Die gängigen Prinzipien der vollautomatischen Flussinjektionsanalysen basieren auf der Flussinjektionsanalyse (FIA), die die Mischung, Reaktion und Testautomatisierung von Proben und Reagenzien durch Injektion von Proben in einen kontinuierlich fließenden Trägerstrom ermöglicht. Die Kernprinzipien umfassen die Injektion von Proben, kontrollierte Dispersion, Zeitreihensteuerung und optische / elektrochemische Prüfung, kombiniert mit modularem Design und Softwaresteuerung, um eine schnelle und präzise Mehrparameteranalyse durchzuführen. Im Folgenden werden fünf Aspekte der Grundlagen, der Struktur des Instruments, des Arbeitsablaufs, der Prüfmethode und der technischen Vorteile erläutert:
Grundsätze
Die Flow Injection Analysis (FIA) wurde 1975 von den dänischen Wissenschaftlern Ruzicka und Hansen vorgeschlagen und besteht darin, eine quantitative Analyse unter Ungleichgewicht durch den kontrollierten Prozess der Dispersion und Mischung von Proben und Reagenzien im Flüssigkeitsstrom zu ermöglichen. Diese Technik spritzt die Probe in Form eines "Probenstopfers" in einen kontinuierlich fließenden Träger (wie Reagenzlösung oder Wasser), die Probe wird während des Flusses mit dem Reagenz im Träger gemischt, reagiert zu detektierbaren Substanzen und schließlich Messungen der Signalveränderungen (wie Absorptionsgrad, Elektrodenpotential usw.) durch einen Detektor und berechnet die Probenkonzentration in Kombination mit der Standardkurvenmethode.
Struktur des Instruments
Vollautomatische Injektionsanalysen bestehen in der Regel aus folgenden Modulen:
Infusionssystem: Durchlauf von Träger- und Reagenzströmen mit einer Peristaltik- oder Injektionspumpe. Die Perforationspumpe erzeugt eine negative Drucksuchflüssigkeit durch die Rolle, die das elastische Pumpenrohr presst, und die Durchflussgeschwindigkeit wird durch die Drehzahl des Pumpenkopfes, den Innendurchmesser des Pumpenrohres und den Druckgrad bestimmt; Die Spritzpumpe treibt die Schraubenstange durch einen Schrittmotor an und ermöglicht eine stabilere Durchflussregelung für Szenarien mit hoher Präzision.
Probeneinsatzsystem: Verwenden Sie ein drehendes Probeneinsatzventil (z. B. ein Sechswegsventil), um ein bestimmtes Volumen von Proben genau in den Trägerstrom zu injizieren. Das Probeneinsatzventil schaltet den Verbindungszustand des Probenrings mit dem Träger-/Reagenzstrom durch Drehung um die quantitative Probenahme und -Injektion abzuschließen.
Reaktionssystem: Die Probe und das Reagenz werden in einem Reaktionsschalter (normalerweise Polytetrafluoroethylenrohr) gemischt und reagiert. Das Scheibendesign optimiert die Mischung durch eine erhöhte radiale Diffusion und eine verringerte axiale Diffusion, während eine übermäßige Probenverstreuung vermieden und die Reproduzierbarkeit der Reaktion gewährleistet wird.
Inspektionssystem: Ausgestattet mit optischen Detektoren (z. B. Spektrophotometer) oder elektrochemischen Detektoren (z. B. Ionenselektivelektroden). Der optische Detektor misst die Veränderung der Probenabsorption über den Zirkulationsbecken und der elektrochemische Detektor führt eine quantitative Analyse durch die Veränderung des Elektrodenpotentials durch.
Steuerungssystem: Die automatisierte Steuerung der Instrumente durch Computer und spezielle Software, einschließlich Funktionen wie Durchflussschaltung, Parametereinstellung, Datenerfassung und -verarbeitung.
Arbeitsabläufe
Trägerstromantrieb: Eine Peristaltische oder Injektionspumpe pumpt einen Trägerstrom (z. B. Wasser oder Reagenzlösung) mit einer konstanten Durchflussgeschwindigkeit in das System.
Probeninjektion: Das Probeninjektionsventil spritzt die quantitative Probe in Form eines "Probenstopfers" in den Trägerstrom und bildet ein Probenband.
Mischreaktion: Das Probenband wird in einem Reaktionsschalter mit dem Reagenz im Trägerstrom gemischt, um eine farbige Reaktion oder eine andere chemische Reaktion aufzutreten.
Signaldetektion: Die Lösung nach der Reaktion fließt in den Zirkulationsbecken und der Detektor misst die Veränderungen des Signals wie die Absorption, das Elektrodenpotential und andere.
Datenverarbeitung: Der Computer berechnet die Probenkonzentration nach der Standardkurvenmethode und liefert einen Analysebericht.
Prüfmethoden
Optische Prüfung:
Absorptionsphotometrie: Durch die Messung des Absorptionsgrades (Absorptionsgrad) eines bestimmten Wellenlängenlichts in der Probe wird eine quantitative Analyse erreicht, die weit verbreitet ist bei der Detektion von Parametern wie Gesamtphosphor, Gesamtstickstoff und Ammoniak-Stickstoff.
Fluoreszenzmethode: Die Fluoreszenz-Intensität, die nach der Anregung der Probe emittiert wird, wird getestet und eignet sich für die Spurstoffanalyse.
Chemische Luminescenz: Erfassung durch Messung der Lichtsignalintensität durch chemische Reaktionen mit hoher Empfindlichkeit.
Elektrochemische Prüfung:
Ionenselektionselektorodenmethode: Messung von Potenzialveränderungen mit der selektiven Reaktion der Elektrode auf bestimmte Ionen, geeignet für die Detektion von Parametern wie Fluoriden.
Voltamperatur: Erfassung durch Steuerung des Elektrodenpotentials und Messung von Stromveränderungen, häufig für die Schwermetallionenanalyse verwendet.
Technische Vorteile
Schnelle Analysegeschwindigkeit: 60-120 Proben pro Stunde und bis zu 720 Proben pro Stunde in speziellen Szenarien (z. B. Abwasser-S²-Detektion).
Hohe Präzision: Relative Standardabweichungen (RSD) liegen in der Regel unter 1% und bieten eine hervorragende Reproduzierbarkeit.
Niedriger Reagenzverbrauch: Es werden nur Dutzende bis Hunderte Mikroliter Reagenz pro Analyse benötigt, was die Testkosten erheblich senkt.
Hoher Grad an Automatisierung: Das modulare Design unterstützt den unabhängigen Betrieb von mehreren Kanälen und kann mehrere Parameter wie Gesamtphosphor, Gesamtstickstoff, Ammoniak-Stickstoff und VHF synchron erkennen, die den nationalen Standardmethoden entsprechen.
Vielfältige Anwendungen: Geeignet für die Wasserqualitätsüberwachung, Bodenanalyse, Lebensmittelprüfung, Umweltnotfallüberwachung und andere Bereiche, können tragbare Modelle wie iFIA5+ in Notfallüberwachungsfahrzeugen ausgestattet werden, um die Anforderungen der schnellen Prüfung vor Ort zu erfüllen.