Upload
ilyssa
View
42
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
ANALÍTIKAI KÉMIA. Dr. JUVANCZ ZOLTÁN. RMKAK1KTNB. Előadás ideje: páratlan hét, kedd 9 40 -11 10 , (D.1.EA.I) Kredit: 2, aláíráspotló vizsga (írásbeli, teszt) Előadás óraszám: 1/hét Gyakorlat óraszám: 1/hét Konzultáció: Kedd 13-15 óra, 255. szoba - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
ANALÍTIKAI KÉMIA
Dr. JUVANCZ ZOLTÁN
RMKAK1KTNB
• Előadás ideje: páratlan hét, kedd 940-1110 , (D.1.EA.I)Kredit: 2, aláíráspotló vizsga (írásbeli, teszt)
• Előadás óraszám: 1/hét• Gyakorlat óraszám: 1/hét• Konzultáció: Kedd 13-15 óra, 255. szoba• Jegy: 50 % elmélet (Zh), 50% laboratórium
(Zh + mérések jegyzőkönyvei)
Előadások
• Analitikai kémia tárgya felosztása, mintavétel, minta-előkészítés
• Mérések pontossága, klasszikus eljárások (titrálás, gravimetria), elektrokémia (potenciometria, culometria, konduktometria),
• Atomi spektroszkópia (atomabszorpció, lángfotometria, ICP, röntgen gerjesztés), molekula spektroszkópia (UV-VIS, IR),
• Kromatográfia (GC, HPLC, GC/MS, elektroforézis)
• Zárthelyi• Pótzárthelyi
Jegyzet
Kőmives József, Környezeti Analitika (BME, 2000)
W. Kleiböhmer Ed., Environmental Analysis (Elsevier, 2001, ISBN 0444-50021-9)
R. Reeve, Introduction to Environmental Analysis (Wiley, 2003, ISBN 0-471-49295-7)
J.R. Dean, Methods for Environmental Trace Analysis (Wiley, 2003, ISBN 0-470-84421-3)
Előadási kivonatok, power point válogatás (intézet honlapja)
Analitikai kémia
• Az analitikai kémia az anyagok minőségi és mennyiségi elemzésének módszereit, és az eredmények megbízhatóságát tárgyalja.
• Környezetvédelemben csak a validált, mennyiségi elemzéseknek van teljes (jogi) értéke.
Mérendő komponensek kiválasztásának szempontjai
•Mérendő közeg és környezete (talaj-szennyvíz, ivóvíz bázis-hulladéklerakó, iszap-víz)
•Komponensek mérgező hatása (Dioxinok, fenolok, ionos detergensek, DDT )
•Komponensek előfordulása és koncentrációja (Fe, naftalin-szulfonátok, bezafibrát, cián)
•Komponensek mérhetősége (metabolitok, Na-szulfonátok)
•Kompromisszum a különböző szempontok között (16 PAH, 7 PCB, lindán - igen) (2-metilkrizén, glükuronidadduktok - nem)
Környezetvédelmi analitika felosztása/A
Rendszeres monitorozó
mérések
Mérések gyakorisága és
köre változó törvénytől és
megállapodástól függően(NO2, NO3, keménység,
vezetőképesség, BOI, PCB)
Eseti meghatározások• Felmérések• Helyi sajátságok • Balesetek (CN, nem-ionos detergensek,
KOI konzervgyárnál, TPH)
Környezetvédelmi analitika felosztása/B
Komponensek elkülönült
mérése(Fe, Cr3+, Cr6+, Ca, NH3, NO2,
NO3, atrazine, Silvex, DDT,
benz[a]pirén)
Csoportok mérése(TOC, TPH, PAH, ANA, KOI
összes nitrogén, összes Cr)
Környezetvédelmi analitika felosztása/C
Helyszíni mérések
Nem-stabilizálható mutatók
Félkvantitatív gyorstesztek(UV, csík-tesztek, pH,
Hőmérséklet, oldott oxigén)
