Инструментальные методы аналитического контроля

Информация к размышлению по Тематикам проектов по физике и химии

Инструментальные методы аналитического контроля

• Хроматографические
• Спектральные и оптические
• Электрохимические

Хроматографические методы анализа

Газовый хроматограф TRACE 1300/1310 Thermo Scientific

Технические особенности:

• Воспроизводимость времен удерживания:
• Воспроизводимость площади пика:
• Влияние изменений окружающей температуры:
• Инжектор с програм-мируемой температурой – до 3 участков, скорость нагрева до 870°C/мин
• Деление потока в инжек-торе до 12500:1

Подробности на сайте ООО “НЕОЛАБ” www.neolabllc.ru

Модульные быстросъемные инжекторы и детекторы

ГХ/МС «Thermo Scientific ISQ»

Подробности на сайте ООО “НЕОЛАБ” www.neolabllc.ru

Инжектор с / без деления потока с «холодной» септой и пониженным расходом гелия

Подробности на сайте ООО “НЕОЛАБ” www.neolabllc.ru

Технология изготовления термостата «1000 отверстий»

Подробности на сайте ООО “НЕОЛАБ” www.neolabllc.ru

"ЭХО-EW-ПИД" высокочувствительный газовый хроматограф с ПИД для анализа органических экотоксикантов ИНСТИТУТ НЕФТЕГАЗОВОЙ ГЕОЛОГИИ И ГЕОФИЗИКИ ИМ. А.А. ТРОФИМУКА СО РАН (Новосибирск)

Хроматограмма воздуха (0,2 см 3 ) над поверхностью воды с содержанием 5ppb (5 мкг/л воды) BTEX:

1- бензол, 2- толуол, 3 - этилбензол, 4 - п-ксилол, 5 - о-ксилол.

Колонка поликапиллярная «SE-30»

L= 20 см

Т пкк =42 0 С

Q гелий =40 см 3 /мин

“ ЭХО – В” высокочувствительный переносной газовый хроматограф c воздухом в качестве газа – носителя

Хроматограмма паров смеси ВВ:

1 - 2,6-DNT 2 - 2,4-DNT

3 - 2,4,6-TNT 4 - 3,4,5-TNT

5 - 2,3,4-TNT 6 - отклик от гексогена

Колонка поликапиллярная «SE-30»

L= 20 см (1100 капилляров) Ø внутр. =0.04 мм

Т пкк =170 0 С Q воздух =55 см 3 /мин

Детектор ионизационный с перестраиваемой селективностью

Портативный газовый хроматограф "Эхо-В-ФИД” и воздухом в качестве газа-носителя

Применяется при геохимической разведке и экологическом изучении местности для выявления веществ из группы БТЕК (бензол, толуол, этилбензол, ксилол).

Предел обнаружения для бензола

2 пг (2х10 -12 г) в пробе

Жидкостная хроматография

Спектральные методы анализа

Флуоресцентная спектроскопия

Анализатор Fluo Imager применяется для:

• Анализа сточных вод
• Контроля качества котловой и охлаждающей воды
• Контроля на водозаборах и очистных сооружениях
• Анализа поверхностных и грунтовых вод
• Скрининговых исследований

Подробности на сайте ООО “НЕОЛАБ” www.neolabllc.ru

Приборы элементного анализа

Оптические методы анализа

Автоматизация аналитического контроля

Skalar San ++ - автоматизированный проточный анализатор, использующий методы мокрой химии и проточные детекторы:

• Колориметр
• Пламенный фотометр
• Флуориметр
• Ион-селективные электроды
• Спектрофотометр УФ/Вид
• ИК-детектор
• Плотномер
• Вискозиметр

Возможности наиболее распространенных методов анализа

Затраты времени и источники погрешностей в процессе анализа

Способы сокращения времени пробоподготовки

• уменьшение навески для анализа
• многоэлементный анализ из одной пробы
• сочетание химических и физических воздействий ( МВ-, УФ- и др.)
• неполное разложение матрицы
• совмещение стадии пробоподготовки и измерения сигнала
• прямое измерение без пробоподготовки
• применение автоматизированных высокопроизводительных систем пробоподготовки

Автоматизированный комплекс «ТЕМОС-ЭКСПРЕСС»

Комплекс предназначен для пробоподготовки различных объектов в количественном химическом анализе различными методами элементного анализа (вольтамперометрия, атомно-адсорбционная спектроскопия, УФ-спектроскопия и т.д.)

