Las dificultades operativas del analizador químico de flujo continuo (mediante el transporte continuo de muestras, reactivos y la finalización de reacciones y pruebas en el sistema de flujo, adecuado para el análisis automatizado de muestras por lotes) se derivan de sus características de "colaboración multimodo (inyección - reacción - detección), control de microsistemas, alta dependencia automatizada", que deben controlarse con precisión en enlaces como "construcción de sistemas, optimización de parámetros, eliminación de interferencias y mantenimiento diario". A partir del escenario de operación real, se desmontan las dificultades clave y la lógica técnica detrás de ellas:
I. construcción del sistema y conexión de tuberías: altos requisitos de precisión, fáciles de causar fallas generales debido a errores en los detalles
El núcleo del analizador de flujo continuo es el "sistema de tuberías de flujo cerrado". la selección de materiales, el modo de conexión y la racionalidad del diseño de las tuberías determinan directamente la estabilidad del análisis posterior. las dificultades de operación se reflejan principalmente en:
1. selección y emparejamiento de tuberías: es necesario tener en cuenta la "compatibilidad química" y las "características hidrodinámicas"
La selección del material es difícil: las diferentes muestras / reactivos tienen diferentes resistencias al material de la tubería (por ejemplo, los ácidos fuertes / los álcalis fuertes corroen los tubos de caucho ordinarios, los disolventes orgánicos disuelven los tubos de silicona), que deben coincidir con precisión: por ejemplo, al analizar las muestras de agua que contienen flúor, es necesario seleccionar los tubos de politetrafluoroefluoroetileno (ptfe) (resistencia a la corrosión del flúor), si se seleccionan incorrectamente los tubos de polietileno (pe), causarán hinchazón de la tubería, fugas de reactivos, mientras que los componentes plásticos disueltos contaminarán las muestras e interferirán con la detección (por ejemplo, afectando la lectura de absorción del método fotométrico);
Es difícil que el diámetro del tubo coincida con la velocidad de flujo: el diámetro interior de la tubería (comúnmente 0,5 - 2 mm) debe coincidir con la "velocidad de la bomba peristáltica, el volumen de la piscina de reacción" - Si el diámetro del tubo es demasiado fino (como 0,5 mm), la velocidad de la bomba peristáltica demasiado rápida puede conducir fácilmente a un fuerte aumento de la presión en la tubería, lo que provoca la producción de burbujas; Si el diámetro del tubo es demasiado grueso (por ejemplo, 2 mm), la precisión de transporte de las muestras trazas (por ejemplo, por debajo de 10 μl) disminuye, lo que resulta en una desviación proporcional entre la muestra y el reactivo y afecta la eficiencia de la reacción.
2. conexión y estanqueidad de la tubería: una pequeña fuga causa distorsión del resultado
La conexión de la tubería a la articulación (como la articulación en forma de l, la válvula de tres vías) requiere "sin volumen muerto, sin fugas": el volumen muerto (como los huecos no llenos en la articulación) puede causar la retención local de la muestra / reactivo, con "contaminación cruzada" (los residuos de la muestra anterior reaccionan con la muestra posterior); Las fugas trazas (por ejemplo, las fugas de reactivos causadas por la relajación de las conexiones) pueden cambiar la proporción real de reacción de la muestra con el reactivo (por ejemplo, la concentración del reactivo se diluye), por ejemplo, al analizar el nitrógeno amoniacal, si se filtra el reactivo alcalino (por ejemplo, naoh), hará que el amoníaco en la muestra no se convierta completamente En amoníaco, y el valor de detección es bajo;
Dificultad de operación: algunas conexiones son "tipo de presión" o "tipo de hilo", es necesario controlar la fuerza de apriete (fugas demasiado sueltas, deformación de la tubería causada por el exceso de apriete), y la disposición de la tubería entre múltiples módulos (muestreadores, reactores, detectores) debe evitar la flexión excesiva (radio de flexión inferior a 5 cm causará un aumento de la resistencia del fluido y un flujo inestable).
