Автоматизация аналитических методов

Динамика и огромные масштабы современного промышленного производства заставляют создавать быстрые экспресс-методы анализа дл эффективного контроля и своевременной коррекции производственного процесса в таких важных хозяйственных областях, как металлургия или химическая промышленность. В связи с этим для развития аналитической химии первостепенное значение приобретает автоматизация аналитических методов, поскольку она обеспечивает быстроту и низкую себестоимость анализов. Последняя очень важна в случае массовых анализов, при геологических исследованиях или аналитическом контроле крупнотоннажного непрерывного производства. Для характеристики крупного место- [c.8]

Рис. 8.2. Различные подходы к автоматизации аналитических методов.

Практическое осуществление автоматизации аналитического метода включает несколько вполне определенных этапов (табл. 8.2). Если предпринимается попытка автоматизировать отдельную аналитическую методику в конкретной лаборатории, то прежде всего следует решить, какого типа автоматизация возможна в данном случае. Многие стандартные аналитические методики в том виде, в котором они применяются в лаборатории, не поддаются непосредственной механизации или автоматизации. В такой ситуации может потребоваться новый аналити- [c.331]

Рис. 8.5. Простая схема автоматизации аналитических методов.

В книге описаны основные достижения в частичной и полной автоматизации аналитических методов. Прогресс в этой области в основном связан с последним тридцатилетием, причем большая часть достижений, в частности быстрое расширение серийного производства автоматических анализаторов, относится к последним 10-15 годам, [c.11]

При наличии определенных данных и опыта можно автоматизировать или механизировать в принципе все лабораторные методы анализа или методы аналитического контроля производства. Степень автоматизации и внедрения техники в аналитический контроль зависит от цели анализа, а также от технических и экономических возможностей осуществления автоматизации, оцениваемых на основе литературных и патентных данных. Проще всего осуществлять механизацию и автоматизацию классических методов анализа, так как накоплен многолетний опыт их использования. Но в отличие от физико-химических методов анализа эти методы требуют значительно более высоких затрат на механизацию, вспомогательное оборудование и обслуживание. Это можно показать на примере объемного и кулонометрического определения кислоты с потенциометрической индикацией точки эквивалентности. [c.429]

Каждый метод можно охарактеризовать его информативностью Н. Эта характеристика особенно важна при решении вопросов автоматизации аналитического контроля производственных процессов и при внедрении ЭВМ в управление технологическим циклом. Информативность метода характеризуется количеством информации, поставляемым данным методом, и минимальным количеством информации, которое необходимо для решения задачи с помощью данного метода. [c.20]

Математическое описание в локальной области сложного химического процесса, протекающего в аппарате с перемешиванием в объеме, можно также выполнить на вычислительной машине, использовав рассмотренный алгоритм решения этой задачи аналитическим методом. На основании полученного математического описания можно построить математическую модель и провести исследование процесса для решения задач масштабирования, автоматизации и оптимизации процесса в выбранной локальной области или даже по отысканию направления оптимума методами направленного эксперимента. [c.183]

К известным физическим методам анализа принадлежит и газовая хроматография, получившая в последние годы очень широкое распространение благодаря ряду свойственных ей преимуществ. Уже через три года после появления работ Джеймса и Мартина (1952) стала возможной автоматизация этого метода, которая позволила создать новый эффективный промышленный аналитический прибор. Быстрый переход от лабораторной аппаратуры к промышленному прибору объясняется, во-первых, тем, что хроматографический анализ легко поддается автоматизации, и, во-вторых, тем, что в распоряжении исследователей уже имелись многочисленные данные, полученные с помощью других физических методов анализа. [c.362]

Книга представляет собой практическое руководство по капиллярному электрофорезу - новому методу анализа, обладающему высокой разрешающей способностью и сочетающему преимущества электрофоретических методов разделения с возможностью автоматизации анализа и простотой количественного расчета, характерного для высокоэффективной жидкостной хроматографии. Быстрота анализа и эффективность разделения в сочетании с широкой областью применения делают капиллярный электрофорез одним из наиболее высокоэффективных аналитических методов. [c.1]

