Os princípios comuns dos analisadores de injeção de fluxo totalmente automáticos baseiam-se na tecnologia de análise de injeção de fluxo (FIA), que automatiza a mistura, a reação e a detecção de amostras e reagentes através da injeção de amostras em fluxo contínuo. Os princípios básicos abrangem a injeção de amostras, a dispersão controlada, o controle de sequência e a detecção óptica / eletroquímica, combinando design modular com controle de software para concluir análises multiparâmetros com rapidez e precisão. A seguir, a base do princípio, estrutura do instrumento, fluxo de trabalho, métodos de teste e vantagens técnicas são apresentadas em cinco aspectos:
Fundamentos
A Flow Injection Analysis (FIA), desenvolvida pelos cientistas dinamarqueses Ruzicka e Hansen em 1975, tem como núcleo a realização de análises quantitativas em estado de desequilíbrio através do processo de dispersão e mistura de amostras e reagentes no fluxo líquido controlado. A técnica injeta a amostra em um fluxo contínuo de carga (como solução de reagente ou água) na forma de "tampão de amostra", que durante o fluxo é misturada com o reagente no fluxo de carga, reage para formar uma substância detetável e, finalmente, mede as mudanças de sinal (como absorção, potencial de eletrodo, etc.) através de um detector para calcular a concentração da amostra em combinação com a curvatura padrão.
Estrutura do instrumento
Os analisadores de injeção de fluxo totalmente automáticos são geralmente compostos pelos seguintes módulos:
Sistema de infusão: uma bomba periférica ou uma bomba de injeção é usada para impulsionar o fluxo de carga e de reagentes. A bomba periférica produz sucção de pressão negativa através da extrusão do tubo elástico da roda, a velocidade de fluxo é determinada pela velocidade da cabeça da bomba, o diâmetro interno do tubo da bomba e o grau de pressão; A bomba de injeção é acionada por um motor de passo para um controle de velocidade de fluxo mais estável, adequado para cenários de alta precisão.
Sistema de amostragem: usa uma válvula de amostragem rotativa (como uma válvula de seis vias) para injetar com precisão um determinado volume de amostra no fluxo de carga. A válvula de amostragem completa a coleta quantitativa e injeção de amostras através da rotação do anel de amostragem e do fluxo de carga/reagente.
Sistema de reação: a amostra e o reagente são misturados e reagem em um tubo de reação (geralmente um tubo de PTFE). O design do disco otimiza o efeito de mistura aumentando a difusão radial e reduzindo a difusão axial, evitando a dispersão excessiva da amostra e garantindo a reprodutividade da reação.
Sistema de detecção: equipado com um detector óptico (por exemplo, um espectrofotômetro) ou um detector eletroquímico (por exemplo, um eletrodo de seleção de íons). Os detectores ópticos medem as mudanças na absorção de luz da amostra através da piscina de circulação, enquanto os detectores eletroquímicos realizam análises quantitativas através das mudanças no potencial do eletrodo.
Sistema de controle: controle de automação de instrumentos por computador e software dedicado, incluindo funções como comutação de fluxo, configuração de parâmetros, coleta e processamento de dados.
Fluxo de trabalho
Impulsão de fluxo de carga: a bomba perimótica ou a bomba de injeção bombeia o fluxo de carga (por exemplo, água ou solução de reagente) para o sistema a uma velocidade constante.
Injeção de amostra: a válvula de amostra injeta a amostra quantitativa na forma de "tampão de amostra" para formar uma cinta de amostra.
Reação de mistura: a cinta de amostra é misturada com o reagente no veículo em um tubo de reação, ocorrendo uma reação de coloração ou outra reação química.
Detecção de sinal: a solução após a reação flui para a piscina de circulação e o detector mede a absorção fotográfica, o potencial do eletrodo e outras mudanças de sinal.
Processamento de dados: O computador calcula a concentração da amostra de acordo com a curva padrão e emite um relatório de análise.
Método de teste
Inspeção óptica:
Método de absorção fotográfica: através da medição do grau de absorção (absorção fotográfica) da luz de comprimento de onda específico da amostra, amplamente utilizado na detecção de parámetros como fósforo total, nitrogênio total e nitrogênio amônico.
Fluorescença: Detecção com a intensidade de fluorescência emitida após a amostra ser estimulada, aplicável à análise de substâncias em traços.
Luminescencia química: Detecção através da medição da intensidade do sinal fotológico gerado por reações químicas, com características de alta sensibilidade.
Teste eletroquímico:
Método de seleção de eletrodos de íons: Medir a mudança de potencial usando a resposta seletiva do eletrodo a íons específicos, aplicável à detecção de parâmetros como o fluoreto.
Volt-ampère: Detecção através do controle do potencial do eletrodo e medição das mudanças de corrente, frequentemente usada na análise de íons de metais pesados.
Vantagens técnicas
Rapidez de análise: 60-120 amostras por hora podem ser analisadas e até 720 amostras por hora em cenários especiais (por exemplo, detecção de águas residuais S²−).
Alta precisão: desvio padrão relativo (RSD) geralmente inferior a 1% e excelente reprodutividade.
Consumo de reagente baixo: apenas dezenas a centenas de microlitros de reagente são necessários por análise, reduzindo significativamente os custos de detecção.
Alto grau de automação: o design modular suporta a operação independente de vários canais e pode detectar sincronicamente vários parâmetros como fósforo total, nitrogênio total, amônia, fenol volátil e outros, de acordo com os métodos padrão nacionais.
Ampla aplicação: adequado para monitoramento da qualidade da água, análise do solo, teste de alimentos, monitoramento de emergência ambiental e outras áreas, modelos portáteis, como o iFIA5 +, podem ser equipados em veículos de monitoramento de emergência para atender às necessidades de detecção rápida no local.