Комплекс вольтамперометрический «СТА»

Внесен в государственный реестр средств измерений Регистрационный № 17933-98 Сертификат об утверждении типа измерений RU.C.31.007.A № 574

Вольтамперная кривая Zn, Cd, Pb и Cu на модифицированном твердом электроде

Условия: дифференциально-импульсный режим, фон 0,1М KCl+НСl, Е э = -1,6В, t э =90c, модифицированный графитовый электрод.

• Проба воды
• С Zn, Cu =0,02 мг/дм 3 , С Cd, Pb =0,002 мг/дм 3
• С Zn, Cu =0,04 мг/дм 3 , С Cd, Pb =0,004 мг/дм 3

Вольтамперометрическое определение ртути в воде в диапазоне концентраций от 0,00004 до 0,002 мг/дм 3

Анализатор лимонной кислоты

Объекты анализа: - вина виноградные, плодовые; - виноматериалы; - соки и сокосодержащие напитки.

Возможности:

• потенциометрическое титрование;
• измерение pH и температуры раствора;
• не требуется компьютер ;
• автоматическое построение кривых титрования и расчет концентрации по точке эквивалентности.

Титратор кальция

Возможности:

• амперометрическое титрование;
• измерение температуры раствора;
• не требуется компьютер ;
• автоматическое построение кривых титрования и расчет концентрации по точке эквивалентности.

Анализатор обеспечен методикой, внесенной в федеральный реестр «Вина виноградные, плодовые и виноматериалы. Методика выполнения измерений массовой концентрации лимонной кислоты методом потенциометрического титрования» ФР.1.31.2008.04296

Основные характеристики: Диапазон определения содержания ионов................................ от 0,1 до 5 г/дм 3

Погрешность определения содержания ионов, % не более.........................20% Габаритные размеры титратора, не более, мм........................... 140 x 150 х 110

Масса комплекса, кг, не более...........................................................................0,5

Объекты аналитического контроля в экологическом мониторинге:

• Воздух атмосферный, помещений, рабочей зоны
• Воды поверхностные, подземные и сточные воды, осадки
• Почвы, грунты, донные отложения водоемов
• Растения, животные и другие организмы
• Промышленные отходы

Методики КХА различных компонентов в объектах экологического мониторинга

Методики КХА объектов экологии, реализуемые на электрохимических анализаторах ООО «ЮМХ» (г. Томск)

Объект анализа

Вода природная, питьевая, очищенная сточная

Компонент

Zn, Cd, Pb, Cu

Нормативный документ

08-47/163,ФР.1.31.2004.01219,

Мn, Вi, Sb

ПНД Ф 14.1:2:4.236-07

08-47/174,ФР.1.31.2005.01632

Hg

08-47/162,ФР.1.31.2005.01450

As

08-47/176,ФР.1.31.2005.01553

Ni

08-47/187,ФР.1.31.2005.01811

Фенол

08-47/189,ФР.1.31.2005.01919, ПНД Ф 14.1:2:4.18-95

Анилин

Почвы

08-47/147,ФР.1.31.2004.01077

Zn, Cu, Cd, Pb

08-47/152,ФР.1.31.2004.01216

Zn, Cu, Cd, Pb, Mn, Ni, Co, Fe, As, Se, Hg

Воздух рабочей зоны и атмосферный воздух населенных мест

08-47/203,ФР.1.29.2010.07102

Zn, Cd, Pb, Cu, Ni

08-47/143,ФР.1.31.2004.01073

Объекты аналитического контроля в санитарии:

• воздух рабочей зоны, атмосферный, санитарно-защитных зон и закрытых помещений
• вода хозяйственно-питьевого водоснабжения, очищенная сточная, бассейнов, дистиллированная, водоисточников
• почва
• пищевая продукция и продовольственное сырье, парфюмерно-косметические средства и средства гигиены полости рта
• материалы, оборудование, вещества, устройства, применяемые в сфере хозяйственно-питьевого водоснабжении и при очистке сточных вод, в плавательных бассейнах
• химическая и нефтехимическая продукция, товары бытовой химии и дезсредства
• полимерные и синтетические материалы, искусственные и синтетические кожи, текстильные материалы, химические волокна и текстильные вспомогательные вещества
• продукция машиностроения и приборостроения производственного, медицинского и бытового назначения, издательская продукция
• товары для детей, материалы, изделия и оборудование, контактирующие с пищевыми продуктами, с кожей человека, одежды, обуви