Laboratóriumi mérésekValidált nagy pontosságúmérések (GC/MS, HPLC, BOI, KOI,
klorofill-α)
Kísérő standard, hűtött szállítás rendszerint szükséges
Környezetvédelmi analitika felosztása/D
Makro komponensek
meghatározása(KOI, NO3, pH)
Nyomelemekmeghatározása (Hg, Pb, PAH, DDT)
Rendszerint koncentrálás,
mátrixtól megszabadulásés kisérőstandard
szükséges
Nagyságrendek
Környezetvédelmi analitika felosztása/ E
Alkalmazott analízis módszer szerint• Klasszikus analitika (titrálás, szín, zavarósság)
• Elektroanalitika (potenciometria, culometria, eletroforézis)
• Molekula spektroszkópia (UV-VIS, IR, Fl, MS)
• Kromatográfia (GC, HPLC)
• Atom spektroszkópia (AAS, ICP, emissziós spektroszkópia)
• Biológiai teszt (BOI, RIA, ELISA)
Különböző környezeti határértékek természetes vizekben és üledékben
Osztály
Név Egység I II III IV V
KOI-Mn mg O2 /l 5 10 20 50 < 50
KOI-Cr mg O2 /l 10 25 50 125 < 125
NH4-N mgN/l 0.2 0.3 0.6 1.5 > 1.5
NO2-N mgN/l 0.01 0.06 0.12 0.3 > 0.3
NO3-N mgN/l 1 3 6 15 > 15
Ntot mgN/l 1,5 4 8 20 > 20
Pb µg /l <LOD 5 10 25 > 25
Pb mg /kg 35 (kanadai szabvány)
Hg µg /l <LOD 0.1 0.2 0.5 > 0.5
pp'DDT µg/l 0.001 0.01 0.02 0.05 >0.05
Atrazine µg/l 0.02 0.1 0.2 0.5 > 0.5
Benz[a]pirén µg/l 0.005 0.007 0.01 0.05 > 0.05
Analízis folyamata
Mintavétel Minta konzerválás
Minta előkészítés(homogenizálás,koncentrálás, tisztítás, oldószerváltás)
Mérés
Értékelés
Vizsgálandó anyag
Minta
Analitikai minta
Mérés
Mintázás követelményei• Reprezentatív
(jellemző, homogén, lehetőleg kis térfogatú)
• A közeg és keresett komponens szempontjai szerint (szennyvíz, illékonyság, keresztszennyezés)
• Könnyen végrehajtható, de pontos eredményt adó(megfelelő felszerelés, párhuzamos, vak minták)
• Megfelelő időpont, hely (pont-diffúz szennyezők, tél, este, beömlés, limány)
• Ne okozzon kárt, vagy sérülést(mintázás szennyezése, védőfelszerelés)
A rossz mintavételt később nem lehet korrigálni!
Szennyeződési profilok
Mintavétel, homogenizálás, tömeg redukció
Hőerőmű szálló porának kiülepedése
A szennyezés függ :• Elégetett mennyiségtől• Elégetett anyagtól• Égetési technikától• Kémény magasságától• Meteorológiai
viszonyoktól
Szélrózsa Budapesten
Dunai hőerőmű Ni szennyezése
Óvári Mihály Ph.D., 2002, ELTE
Légszennyezés változása napszakkal
Mintázás a szennyezés beömlésénél
Hulladéklerakó monitorozása
Gázminta vevő és tároló eszközök
Aktív adszorpciós mintavevő cső
Levegő szennyezés távmérése
Vízminta vevő
Kézi mintavevők talajra
Iszap mintázók
Minták elkoszolódásának, keresztszennyezésének forrásai
• Edények (szállítás, bemérés)
• Vegyszerek (oldószerek, reagensek)
• Más minta (keresztszennyezések)
• Memória hatások (helyiség, edények)
• Műszerek (előző mérések maradéka, bomlás)
Nélkülözhetetlenek a vak próbák
Minta konzerválás
Van, amit csak a helyszínen lehet mérni (pH, hőmérséklet, zavarosság)
Konzerválás pH beállítással vagy red-ox potenciállal
(szennyvíz, species analízis)
