Chia sẻ bài viết
Hầu như mọi nhà hóa học đều bắt đầu con đường của mình dưới sự hướng dẫn của các chuyên gia được đào tạo, học cách thực hiện đúng phương pháp khoa học và tự xử lý an toàn trong phòng thí nghiệm. Tôi cũng không ngoại lệ—tôi đã lấy bằng tiến sĩ về Hóa học Phân tích và Môi trường cách đây vài năm. Đầu những năm 2000, tôi làm việc trong lĩnh vực phân tích môi trường, điều tra ô nhiễm đất do kim loại nặng và tràn hóa chất, đo lường chất lượng nước và đặc biệt là thực hiện các nghiên cứu liên quan đến hóa học khí quyển. Trong những năm này, tôi đã tiếp xúc với một số công nghệ phân tích, quy mô phòng thí nghiệm đa dạng và các quy trình chuẩn bị mẫu khác nhau.
Một vấn đề chung xuyên suốt trong phân tích môi trường đó là tốn thời gian và ngân sách lớn. Tuy nhiên, với các công cụ phù hợp, bạn sẽ dễ dàng giải quyết những vấn đề đó.
1. Phân tích hóa học môi trường
Trọng tâm của phân tích môi trường nằm trong ba lĩnh vực chính sau:
- Không khí
- Nước
- Đất
Mối quan tâm của chúng ta là nghiên cứu kỹ lưỡng sự liên kết giữa những lĩnh vực trên với nhau, xem xét sự liên quan chặt chẽ và phụ thuộc đối với sức khỏe của chúng ta và tương lai của các loài sinh vật trên hành tinh.
2. Các cơ quan và quy định
Với ý nghĩ trên, chính quyền địa phương và chính phủ đã xây dựng và thực thi một số quy định vì lợi ích sức khỏe cộng đồng.
Một trong những cơ quan có thẩm quyền nổi tiếng về chủ đề này là Cơ quan Bảo vệ Môi Trường Hoa Kỳ (EPA). Theo Đạo luật Không Khí Sạch (ban hành năm 1970) và Đạo luật Nước Sạch (1972), cũng như yêu cầu báo cáo việc sử dụng và thải bỏ các chất hóa học độc hại (Báo cáo TRI), một số quy tắc và tiêu chuẩn đã được phát triển trong những năm gần đây để đáp ứng các hướng dẫn nghiêm ngặt được đưa ra trong các quy định này.
Trong thế giới phân tích nước, một trong những phương pháp phổ biến nhất mà bạn sẽ nghe nói đến là EPA Method 300. Các phương pháp 300.0 và 300.1 đưa ra hướng dẫn chi tiết cho các nhà phân tích hóa học về phép đo các anion thông thường (Phần A) và các sản phẩm phụ khử trùng vô cơ (Phần B) trong nước bằng sắc ký ion.
Quan tâm về Phương pháp 300.1? Tìm hiểu thêm về ghi chú ứng dụng miễn phí IC có liên quan bên dưới:
Disinfection byproducts and standard anions according to EPA 300.1 A & B
Bromate in water with conductivity detection: optimized separation and LOQ
3. Thiết bị sắc ký ion Metrohm nâng cao năng suất và lợi nhuận trong phân tích môi trường
Khối lượng công việc nhiều hơn = ít thời gian hơn cho mỗi mẫu
Danh sách các chất gây ô nhiễm nước ngày càng tăng và các yêu cầu quy định ngày càng nghiêm ngặt đòi hỏi các phòng thí nghiệm phải xử lý nhiều mẫu hơn trong thời gian ngắn hơn mà không làm giảm độ chính xác.
Bản chất của các mẫu được đo trong các phòng thí nghiệm môi trường là cần phải chuẩn bị mẫu—lọc các mẫu luôn cần thiết và trong nhiều trường hợp cũng phải pha loãng chúng. Quy trình này là cách duy nhất để ngăn chặn thiệt hại cho hệ thống phân tích và để đạt được kết quả chính xác.
Tuy nhiên, chuẩn bị mẫu là một bước khá tốn kém, vì nó liên quan đến khối lượng công việc lớn cũng như vật tư tiêu hao đắt tiền.
Khối lượng công việc lớn!