2. optimización de parámetros y desarrollo de métodos: es necesario equilibrar la "eficiencia de reacción" y la "estabilidad de detección"
El núcleo del análisis de flujo continuo es "completar la reacción (como la reacción de color, el intercambio de iones) y la detección en el Estado de flujo". es necesario optimizar los parámetros a través de un gran número de experimentos. la dificultad se refleja en "la influencia del acoplamiento de múltiples parámetros, y el ajuste de un solo parámetro puede causar fácilmente problemas de cadena":
1. equilibrio entre la velocidad de flujo y el tiempo de reacción
El caudal determina el "tiempo de permanencia" de la muestra / reactivo en el reactor (tiempo de reacción = volumen / caudal del reactor): el caudal demasiado rápido (por ejemplo, 5 ml / min) puede causar una respuesta inadecuada (por ejemplo, la reacción de color no alcanza la absorción máxima), la señal de detección es débil y la repetibilidad es pobre; El caudal demasiado lento (por ejemplo, 0,5 ml / min) puede conducir a una baja eficiencia del análisis (un solo análisis tarda más de 30 minutos) y es propenso a la "difusión de muestras en la tubería" (la difusión de muestras adyacentes conduce a la contaminación cruzada);
Dificultades de optimización: es necesario ajustar para diferentes tipos de reacción (por ejemplo, la reacción de color rápido puede aumentar adecuadamente el caudal, la reacción lenta necesita reducir el caudal), por ejemplo, al analizar el fósforo total, la reacción de digestión de persulfato de potasio tarda más de 15 minutos, si el caudal es demasiado rápido, el tiempo de estancia es de solo 5 minutos, la digestión no es completa, el valor de detección es mucho menor que el valor real.
2. control preciso de la concentración y proporción de reactivos
La concentración del reactivo debe coincidir con la concentración de la muestra: por ejemplo, cuando se analiza una alta concentración de COD (demanda química de oxígeno) por método fotométrico, si la concentración de oxidantes (como el dicromato de potasio) es demasiado baja, la materia orgánica en la muestra no puede oxidarse completamente y el valor de detección es bajo; Si la concentración es demasiado alta, causará un aumento del valor en blanco y un deterioro del límite inferior de detección;
El control de la proporción es difícil: la proporción de mezcla de la muestra con varios reactivos (como coloreadores, amortiguadores, enmascarantes) debe controlarse a través de la "proporción de diámetro interior de la tubería" o la "proporción de velocidad de la bomba peristáltica", por ejemplo, al analizar los iones de calcio y magnesio en el agua, si la relación entre el tampón (como NH3 - nh4cl1) y la muestra no es adecuada, hará que el pH se desvíe del rango de reacción óptimo (como el pH óptimo = 10, el pH real = 8), la reacción de complejación incompleta y la desviación del valor de detección.
3. los parámetros del detector coinciden con la señal
Los parámetros (longitud de onda, sensibilidad, tiempo integral) del detector (como el espectrómetro, el detector fluorescente) deben coincidir con las características del producto de reacción: por ejemplo, al analizar el nitrato, si la longitud de onda del detector ultravioleta se establece erróneamente en 220 nm (preferiblemente 210 nm), causará un debilitamiento de la señal de absorción y una disminución de la precisión de detección;
El control de la estabilidad de la señal es difícil: la "pulsación" del fluido en el sistema de flujo (fluctuación del flujo causada por la compresión periódica de la bomba peristáltica) desencadena fluctuaciones de la señal del detector (por ejemplo, el valor de absorción oscila entre ± 0,01), que deben optimizarse a través del "amortiguador de pulso" (fluctuación del flujo de amortiguación) o el "procesamiento de suavización de la señal" (función de software del instrumento), pero la configuración inadecuada de los parámetros puede causar retraso o distorsión de la señal.