Автоматизация аналитического контроля состава резины с помощью систем инструментальный метод — ЭВМ безусловно повышает достоверность анализа, сокращает его продолжительность. Автоматизация методов анализа, как и развитие методов неразрушающего и экспресс-контроля в резиновой промышленности, — это дело ближайшего будущего. [c.42]

Важным этапом развития методов автоматизации аналитических процедур явился метод проточного анализа в сегментированном потоке, предложенный в работе [1] в 1957 г. Пузырьки воздуха, вводимые в поток, обеспечивали смешивание потоков пробы и растворов реагентов для ускорения достижения равновесного состояния. Положенная в основу метода работа при равновесных условиях существенно ограничивала производительность анализа. Замена сегментированного потока на несегментированный при проведении анализа была реализована в 1975 г. Я. Ружичкой в методе, получившим название ПИА [2]. [c.251]

Современный арсенал аналитических методов не позволяет еще полностью решить проблему автоматизации анализа. Однако работы в этом направлении ведутся интенсивно, разрабатываются неселективные аналитические приборы (детекторы которых чувствительны к сигна-336 [c.336]

Быстрота, точность, простота операций, высокая чувствительность, возможность автоматизации аналитического контроля производства обеспечивают физикохимическим методам анализа повсеместное применение в самых различных отраслях промышленности (химической, металлургической, нефтяной, фармацевтической, пищевой и т. д.). Они также широко применяются при ведении исследовательских работ. Физико-химические методы анализа продолжают интенсивно развиваться и находят все новое и новое применение. [c.7]

К преимуществам полярографического метода анализа можно отнести быстроту, с которой производятся определения, возможность определения ряда веществ (ионов) при их совместном присутствии без предварительного разделения, возможность осуществления повторных определений при пользовании одной и той же пробой, возможность автоматизации аналитических определений. [c.241]

В связи с очевидными успехами в инструментальном оснащении и автоматизации аналитических операций, которые имеют место в последнее время, может возникнуть вопрос — необходимо ли подробно изучать основные принципы некоторых старейших классических методов гравиметрии и титриметрии. Чтобы правильно ответить на этот вопрос, необходимо прежде всего отметить, что инструментальные методы и автоматизация наиболее часто вводятся на последних стадиях аналитической схемы. Предварительные операции состоят из отбора пробы, растворения, обработки окислителем или восстановителем, удаления избытка реактива, установления pH, прибавления комплексообразователя, осаждения или экстракции мешающих элементов, концентрирования определяемого компонента и т. д. [c.13]

Отличительной особенностью газовой хроматографии как аналитического метода является возможность полной автоматизации исследования индивидуальных компонентов смесей без их выделения. Уже сейчас разработаны отдельные варианты непрерывного анализа веществ, выходящих из колонки. В перспективе эти варианты могут быть объединены в одной хроматографической схеме (рис. 2). После разделения исходной смеси любой из компонентов (пиков) направляется в реактор, пиролизер, анализатор состава или селективный детектор. [c.10]

При рассмотрении автоматизации аналитической лаборатории важно различать приборную автоматизацию и лабораторную автоматизацию. Основные различия между ними показаны на рис. 8.2. Приборная автоматизация (рис. 8.2, а) связана с применением компьютерной технологии к отдельным приборам или экспериментам в рамках данной лаборатории. Она осуществляется с помощью спрятанных , т. е. встроенных в прибор, микропроцессоров, внешних микрокомпьютерных систем, настольных компьютеров или миникомпьютеров. В отличие от приборной лабораторная автоматизация (рис. 8.2, б) предусматривает полную интеграцию приборов и экспериментального оборудования, имеющихся в лаборатории. Как будет показано в последующих разделах этой главы, по ряду причин второй метод является более перспективным. В ряде случаев начальные этапы лабораторной автоматизации базируются на приборной автоматизации, особенно если лимитирующим фактором могут стать [c.327]

Б связи с расширением автоматизации Дине [49] поставил вопрос, в чем должна заключаться деятельность химика-аналитика в новой ситуации. Он высказал следующую мысль В прошлом аналитик должен был играть ряд ролей. Одна из них, а именно роль оператора и обработчика результатов измерений с введением автоматизации, по-видимому, потеряет смысл. И поскольку умение виртуозно манипулировать с аналитическими приборами перестанет столь высоко котироваться, как раньше, аналитику придется заняться более глубоким изучением возможностей и ограничений различных аналитических методов. Таким образом, автоматический анализ не столько вытесняет аналитика, сколько меняет характер его деятельности. По мере [c.361]