Một nghiên cứu kéo dài 30 ngày đã được thực hiện trên hệ thống Metrohm IC với lọc và pha loãng tự động bởi phòng thí nghiệm phân tích môi trường ở Hoa Kỳ. Phòng thí nghiệm này, giống như nhiều phòng thí nghiệm khác, xử lý một lượng lớn mẫu, bao gồm một số mẫu có thời hạn sử dụng hạn chế. Do đó, độ tin cậy là một tiêu chí đặc biệt quan trọng khi quyết định mua một hệ thống mới.
Các cân nhắc về ngân sách cũng đóng một vai trò quan trọng: một hệ thống mới phải tăng lợi nhuận càng nhanh càng tốt; nó cần tạo ra lợi tức đầu tư chậm nhất sau một năm.
Vì vậy, làm thế nào chúng tôi thực hiện trong nghiên cứu? Chúng tôi đã thử nghiệm một số thông số, bao gồm:
(Bấm để đi đến những phần có liên quan)
(Siêu) lọc
Tất cả các mẫu môi trường nước phải được lọc trước khi phân tích. Điều này ngăn ngừa các hạt từ mẫu làm nhiễm bẩn hoặc tắt nghẽn cột phân tách, từ đó kéo dài đáng kể tuổi thọ của cột. Khối lượng mẫu lớn tại phòng thí nghiệm tham gia vào nghiên cứu này đã khiến chi phí nguyên liệu giảm xuống chỉ còn $1 USD cho mỗi bộ lọc ống tiêm. Tuy nhiên, vì mỗi mẫu riêng lẻ yêu cầu một bộ lọc mới, với 14.300 mẫu mỗi năm, con số tiết kiệm lên tới 14.300 đô la – chỉ dành cho vật liệu lọc!
Tính năng lọc tích hợp trong hệ thống sắc ký ion của Metrohm và chỉ cần một lần thay bộ lọc mỗi ngày, tiết kiệm cho phòng thí nghiệm này hơn 12.000 USD mỗi năm. Hơn nữa, quá trình lọc mẫu hoàn toàn tự động.
So với lọc thủ công, điều này giúp tiết kiệm ba phút thời gian làm việc cho mỗi mẫu. Với chi phí lao động là 18 đô la mỗi giờ, điều này một lần nữa tương ứng với khoản tiết kiệm khoảng 13.000 đô la mỗi năm.
Nhìn chung, sử dụng lọc giúp tiết kiệm hơn 25.000 USD chi tiêu hàng năm – một khoản hoàn vốn đầu tư (Return on investment ROI) đáng kể.
Để biết thêm thông tin về trình tiết kiệm thời gian này, hãy đọc bài đăng trên blog trước đây của chúng tôi về cách xác định thời điểm thay màng lọc.
When do I have to exchange the filtration membrane with Inline Ultrafiltration?
Khử nhiễu nền
Bộ khử nhiễu nền làm giảm độ dẫn điện của dung dịch pha động, dẫn đến khả năng phát hiện độ dẫn điện của chất phân tích nhạy hơn. Điều này giúp đạt được các giới hạn phát hiện và định lượng đặc biệt thấp.
Thiết bị trước đây được sử dụng tại phòng thí nghiệm này (từ một nhà cung cấp khác) sử dụng khử nhiễu nền dạng màng. Những bộ triệt này phải được thay thế ba tháng một lần, mỗi lần tốn khoảng $1.200 . Mặt khác, module khử nhiễu nền Metrohm là sản phẩm mua một lần vì nó sử dụng các hạt trao đổi ion bên trong bộ khử nhiễu nền . Ba cột trong bộ khử nhiễu nền với nhiệm vụ khử nhiễu, rửa và tái sinh làm cho việc khử nền diễn ra liên tục trong mọi lúc.
Hóa chất tái sinh không đắt, trung bình $52 trên 1.000 mẫu, dẫn đến tổng chi phí hàng năm là $750 cho 14.300 mẫu. Điều này rẻ hơn nhiều so với chi phí thay thế khử nhiễu nền dạng màng rất nhiều lần!
Bạn muốn tìm hiểu thêm về khử nhiễu nền trong sắc ký anion? Tải tài liệu miễn phí của chúng tôi tại đây.
Suppression in anion chromatography – More sensitive analysis of anions and organic acids
Cột phân tách
Với các cột phân tích Metrohm, phòng thí nghiệm môi trường trong nghiên cứu này đã đạt được khả năng phân tách tốt hơn các chất phân tích và tuổi thọ của cột dài hơn nhiều – trung bình 7.000 lần bơm so với 1.200 lần với các cột trước đó. Dường như có hai yếu tố chính giúp giảm hao mòn trên cột phân tách:
- Máy sắc ký ion Metrohm cung cấp tín hiệu đo mạnh hơn từ 4 đến 5 lần. Điều này cho phép giảm thể tích tiêm xuống 5 lần.