Методики КХА различных компонентов в продуктах питания, кормах и БАДах

Методики КХА объектов санитарии, реализуемые на электрохимических анализаторах ООО «ЮМХ» (г. Томск)

Объект анализа

Компонент

Продукты пищевые и прод. сырье (плоды, овощи, мясо, мясопродукты, яйца, рыба, морепродукты, молоко и молочные продукты, зерно (семена), крупа, хлеб, мукомольно – крупяные и хлебобулочные, кондитерские изделия, жиры, маргарины, масла и др., напитки алкогольные и безалкогольные, чай, кофе, какао, сахар, соль)

Zn, Cd, Pb, Cu

Нормативный документ

08-47/136,ФР.1.31.2005.01637

As

08-47/175,ФР.1.31.2005.01552

Se

Зерно и продукты переработки, корма, комбикорма, комбикормовое сырье и кормовые добавки

Йод

08-47/132,ФР.1.31.2003.00935

08-47/206,ФР.1.31.2009.06237

Zn, Cd, Pb, Cu

08-47/224,ФР.1.29.2010.07103

Co, Ni, Fe, As, Se, Йод

08-47/247

Hg

Комбикорма и продукты переработки

Корма, витаминные подкормки, премиксы

As

08-47/248

08-47/150,ФР.1.31.2004.01111

Витамин В 2

08-47/088,ФР.1.31.2001.00247

Витамин В 1

Напитки безалког., воды питьевые и минер., хлеб, соль повар.

08-47/089,ФР.1.31.2001.00248

Йод

Напитки алкогольные и без/алк

08-47/112,ФР.1.31.2001.00214

Hg

Сахар

08-47/168,ФР.1.31.2005.01453

Рыба и рыбопродукты

Мясо и мясопродукты

08-47/229,ФР.1.29.2010.07104

08-47/167,ФР.1.31.2005.01452

Мука, крупа, хлеб, хлебобулочные и мукомольно-крупяные изд.

08-47/196,ФР.1.31.2006.02272

Молоко и молочные продукты

08-47/138,ФР.1.31.2004.01320

08-47/160,ФР.1.31.2004.01118

Методики КХА объектов санитарии, реализуемые на электрохимических анализаторах ООО «ЮМХ» (продолжение)

Объект анализа

Компонент

Овощи, фрукты и прод. переработки

As, Hg

Молоко и молочные продукты

Нормативный документ

08-47/158,ФР.1.31.2004.01116

Йод

08-47/149,ФР.1.31.2004.01110

Co

Яйцо. Мясо и прод.их перер.

Левомицетин

08-47/157,ФР.1.31.2004.01115

08-47/086,ФР.1.31.2001.00238

Левомицетин

Продукты консервированные

08-47/106,ФР.1.31.2001.00250

Sn, Pb

Соки, напитки овощные и фруктовые, детского питание

08-47/169,ФР.1.31.2005.01454

Sn, Pb

08-47/154,ФР.1.31.2004.01218

Витамин С

Прод. детского питания, соки, фрукты, ягоды и вит. препараты

Витамин В 1

08-47/113,ФР.1.31.2001.00251

Витамин В 2

08-47/164,ФР.1.31.2005.01551

Алког. и безалког. напитки, питьевые и минеральные воды

08-47/144,ФР.1.31.2004.01074

Напитки алкогольные

Fe, As

08-47/078,ФР.1.31.2001.00236

Co

08-47/155,ФР.1.31.2004.01113

Ni

Жировые продукты (масла растит. и прод. их перераб. маргарин, майонез, масла животн., сливоч. масло, жиры)

Fe, As

08-47/156,ФР.1.31.2004.01114

08-47/077,ФР.1.31.2001.00237

Мука, крупа, хлеб, хлебобулочные и мукомольно-крупяные изд.