В книге изложены способы автоматического регулирования процессов химической (реагентной) и биохимической очистки промышленных сточных вод, а также экспериментальные и аналитические методы изучения узлов очистных сооружений как объектов автоматического регулирования. Приводятся сведения о приборах и оборудовании, составляющих САР, и практические схемы автоматизации процессов очистки сточных вод некоторых производств, внедренные на предприятиях химической промышленности. [c.2]

Другим направлением развития хроматографии полимеров является создание ее препаративных вариантов. И, наконец, развитие хроматографии полимеров пойдет в направлении автоматизации этого метода с интерпретацией хроматограмм в ММР и распределения по составу в реальном масштабе времени. В этом виде методы хроматографии полимеров найдут применение не только в исследовательских и контрольно-аналитических лабораториях, но и непосредственно в контроле производственных процессов — управлении работой полимерных реакторов. [c.334]

В качестве измерителя концентрации органических загрязнений во всех этих системах может быть использован (с небольшими несущественными изменениями) анализатор органического углерода У-101. Прямое инструментальное определение суммарного содержания органических веществ в сточных водах имеет несомненно преимущества по сравнению с традиционными аналитическими методами контроля по величинам биохимической и хшической потребности в кислороде (БПК, ХПК). Эти преимущества состоят в автоматизации процесса анализа, ускорения его и в общем повышении метрологических и эксплуатационных показателей. [c.20]

Повышенные требования предъявляются в настоящее время не только к чувствительности анализа. Внедрение в производство новых технологических процессов обычно тесно связано с разработкой методов, обеспечивающих достаточно высокую скорость и точность анализа. Наряду с этим от аналитических методов требуется высокая производительность и возможность автоматизации отдельных операций или всего анализа. Химические методы анализа далеко не всегда отвечают требованиям современной науки и техники. Поэтому все шире внедряются в практику физико-химические и физические методы определения химического состава, которые обладают рядом ценных характеристик. Среди этих методов одно из главных мест по праву занимает спектральный анализ. [c.4]

В гл. 1 рассматриваются общие вопросы, касающиеся автоматизации аналитических методов, а также научные и экономические факторы, которые влияют на выбор подхода к их автоматизации. Соответственно этому в следующих главах вслед за рассмотрением основных автоматических методов измерения обсуждаю тся методы разделения.Наконед, [c.9]

Как видно из приведенного обширного обзора методов дистилляции, промышленность пока еиш не выпускает надежные дистилляцион-ные системы с хорошей воспроизводимостью. Большая часть работ по последовательному аначизу выполнялась с непрерывными системами и в этом разделе отмечается, что улучшения аналитических результатов можно добиться только путем усовершенствования конструкции дистилляционного устройства и учета химии системы. В поточной системе имеется много взаимосвязанных переменных, и для повышения воспроизводимости более целесообразно использовать дискретные системы. На этой стадии исследователь или просто аналитик должен затратить много усилий для получения работаюшей системы. Здесь нельзя ограничиваться приведенным обсуждением, поскольку очевидно, что только в случае полной информации о химии системы можно браться за автоматизацию аналитического метода. [c.340]

Значение инструментальных методов анализа, как и современных методов разделение (см. гл. 38), постоянно возрастает, что обусловлено требованиями науки и производства. Так, например, появилась тенденция использования сырья, содержащего очень небольшие количества целевого продукта, а также извлечения элементов из отходов производства, в которых эти элементы находятся в очень небольщих количествах. Кроме того, все шире используются особо чистые вещества и композиционные материалы, к которым предъявляются высокие требования, в частности постоянство концентраций комло-нентов (металлургия, полупроводниковая техника). Постоян-но растущая рационализация и автоматизация производств и связанный с этим более быстрый выпуск продукции диктуют необходимость использования аналитических методов, обладающих большой чувствительностью, точностью и быстротой. Быстрота анализа— особенно важный фактор, так как все в большей степени контроль готовой продукции заменяют своевременным контролем качества полупродуктов в ходе технологического процесса с целью регулирования процесса в нуж-,ном направлении. Поэтому аналиа также должен быть по возможности автоматизирован, саморегистрируем, а полученный сигнал должен быть использован для управления процессом. [c.255]

