачивая на замену около 1200 долларов. С другой стороны, модуль подавления Metrohm (MSM) вы покупаете один раз, поскольку в нем используются частицы ионита в прочном микронасадочном слое вместо мембран. Три картриджа подавления MSM попеременно выполняют подавление, промывку и регенерацию, обеспечивая непрерывное подавление в любое время.
Реагенты для регенерации недорогие, в среднем 52 доллара на 1000 образцов, в результате чего общие ежегодные затраты на 14 300 образцов составляют 750 долларов. Это намного дешевле, чем стоимость многократной замены мембранного подавителя!
Хотите узнать больше о подавлении в анионной хроматографии? Скачайте нашу бесплатную брошюру.
Suppression in anion chromatography – More sensitive analysis of anions and organic acids
Разделительные колонки
С колонками Metrohm экологическая лаборатория в этом исследовании добилась лучшего разделения аналитов и гораздо более длительного срока службы колонки — в среднем 7000 инъекций по сравнению с 1200 с предыдущими колонками. По-видимому, есть два фактора, которые являются ключевыми для снижения износа разделительной колонки:
- Ионный хроматограф Metrohm обеспечивает измерительные сигналы в четыре-пять раз сильнее. Это позволяет уменьшить объем инжекции в пять раз.
- Инлайн ультрафильтрация Metrohm удаляет частицы размером до 0,2 мкм, в то время как ручная фильтрация со шприцевыми фильтрами справляется с частицами размером до 20 мкм.
В целом использование разделительных колонок Metrohm экономит почти 18 000 долларов в год для высокопроизводительной лаборатории анализа окружающей среды.
Ищете конкретную колонку для ваших задач? Поищите среди нашей коллекции!
Разбавление
Если анализ показывает, что концентрация аналита слишком высока, то есть выходит за пределы допустимого диапазона, образец необходимо разбавить и повторить анализ.
Так случилось с 30% образцов в лаборатории, участвовавшей в этом исследовании. Ручное разбавление занимает у лаборантов не менее трех минут на образец. При стоимости рабочей силы примерно 18 долларов США в час это составляет 3800 долларов США в год.
Автоматическое инлайн разбавление устраняет эти расходы: система анализа полностью автоматически разбавляет соответствующие образцы, а затем повторно их измеряет. Лабораторию становится намного более эффективной: увеличивается ежедневное количество анализируемых проб, а образцы с ограниченным сроком годности всегда определяются своевременно.
Узнайте больше о различных вариантах подготовки проб Metrohm:
Надежность
Значительная экономия затрат была не единственным преимуществом аналитической системы Metrohm — 30-дневное сравнительное исследование также выявило ряд других преимуществ. Компания была впечатлена надежностью прибора и его способностью измерять весь диапазон образцов в их лаборатории.
Стабильность калибровки также позволила сократить частоту ее проведения: новая система нуждается в калибровке каждые две-три недели, а не два-три дня.
Однако самыми впечатляющими характеристиками стали: высокая чувствительность измерения и большой линейный диапазон детектора. Благодаря детектору только 2% проб остались за пределами диапазона измерения и нуждались в разбавлении — по сравнению с 30% в старой системе.
Результаты
30-дневный тест доказал лаборатории, что система ионной хроматографии Metrohm с автоматическими инлайн методами пробоподготовки экономит как материальные, так и трудовые затраты. Кроме того, система также предлагает ряд улучшений с точки зрения производительности анализа по сравнению с предыдущими установками.
Наиболее значительной является экономия трудовых и материальных затрат в результате использования ультрафильтрации, которая обеспечивает более длительный срок службы разделительной колонки.
Окончательный расчет экономии за весь год можете найти в документе ниже.
Your knowledge take-aways
Экспертный доклад: Высокая производительность и рентабельность при анализе ИХ в окружающей среде
Скачайте наш доклад и узнайте, как повысить производительность и рентабельность ионно-хроматографического анализа окружающей среды с помощью оборудования Metrohm IC.