- Ngoài ra, bộ lọc trực tuyến Metrohm loại bỏ các hạt có kích thước nhỏ tới 0,2 μm, trong khi quá trình lọc thủ công bằng bộ lọc ống tiêm chỉ có thể loại bỏ các hạt có kích thước nhỏ tới 20 μm.
Nhìn chung, việc sử dụng cột phân tách Metrohm tiết kiệm gần 18.000 USD trong một năm cho phòng thí nghiệm phân tích môi trường công suất cao.
Tìm kiếm một cột phân tích cho những thách thức phân tích của bạn? Kiểm tra Công cụ của chúng tôi tại đây!
Pha loãng
Nếu kết quả xác định cho thấy nồng độ chất phân tích quá cao, tức là nằm ngoài khoảng xác định cho phép, mẫu phải được pha loãng và phân tích lại.
Đây là trường hợp của khoảng 30% mẫu tại phòng thí nghiệm tham gia vào nghiên cứu này. Pha loãng thủ công khiến nhân viên phòng thí nghiệm mất ít nhất ba phút cho mỗi mẫu. Với chi phí lao động khoảng $18 USD mỗi giờ, điều này làm tăng thêm chi phí hàng năm là $3.800.
Pha loãng trực tuyến tự động loại bỏ chi phí trên: hệ thống phân tích pha loãng hoàn toàn tự động các mẫu có liên quan và sau đó đo lại chúng. Điều này làm cho phòng thí nghiệm hoạt động hiệu quả hơn nhiều: lượng mẫu hàng ngày tăng lên và các mẫu có thời hạn sử dụng hạn chế luôn được phân tích trong thời gian thích hợp.
Tìm hiểu thêm về nhiều tùy chọn Chuẩn Bị Mẫu Trực Tuyến khác nhau của Metrohm có tại đây:
Sự mạnh mẽ
Tiết kiệm chi phí đáng kể không phải là lợi ích duy nhất của hệ thống phân tích Metrohm – nghiên cứu so sánh trong 30 ngày cũng cho thấy một số lợi ích khác. Công ty đã rất ấn tượng với độ bền của thiết bị và khả năng đo toàn bộ phạm vi mẫu được xử lý trong phòng thí nghiệm của họ.
Hiệu chuẩn ổn định của nó cũng giúp giảm tần suất hiệu chuẩn: hệ thống mới chỉ cần hiệu chuẩn hai đến ba tuần một lần thay vì hai đến ba ngày một lần.
Tiết kiệm chi phí đáng kể không phải là lợi ích duy nhất của hệ thống phân tích Metrohm – nghiên cứu so sánh trong 30 ngày cũng cho thấy một số lợi ích khác. Công ty đã rất ấn tượng với độ bền của thiết bị và khả năng đo toàn bộ phạm vi mẫu được xử lý trong phòng thí nghiệm của họ.
Tuy nhiên, các tính năng ấn tượng nhất là độ nhạy cao và dải tuyến tính lớn của đầu dò. Nhờ hệ thống sau, chỉ 2% mẫu nằm ngoài phạm vi đo và phải được pha loãng – so với 30% của hệ thống cũ.
4. Kết quả cuối cùng
Thử nghiệm 30 ngày đã chứng minh cho phòng thí nghiệm thấy rằng Metrohm IC với các kỹ thuật chuẩn bị mẫu tự động tích hợp trong dây chuyền giúp tiết kiệm cả chi phí nguyên liệu và nhân công. Hơn nữa, nó cũng cung cấp một số cải tiến về hiệu suất phân tích so với các hệ thống trước đây được sử dụng trên trang web.
Khoản tiết kiệm đáng kể nhất là chi phí lao động và vật liệu do sử dụng bộ lọc, tiếp theo là khoản tiết kiệm do tuổi thọ của cột tách lâu hơn.
Để tính toán khoản tiết kiệm cuối cùng trong cả năm, hãy tải xuống whitepaper của chúng tôi về chủ đề bên dưới.
Your knowledge take-aways
White Paper: High productivity and profitability in environmental IC analysis
Download this White Paper and learn how you can increase your productivity and profitability in environmental ion chromatography analysis using Metrohm IC equipment.