НЫХ методов анализа (например, применение фотоэлектрических фотометров, рН-метров). В ходе управления процессами обогащения угля и переработки нефти использовали в основном данные анализа, характеризующие анализируемую пробу в целом, например температуру затвердевания или температуру вспышки, предел воспламеняемости или данные об отношении анализируемой пробы к действию раствора перманганата калия. Определение ряда таких характеристик, например определение плотности и давления паров, определение вязкости или снятие кривых разгонки, можно осуществлять при помощи приборов. Указанные методы анализа важны для контроля качества веществ, но они не соответствуют современному уровню исследований и контроля производства, а также не способствуют прогрессу в этих областях. Развитие аналитической химии происходит в направлении внедрения физико-химических методов анализа или методов, использующих специфичные свойства веществ, при этом на первый план выдвигаются методы газовой хроматографии. В связи с этим на примере развития газовой хроматографии можно проследить тенденции развития аналитической химии в целом. Метод газовой хроматографии известен с 1952 г., в 1954 г. появились первые производственные образцы газовых хроматографов, а уже в 1967 г. четвертая часть всех анализов, проводимых на нефтеперерабатывающих заводах США, осуществлялась методом газовой хроматографии (А.1.13]. К 1968 г, было выпущено свыше 100 ООО газовых хроматографов [А.1.14], и лишь небольшую часть из них применяли для промышленного контроля. Газовые хроматографы были снабжены детекторами разных типов в зависимости от специфических свойств анализируемого вещества, его количества и молекулярного веса, позволяющими провести определение вещества при его содержании от 10 до 100% (в случае определения летучих неразлагающихся веществ в газах — при содержании 10- %). К подбору наполнителя для колонок при разделении различных веществ подходили эмпирически. В 1969 г. появились газовые хроматографы, которые наряду с различными механическими приспособлениями содержали элементы автоматики. Для расчета результатов анализа по данным хроматографии и в лаборатории и в ходе контроля и управления процессом применяли цифровые вычислительные машины в разомкнутом контуре. В настоящее время эти машины вытесняются цифровыми вычислительными машинами в замкнутом контуре. При этом большие вычислительные машины со сложным оборудованием можно заменить небольшими. В будущем результаты анализа можно будет получать гораздо быстрее. Методы газовой хроматографии в дальнейшем вытеснят и другие методы анализа мокрым путем и внесут значительный вклад в автоматизацию процессов аналитического контроля. Внедрение техники и автоматизации в методы аналитической химии будет способствовать увеличению числа специалистов с высшим и средним специальным образованием, работающих в области аналитической химии. В настоящее время деятельность химиков-аналитиков выглядит совершенно иначе. Химик-аналитик должен обладать специальными знаниями в области химии, физики, математики и техники, а также желательно и в области биологии и медицины. Все это необходимо учесть при подготовке и повышении квалификации химиков-аналитиков, лаборантов и обслуживающего пс[)сонала. [c.438]

В настоящее время химический анализ выполняется в основном с помощью настольных систем, размером приблизительно с большой телевизор. Как видно из предыдущих глав, существует множество аналитических методов, предназначенных для проведения лабораторного анализа проб с целью выяснения возможной структуры, идентификации компонентов и определения их количеств. Анализ включает в себя стадии пробоотбора, предварительной обработки пробы, разделения компонентов и их последующего определения. Первоначально все эти стадии выполнялись вручную с помощью различных приборов. Однако для анализа в режиме on-line необходима как можно большая автоматизация процесса. Во многих современных оп-Нпе-системах стадии пробоотбора и пробоподготовки, разделения и определения сосредоточены в одном приборе с автоматическим компьютерным контролем большинства стадий. Примерами этих так называемых систем полного анализа (СПА, рис. 15.1-1,6) являются проточно-инжекционный анализ (ПИА), электрофорез, хроматография (гл. 5) и масс-спектрометрия (разд. 9.4). Эти методы используют в режиме ex-situ, т. е. пробу необходимо отобрать и перенести в лабораторию. Как правило, перед началом анализа проба подвергается предобработке, сложность которой определяется решаемой аналитической задачей. Эти системы обладают рядом преимуществ, связанных с высокой степенью автоматизации анализа, возможностью проведения автоматической калибровки и отсутствием необходимости использовать высокочувствительные детекторы, благодаря предварительной [c.639]