Ni

08-47/188,ФР.1.31.2005.01918

Витамин В1

08-47/204,ФР.1.31.2007.03910

Витамин В2

Вина виноградные, плодовые и виноматериалы (потенциом. титрование)

08-47/228, ФР.1.31.2010.07506

Лимонная кислота

МУ 08-47/215,ФР.1.31.2008.04296

Методики КХА объектов санитарии, реализуемые на электрохимических анализаторах ООО «ЮМХ» (окончание)

Объект анализа

Биологически активные добавки  

Компонент

Нормативный документ

(БАД)

Витамины С, В 1 , В 2, Е

08-47/141,ФР.1.31.2004.01071

Zn, Cd, Pb, Cu, Se, As, Fe

Кверцетин

08-47/142,ФР.1.31.2004.01072

Йод

Косметические преп. и средства декоративной косметики (тушь, помада, крем, тени и т.д.)

08-47/177 ,ФР.1.31.2005.01554

Zn, Cd, Pb, Cu

08-47/151,ФР.1.31.2004.01112

Hg

Детские игрушки

08-47/159,ФР.1.31.2004.01117

Cd, Pb, Sb, Se, As, Hg

Посуда и посудо-хозяйственные товары

08-47/145,ФР.1.31.2004.01075

As, Zn, Сu, Cd, Pb

Средства гигиены полости рта (зубные пасты, эликсиры и т.д.)

08-47/146,ФР.1.31.2004.01076

Zn, Cd, Pb, Cu, Hg

Спирт. экстракты и настойки лекарственных трав, плодов и ягод

08-47/084,ФР.1.39.2001.00253

Флавоноиды

Сырье растительное, экстракты и напитки на его основе

(рутин и кверцетин)

08-47/166,ФР.1.31.2005.01451

Se

Уголь каменный, древесный,  активированные (потенциом. титрование)

08-47/221,ФР.1.31.2009.06238

Ag

08-47/153,ФР.1.31.2004.01217

Алгоритм решения криминалистической задачи методами аналитического контроля веществ и материалов

• Выбор обнаруживаемого или определяемого компонента
• Постановка аналитической задачи
• Выбор метода аналитического контроля
• Подбор средств измерения
• Решение методических вопросов
• Выполнение измерения аналитического сигнала
• Обработка результатов измерения
• Решение аналитической задачи
• Обсуждение результатов аналитического контроля
• Решение поставленной криминалистической задачи

Задачи аналитического контроля в криминалистике:

• идентификация объекта исследования
• контроль компонентов в объекте исследования
• установление соответствия состава объектов исследования

Объекты аналитического контроля в криминалистике:

• Биологические объекты
• Наркотические средства, психотропные вещества и их прекурсоры, сильнодействующие и ядовитые вещества;
• Горюче-смазочные материалы
• Взрывчатые вещества и остатки после взрыва
• Спиртсодержащие жидкости и пищевые продукты
• Высокомолекулярные соединения
• Материалы документов
• Силикатные материалы
• Металлы и сплавы
• Лакокрасочные материалы
• Продукты выстрела
• Объекты трасологии
• Меточные средства

Ароматические курительные смеси

Синтетические каннабиноиды

Идентификация производных фенэтиламина методом ГХ-МС

Линейные хроматографические индексы удерживания производных фенэтиламина на колонке «TR-5MS»

Параметры хроматографического удерживания производных фенэтиламина на силикагеле в системе растворителей хлороформ-ацетон-этанол-25 % раствор аммиака (20 : 20 : 3 : 1)

Параметры контроля героина:

• содержание диацетилморфина;
• относительное содержание 6-моноацетилморфина;
• относительное содержание ацетилкодеина;
• относительное содержание алкалоидов мака;
• наличие фармакологически активных добавок (кофеин, декстраметорфан, декстрапропоксифен, фенобарбитал);
• состав инертного наполнителя

(сахароза, глюкоза, лактоза, мел, мука);

• хроматографический профиль «кислого» экстракта.

Хроматограммы бытовой пыли помещений с детектированием по выбранным ионам m/e 369, 327, 310, 268

Хроматограмма пыли в комнате после систематического изготовления наркотиков из препарата «Седал-М»

Хроматограммы углеводородов, входящих в состав конструктивных элементов промышленных зарядов взрывчатых веществ

Распределение н-алканов в материале покрытия тротиловых шашек разных производственных партий

Распределение углеводородов, элюирующихся после н-алканов, в материале покрытия тротиловых шашек разных производственных партий

Химический маркер – это вещество, специально добавляемое к материалу или веществу для придания ему отличительного свойства с целью последующей идентификации промаркированного объекта среди множества подобных физико-химическими методами.