Hűtve szállítás (VOC, klorofill-α)
Megfelelő tároló edény (Fémekre műanyag, szerves vegyületekre üveg)
Minta előkészítés
• Koncentrálás (102-108)
• Tisztítás (mátrixtól való elválasztás)
• Oldószer csere (víz → szerves oldószer)
• Származékképzés (metilezés, denzilezés)
Szinreakciós analízisek
Minta Reagens Mérés (nm)
CrVI 1,5-difenilkarbazid 540
FeII Tiocianát 460
FeIII Pirokatekol 570
Co 4-(2-piridazi)rezorcin 510
Zn 4-(2-piridazi)rezorcin 510
Ni 4-(2-piridazi)rezorcin 510
Cu 4-(2-piridazi)rezorcin 510
Folyadék-folyadék extrakció alapegyenletei
Kd = Corg/Caqu
E = KdV/(1 +KdV)
Ahol Kd a megoszlási állandó
C org komponens koncentrációja vizes fázisbanCaqu komponens koncentrációja szerves fázisban
E extrakciós arány
V fázisarány (org/aqu)
Általában többszöri ismétlés, és a szerves fázis kisebb térfogatú
Folyadék –folyadék extrakció
Egymással nem elegyedő oldószerek (org/aqu) között oszlik meg a vizsgált Komponens(TPH, fenoxisavak, fémek komplex alakban)
pH szerepe(savak-bázisok, fenolok, triazinok)
Folyamatos folyadék-folyadék extraktor
Víznél nehezebb szerves oldószer esetén
Illékony anyagok purge and trap mintázása
Egyensúly eltolásaaz extrahált anyageltávolításával
Szilárd fázisú extrakció (SPE)Lépések: kondicionálás, felvitel, mosás és leoldás.
SPE fajtáiFázis anyagaFordított, (C18, PAH)
Normál (SiOH, TPH)
Imprint (atrazin)
Immuno-szorbens (antibiotikum)
Ioncserés (Al, ClO4)
Membrán (CO2,
FormákOszlop, diszk, SPME, por
Soxlet extraktor
Lassú
Hatékony
Egyszerű
Extrakció szilárd mátrixból
Fázisegyensúly
Diffúzió - konvekció
Nedvesítés
Szemcseméret(Soxlet, ultrahang,
mikrohullám, ASE)
Oldékonyság szerinti kioldás (Speciáció)
Förstner módszerI.kicserélhető
(NH4OAc)
II. karbonátos(HOAc)
III. könnyen redukálható (NH4OCl)
IV.közepesen redukálható(NH4OH)
V.oxidálható frakciót(H2O2/NH4OH)
Nemzetközi módszerA kicserélhető/karbonátos
(H2O)
B könnyen redukálható (2M HCl)
C oxidálható(8M HNO3)
Maradék feloldása: HF + HNO3
Mikrohullámú nagynyomású feltáró edény
Fémekre főleg roncsolás(erős savak)
Szerves mintára extrakció(szerves oldószer, enyhébb hőmérséklet nyomás)
Inhomogén szemcse
Mikrohullámú extraktor
Származékolás célja
• Analízisnek megfelelő formára hozás
(színreakció, polaritás csökkentés)
• Elválasztás mátrixtól(retenció módosítás, könnyebb extrahálás)
Fenoxisavak herbicidek gázkromatogramja metilészter alakban
Szinreakciós analízisek
Minta Reagens Mérés (nm)
CrVI 1,5-difenilkarbazid 540
FeII Tiocianát 460
FeIII Pirokatekol 570
Co 4-(2-piridazi)rezorcin 510
Zn 4-(2-piridazi)rezorcin 510
Ni 4-(2-piridazi)rezorcin 510
Cu 4-(2-piridazi)rezorcin 510
Víz eltávolítása
•Párologtatás hővel, vákuummal•Szárítószer alkalmazása (Na2SO4, Extrelute)•Liofilizálás•Fordított ozmózis
A cél nem csak a koncentrálás és az oldószerváltás, de a vízgőz-desztilláció megakadályozása is lehet (PAH).Egyes méréseket (GC, FL) nem lehet vizes közegből végezni.