Основы количественного органического микроанализа были заложены работами Прегля и его школы, начатыми в 1911 г. В результате этих работ были предложены методы элементарного и функционального микроанализа с использованием навесок порядка 3—10 мг. Основываясь на микрохимических весах Кюль-мана (1906 г.), которые позволяли брать навески с точностью до 0,001 г, Прегль модифицировал существующие методы, а также разработал там, где это было необходимо, новые методы и коренным образом реконструировал оборудование аналитической лаборатории. Результаты работ Прегля и его школы сведены в классической книге Количественный органический микроанализ [48]. Из всех новых методов анализа, кроме хроматографии, система Прегля оказала, по-видимому, наиболее глубокое влияние на развитие химии природных соединений. Оценивая значение и перспективы этой системы, Кук [49] утверждает, что при использовании новой аппаратуры и автоматизации преглевских методов анализа они сохранят первостепенное значение, как самые простые и надежные. [c.32]

Т. И. Удальцова также считает, что метод с двумя электродами особенно пригоден для определения урана при титровании урана (IV) растворами ванадата, церия (IV), железа (III) или урана (VI) раствором ферроцианида калия. Этот метод позволяет определять меньшие количества урана (до 1,5—2 мкг1мл) с большей точностью, чем обычное амперометрическое титрование и тем более потенциометрическое. В этой работе подчеркивается, что метод с двумя индикаторными электродами можно применять при определении урана в органических средах и, кроме того, при автоматизации аналитического контроля. [c.324]

Развитие новых аналитических методов часто связано с конкретной необходимостью. Так для анализа и контроля за загрязнением окружающей среды были использованы хроматографические и электрохимические методы, одновременно была повышена чувствительность этих методов с точки зрен ия особенностей аналитической проблемы. Особенно заслуживают внимания усовершенствования уже существующих методов, когда повышается правильность или понижается стоимость анализа. Очень часто это можно достигнуть путем автоматизации уже существующего метода. Контроль за экспериментом и получение результатов могут осуществляться посредством М аленького компьютера, который стоит меньше, а выполняет операции более надежно, чем любая другая система. [c.17]

Заключение. Так, в биохидмической лаборатории при помощи многочисленных разнообразных аналитических методов осуществляется анализ самых различных образцов. Обычно в связи с большим числом образцов, подлежащих анализу, наибольший интерес представляют методики, которые требуют мало времени и поддаются автоматизации. Часто эти методики предусматривают использование измерительных приборов различного типа, и при большом объеме работы наиболее предпочтительны такие приборы, которые передают результаты определений непосредственно в компьютерную систему. [c.32]

Цель любого аналитического метода заключается в получе-Бии наиболее убедительных ответов за возможно более короткий промежуток времени. Как будет отмечено ниже, компьютер часто может помочь сократить до минимума время, затрачиваемое на достижение результатов. Причем эта помощь может быть самой разнообразной. Например, компьютер может облегчить аналитику работу с литературой или посредством экспертной системы представить на выбор список возможных решений по определенной системе. Компьютер может служить в качестве большой электронной записной книжки , куда автоматически заносятся результаты измерений. Компьютер может выступать в роли сложного устройства, осуществляющего многократное воспроизведение результатов и выводов для просмотра. В то же время компьютер может эффективно использоваться для моделирования при разработке и оценке возможностей аналитических методов, что приводит к резкому снижению объема дорогостоящих предварительных экспериментов. Многие анализы должны проводиться в строго определенных условиях, и в этой ситуации компьютер позволит осуществлять строгий и оперативный контроль за теми важными параметрами, изменение которых в процессе проведения анализа пагубно скажется на конечных результатах. Кроме того, существует проблема автоматизации. Раз уж проведено усовершенствование методики, может возникнуть необходимость в ее автоматизации либо с целью применения ее для анализа большой партии образцов (например, при днснаисеризации), либо для использования в системе автоматического циклического контроля процессов в некоторых областях промышленного производства. Компьютер полезен аналитику при разработке и создании самой автоматизированной методики. [c.44]

