174711. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés folyadékminták analízisére
3 174711 4 analizátorok nem versenyképesek az átfolyó analíziscsatoma elvét sorozatmérésekre alkalmazó berendezésekkel szemben. Ugyanakkor átfolyó analíziscsatornát felhasználó automataberendezésekkel végzett mérések pontossága, megbízhatósága kedvezőtlenebb, mint a titrátorokkal megvalósított méréseké. Ennek oka az, hogy a detektorok érzékenységének már kis változása, valamint a mintaoldat egyéb komponensei jelenlétéből eredő kisebb-nagyobb zavaró hatások sokkal nagyobb mértékben befolyásolják a detektorjelszint nagysága alapján végzett, mint a titrálási végpont alapján megvalósított értékelést. Kutatásaink során célul tűztük ki olyan mérési eljárás és berendezés kidolgozását, amely egyesíti az átfolyócsatoma-elv és a titrálásos kémiai analízis előnyeit, tehát az analízis kivitelezésének sebessége azonos az átfolyó analíziscsatomájú mérések sebességével, pontossága pedig azonos a titráló automaták pontosságával, vagy azokét meg is haladja. Az átfolyórendszerekben végzett titrálások automata üzemmódban történő kivitelezésére irányuló kísérletek eddig nem vezettek kielégítő eredményre (Fleet, B.—Ho, A.Y.W.: Ion Selective Electrodes, Ed. Pungor E., Akadémiai Kiadó, Bp. 1973; p. 17.). Ennek két oka van. Egyrészt az alkalmazott reagens előállítási technikája — gradiens törvényesítés - nem tesz lehetővé sorozatméréseket (a reagens előállításához ugyanis ismételt edénykimosás, pontos térfogatbeállítás szükséges), másrészt a kiértékelést, a titrálási végpont megállapítását pontatlanná teszi az, hogy az oldat_ áramlása a cső fala mellett lassabb, mint középen. így bizonyos mértékig széthúzódik a reagenskoncentráció, s nehéz pontosan megállapítani, hogy mennyi a tényleges reagensadagolási sebesség az észlelt végpontban. Ennek megfelelően jelenleg sem ismeretes olyan módszer és berendezés, amellyel analíziscsatomában folyamatosan áramló mintaoldat, vagy egymástól elválasztottan áramló mintaoldatok periodikus titrálásával gyors és pontos analízisek lennének végezhetők. A találmány alapját egyrészt az a felismerés képezi, hogy egy áramló oldat koncentrációjának meghatározása programozott reagensadagolás segítségével nagy pontossággal elvégezhető, ha olyan ciklikus reagensadagolási programot alkalmazunk, mely biztosítja, hogy a reagens az adagolási program egy szakaszán a mintához képest fölöslegbe kerüljön (túltitrálás). (A reagensfölösleg a meghatározás alapját képező kémiai reakció lejátszódására vonatkozik.) Továbbá az a megállapításunk, hogy a reagensadagolási program helyes megválasztása esetén az áramló oldat anyagáramának és a reagens anyagáramának sztöchiometriai egyenértékre jutása (a koncentrációmeghatározásra alkalmas ekvivalenciapont) könnyen meghatározható. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy állandó térfogatsebességgel áramló folyadékmintához a mérésnek megfelelő reagenst/eket adagolunk meghatározott ideig — célszerűen 30 mp—5 perc időtartam alatt növekvő mennyiségben, a mintát túltitráljuk, ezután a reagens/ek adagolt anyagáramát ugyancsak meghatározott idő alatt zérusra csökkentjük, miközben a reakcióelegyben időben bekövetkező változásokat ismert módon folyamatosan követjük, s a két kémiai egyénért ékpont fellépése között eltelt időt, vagy azzal bármely függvénykapcsolatban levő mennyiséget 2 vesszük alapul a koncentrációmeghatározásnál. A koncentrációmeghatározás alapját képező mennyiségből, vagy ennek megfelelő jelből az ismeretlen koncentrációt oldatokkal történő összehasonlítással, vagy számítás útján határozzuk meg. A találmány szerinti eljárással gázminták is elemezhetők, ha a gázmintával közvetlen vagy - gázátjárható membránon keresztül — közvetett érintkezésben levő elnyelető folyadékot áramoltatunk állandó térfogatsebességgel. A találmány szerinti berendezés lényegében egy olyan analizátorcsatoma, amely a folyadékminta áramoltatására szolgáló folyadékszivattyúval van ellátva, és egy szakasza kistérfogatú átfolyó homogenizálótérré van kiképezve. A homogenizálótér előtti szakaszába programozó egységgel összekapcsolt reagensadagoló csatlakozik, míg a homogenizálótér utáni szakasz a titrálás során bekövetkező változások mérésére és regisztrálására alkalmas egy vagy több detektorral ellátott detektorszakasz. A csatorna táplálása mintatárolóból, illetve mintavevőből történik, s a csatorna célszerűen kialakított elfolyóval végződik. A találmány szerinti berendezés oly módon is kialakítható, hogy az analizátorcsatomának a reagensadagoló-egység előtti szakaszát gázelnyeletésre alkalmas módon képezzük ki. A gázelnyeletés vagy oly módon valósítható meg előnyösen, hogy egy átfolyó gázelnyeletőben az állandó térfogatsebességgel áramló elnyelető folyadék a gázzal direkt érintkezésbe kerül, vagy úgy, hogy az analizátorcsatoma illető szakaszát a gázmintától egy gázátjárható membránnal választjuk el. A mérés során a csatornában állandó sebességgel áramló folyadékban az oldat- vagy gázminta és a reagens között a titrálás alapját képező kémiai reakció a nulláról induló, programozottan növekvő reagensadagolásnak megfelelően mind nagyobb mértékben játszódik le. A minta-anyagáram és a reagens-anyagáram kémiai egyenértékének elérése után a reagens mindinkább feleslegbe kerül. Az így elért célszerű mértékű túltitráltság után határozott, jól definiált időprogram szerint nullára csökkentve a reagens anyagáramát, véget ér az analízis. Ha az analíziscsatornában továbbra is azonos mintaoldat folyik, az analízis megismételhető, illetve, ha új mintaoldatot áramoltatunk, a reagens és adagolása programjának megfelelő változtatásával új mérés végezhető. A detektorszakasz, illetve a detektorrendszer segítségével nyomon követhetők a reagensadagolási ciklusok során a titrálási reakció következtében fellépő változások. A programozott reagensadagolás következtében egy mérés során a reagens-anyagáram és a minta egy komponensének anyagárama kétszer ér el kémiai egyenértéket. A két kémiai egyenértékpont fellépése között eltelt (£ idő és a mérendő komponensnek a mintában levő C_ koncentrációja között jól definiálható fuggvénykapcsolat áll fenn. 0-ról induló, egyenlő oldalú háromszögalaknak megfelelő program szerint változó reagensadagolás esetén: Q = 2r—nkC ahol r = a reagens-anyagáram növekedésének és csökkenésének időtartama (vagyis a teljes program időtartama 2r), n. és k pedig a titrálási reakció sztödnometri-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