Методы идентификации химических маркеров:

- органолептические

- химические

- физико-химические

Применение химических маркеров:

• Наблюдение за оборотом запрещенных, ценных и опасных объектов.
• Защита продукции, документов, произведений искусства от фальсификации
• Изучение путей движения жидкостей в геологии, гидрологии, нефтедобыче, медицине и др.
• Контроль за технологическими процессами производства и эксплуатации материалов, веществ и изделий.

Недостатки люминесцентных меточных средств

• низкая вариативность;
• низкая конспиративность;
• непригодность для маркировки сыпучих и жидких веществ;
• недостаточная адгезия;
• высокая себестоимость.

Теория концентрационных химических маркеров

k – число компонентов химического маркера,

n – число градаций концентраций компонентов,

p i – концентрация i -го компонента,

h – шаг концентраций компонентов

Итоговое число вариантов состава для некоторого количества компонентов ( k ) в химическом маркере с некоторым числом градаций их концентраций ( n )

Кодирование химического состава

k -значное ( n – k + 1)-ичное

кодовое слово вида

где t i ­– элемент, отвечающий за i-ый компонент.

Пример:

k = 2, n = 10.

Кодовые слова:

(1,9); (2,8); (3,7); (4,6); (5,5); (6,4); (7,3); (8,2); (9,1).

Пример :

k = 3, n = 10.

Кодовые слова:

(1,1,8); (1,2,7); (1,3,6); (1,4,5); (1,5,4); (1,6,3); (1,7,2); (1,8,1);

(2,1,7); (2,2,6); (2,3,5); (2,4,4); (2,5,3); (2,6,2); (2,7,1);

(3,1,6); (3,2,5); (3,3,4); (3,4,3); (3,5,2); (3,6,1);

(4,1,5); (4,2,4); (4,3,3); (4,4,2); (4,5,1);

(5,1,4); (5,2,3); (5,3,2); (5,4,1);

(6,1,3); (6,2,2); (6,3,1);

(7,1,2); (7,2,1);

(8,1,1).

Рецептура химического маркера

• определения долей компонентов ( p i ):

• определение количества компонента ( ν i ) в общем количестве химического маркера:

при

Декодирование химического маркера

В результате аналитического контроля химического маркера получаем вектор:

из которого вычисляем кодовое слово:

Хроматограмма модельного раствора 4-х алканов нормального строения с числом атомов углерода в молекуле от 21 до 24 с концентрацией по 100 мг/л

Зависимость ошибки хроматографического определения абсолютной и относительной концентрации углеводородов (н-С21 и н-С22) от их концентрации в растворе

«ГРОЗА-123С» специальное меточное средство повышенной конспиративности ТУ 2642-006-02069318-2009

Хроматограммы парафина нефтяного и углеводородного маркера на его основе

Распределение углеводородов в исходном бензине и в бензине, промаркированном тетракозаном (С-24)

Полиметилзамещенные алканы

Хроматограмма фракции 200-310 о C низкомолекулярных продуктов термоокислительной деструкции АПП

Химическая маркировка бензина полиметилзамещенными алканами

Химическая маркировка реактивного топлива ТС-1 полиметилзамещенными алканами

Химическая маркировка дизельного топлива полиметилзамещенными алканами

Концентрации алканов н-С21 – н-С24 в гидроизолирующем покрытии тротиловых шашек разных производственных партий

Если относительная ошибка определения углеводородов методом ГЖХ не более 1,5%, то шаг дифференцируемых концентраций составит 3% и в диапазон концентраций С-22 вмещается 31 концентрационную ступень, С-23 – 54 ступени, а С-24 – 87 ступеней. Такой химический маркер будет иметь 145’638 вариантов состава.

Средства автохимии на спиртовой основе

Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 11.07.2007г. №47 «О прекращении использования метилового спирта в средствах по уходу за автотранспортом»

Идентификация метанола в водных растворах методом ИК-спектрометрии

Модернизированная обогреваемая газовая кювета, оснащенная устройством для шприцевого ввода газообразных и жидких проб

Методики КХА объектов криминалистики, реализуемые на электрохимических анализаторах ООО «ЮМХ» (г. Томск)

Объект анализа

Компонент

Вина виноградные, плодовые и виноматериалы

Бензины автомобильные

Нормативный документ

Лимонная кислота

(потенциом. титрование)

МУ 08-47/215,ФР.1.31.2008.04296

Pb

Биологические объекты

Zn, Cd, Pb, Cu, As, Se, Fe, Ni

(волосы)

08-47/114,ФР.1.31.2001.00252

08-47/197,ФР.1.31.2006.02273

Mn, Sb, Bi

08-47/220,ФР.1.31.2008.04297

Cr (и ткани)

08-47/216,ФР.1.31.2007.03911

Ca

Биологические объекты

08-47/218, ФР.1.31.2008.04295

Биологические объекты

Zn, Cd, Pb,Cu, Fe, Mn, Ni, Se, Cr, йод, витамины В1, В2, С

(грудное молоко)

(кровь, моча)

08-47/222,ФР.1.31.2009.06239

Cd, Pb, Cu

08-47/073,ФР.1.39.2001.00216

Hg

Биологические объекты

08-47/074,ФР.1.39.2001.00217

(кровь, сыворотка крови)

Йод

Биологические объекты (моча)

Se

08-47/195,ФР.1.31.2006.02271

Уран

08-47/194,ФР.1.31.2006.02270

08-47/105,ФР.1.39.2001.00215

Йод

08-47/148,ФР.1.31.2004.01109

Se

08-47/137,ФР.1.31.2003.00936

Поверхность разреза бумаги при увеличении в 2000 крат в режиме наблюдения обратно-отраженных электронов. Расположение точек элементного анализа.

Результаты вольтамперометрического определения металлов на разрезах бумаги

Вольтамперограммы экстрактов материала мишени на удалении 10-25 мм от входного отверстия при выстреле с дистанций 50 и 100 см (малокалиберная винтовка)

Распределение свинца в материале мишени в области огнестрельного повреждения (малокалиберная винтовка)

Распределение сурьмы и ДФА на мишени после выстрела из пистолета Макарова с различных дистанций (по результатам вольтамперометрического определения)

Электрохимическая реакция 4-хлордегидрометилтестостерона

Вольтамперограмма 4-хлордегидрометилтестостерона на стеклоуглеродном электроде в фосфатном буфере при τ э = 15 с; w =20 мВ/с; Еэ=0,4 В

Югорский государственный университет Институт природопользования Кафедра химии

МАГИСТРАТУРА направление 04.04.01 « Химия» программа «Аналитическая химия»  www.ugrasu.ru

Срок обучения по направлению 04.04.01  - 2 года.

Обучение проводится на бюджетных местах РФ (15 бюджетных мест). Имеется возможность обучения и на договорной основе. Занятия проходят в основном в вечернее время. Иногородним предоставляется комфортабельное общежитие.

Квалификация по окончании университета – Магистр.

Изучаемые дисциплины:

• Новые информационные технологии в химии;
• Компьютерные технологии в науке и образовании;
• Специальный иностранный язык;
• Обработка и хранение химической информации;
• Современные программы обработки результатов анализа;
• Актуальные задачи современной химии;
• Современные хроматографические методы анализа;
• Современные методы разделения и концентрирования;
• Современные электрохимические методы анализа;
• Анализ объектов окружающей среды;
• Организация аналитического контроля на производстве и экологическом мониторинге
• Компьютеризация, миниатюризация и автоматизация химического анализа;
• Хемометрика;
• Тест-методы в химическом анализе;
• Проточный и непрерывный анализ;
• Биохимические и биологические методы анализа;
• Методы локального анализа и анализа поверхности.

Обращаться:

628012, г. Ханты-Мансийск, ул. Чехова, 16

Югорский государственный университет

Кафедра химии – корп. 2, ауд. 110А

Тел.: +7 (3467) 357-607, 357-827

E-mail: [email protected]

Приемная комиссия – корп. 6, ауд. 106 Тел.: +7 (3467) 357-556 E-mail: [email protected]

Благодарю за внимание!