В силу различных причин — экономических требований к использованию персонала, объема образцов, пропускной способности и т. д. — автоматизация аналитической лаборатории становится все более актуальной задачей. Очевидно, что тенденция к автоматизации еще более возрастет, когда системы различного типа, готовые к непосредственному использованию, станут более доступными, а затраты на проведение обычных аналитических методов увеличатся. Автоматизация обычно приводит к значительному сокращению персонала (вплоть до минимального числа) и к существенному снижению требуемого уровня квалификации персонала (как уже упоминалось во введении). Р1так, машины проводят анализы, обрабатывают полученные данные, составляют отчеты. К чему же сведется роль химика-аналитика в такой ситуации В следующем разделе мы обсудим некоторые возможные ответы на этот вопрос. [c.360]

Для автоматизации производства необходимы контроль нераз-рущающими методами и широкое использование современных физических методов экспрессного анализа результаты анализа должны быть оформлены в виде электрических сигналов. К числу таких физических методов относятся эмиссионный спектральный анализ с фотоэлектрической регистрацией (квантометры, в том числе для вакуумной области спектра), рентгенофлуоресцентный метод также с использованием соответствующих квантометров, автоматические методы определения углерода,серы,кислорода, водорода и азота в металлах и сплавах. В первую очередь решаются задачи автоматизации анализа в кислородно-конверторном производстве стали, которое получило большое развитие. Мы уже говорили в начале книги, что плавка в этом случае длится 15—25 мин, а по ходу ее нужно получать информацию о составе жидкой стали, например о содержании углерода. Эту задачу в значительной степени решают вакуумные квантометры, позволяюш.ие определять в числе прочих элементов углерод, серу, фосфор. При анализе простых сталей определение трех названных элементов составляет 60—707о всех определений. Другое направление внедрения прогрессивных аналитических методов — автоматизация электросталеплавильного производства. Конечно, автоматизированные методы анализа нужны и доменному, и мартеновскому, и коксохимическому производствам, и горнорудным предприятиям. [c.144]

Хроматография газов является одним из новейших наиболее замечательных достижений аналитической химии. За последнее десятилетие газовая хроматография из лабораторной новинки превратилась в важнейпшй аналитический метод. С каждым годом метод газовой хроматографии находит все более широкое применение в промышленности, для анализа сложных смесей углеводородов и других органических соединений. Такие характерные особенности хроматографического анализа газов, как высокая степень разделения, возможность работы с малым количеством исследуемого продукта, относительная простота аппаратуры, легкость и быстрота проведения операций, возможность автоматизации процесса разделения и универсальность метода, делают его совершенно незаменимым при анализе сложных смесей. [c.157]

Следует подчеркнуть общие аспекты перспективности активационного метода, заключающиеся в возможности проведения недеструктивного анализа и легкости автоматизации аналитических операций. В связи со сказанным активационный метод нашел широкую распространенность при контроле различных процессов, а также для анализа объектов окружающей среды. Чаще всего хлор определяют -спектрометрическим методом [69, 172, 206, 297, 398, 466, 481, 537, 547, 590, 595, 687, 765, 783, 835, 867, 882, 939, 974, 977, 1035]. В качестве источников нейтронов используют ядерные реакторы (ИРГ-200 [16, 144], ИРГ-М [112], ARBI [555], IRR-1 832], IRR-2 [993]), генераторы нейтронов (НГ-200 [120, 549], НГ-160 [209], НГ-150М [210]), генераторы на основе ядерной реакции гелия He(d, п) Не [522] и изотопный нейтронный источник на основе f [408, 409, 991, 1032]. Для регистрации -спектров применяют различные спектрометры с детекторами на основе кристалла NaJ(Tl) [210, 261, 357, 595] или полупроводниковыми Ge(Li) [112, 144, 572, 609]. Расшифровку сложных 7-спектров проводят при помощи ЭВМ [251, 490, 783, 882, 974]. [c.127]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология