A nyomásszenzor hatása a roncsolási hőmérsékletre – III. rész

Az analitikus gyakran nagyobb mintabeméréssel lenne elégedett, mint a roncsolóedényzethez – a készülék gyártója által – ajánlott legnagyobb bemérhető tömeg.

Csodák nyilván nincsenek, így a passzív védelemmel felszerelt edényzetek használatánál meg kell elégednie a javasolt beméréssel.

A Milestone eszköztárában szerepel a „Külső nyomáskontroll” nevű tartozék, amely az ETHOS-ban alkalmazott programozható felfűtési sebességgel, valamint az MDR-technológiájú edényzettel együtt további lehetőséget nyújt a felhasználónak a minta tömegének növelésére.

A Külső nyomáskontroll (más néven:QP = Quality Pressure) szenzor azt figyeli, hogy vannak-e nitrózus savgőzök a készülék belső terében. Ezek a gőzök a következő esetekben kerülhetnek a mikrohullámú kamrába: az edényzet alkatrészeinek külső falára véletlenül került sav miatt; magas hőmérsékleten diffúzióval az edények falán keresztül; magas nyomás esetén az edény szája és a fedél között.

Mivel a QP szenzor érzékenysége folyamatosan állítható 0 és 100% között, igen finom szabályozás valósítható meg.

Az előzőekben említettük (előző rész >>), hogy az MDR-technológia minden egyes edényt a teljesítményének felső határáig enged működni. Vegyünk egy meglehetősen kényes mintát: a tejport. A nagy nyomású edényzetben minden gond nélkül elroncsolhatunk 0,75 vagy akár 1,0 gramm mintát.

tejpor roncsolás

Az ábrán 1000 mg BCR 151 tejpor 10 ml HNO3-mal történő roncsolásának hőmérséklet/nyomásprofilja látható. Ennél a bemérésnél még éppen csak beinduló exoterm reakció figyelhető meg 150 °C felett, amelyet a rendszer a mikrohullámú energia azonnali elvételével (PID-vezérlés) meg tud fékezni. A roncsolás 200 °C-on történik.

Ahhoz, hogy a QP szenzort működésre késztessük, ennél több mintát kell bemérnünk. Az ábrán az 1500 mg tejport tartalmazó edény hőmérséklet/nyomásprofilja látható. A mintához 20 ml HNO3-at mértünk be. A roncsolási véghőmérséklet 200 °C volt.

Ennél a bemérésnél az exoterm reakció már sokkal korábban beindul, amelyet a készülék szintén le tud kezelni. Az ezt követő felfűtési szakasz „eseménytelenül” zajlik le, egészen kb. 190 °C-ig, ahol működésbe lép a QP szenzor. A szenzor aktivizálódásának két egyértelmű jele van: a hőmérsékletgörbe „hullámos” lesz. Amikor a hőmérséklet a „hullám tetején” van, a QPszenzor érzékeli a savgőzt a kamrában.

tejpor roncsolás

A szenzor letiltja az energiát, amitől a minta 2-3 fokot visszahűl (ez lesz a „hullám alja”), a kamra folyamatos öblítésének köszönhetően lecsökken a savgőz koncentrációja, visszajön az energia, ismét felmegy a hőmérséklet. Ez így folytatódik – néha egészen a roncsolás végéig – esetünkben a program 17. percéig, ahol megszűnik a QPaktivitás. A hőmérséklet még kissé följebb tud emelkedni az utolsó három percre, majd befejeződik a program.

A QP működésének másik jele: a mikrohullámú energia ki-be kapcsolása. Ez a kijelzőn úgy néz ki, mintha a képernyő közepén egy fésű lenne. QPjel esetén az energia mindig teljesen kikapcsol, majd újra bekapcsol. Ennek eredménye lesz az „energiafésű”. Lássuk, mi is történik a szinte folyamatos QP-jel esetén (ez szivárgást jelez az edényből!) a mintával, különösen pedig az abban lévő illanó elemekkel.

A Milestone edényzetével szemben egyébként is azt szokták híresztelni, hogy „az edényzet nincs zárva”, vagy „a szelep lefújásakor mindenképpen mintavesztés történik”, vagy tenderekben előírják, hogy „az edény végig maradjon zárva a roncsolás során”. Egyszer egy nemzetközi tenderben kifejezetten tiltották(!) az aktív szeleprendszerű edényzet megajánlását. Hát igen, ilyen ez az érdekek nélküli „szakma”…

Hasonlóan az előző részben – a szelep működésével kapcsolatosan – leírtakra a QP működése esetén sem lesz mintavesztés, mivel a QP sokkal finomabban szabályoz, mint az MRD (mechanikus) szelep.

A következő példában ugyancsak 1500 mg-ot roncsolunk a BCR 464 tonhalmintából 220 °C-on, szinte végig QP-jellel, de az MDR-szelep működésbe lépése nélkül. tejpor roncsolás A roncsolási hőmérséklet közelében erős hőmérséklet-megfutást láthatunk, majd a program második felében végig jelentős a QP-aktivitás.

Ezen a mintán mutatjuk meg a más módszerrel történt (szilárd mintás higany analizátorral) higany meghatározás összehasonlító eredményeit.

A szilárd mintás Hg-analizátor mátrixhatás mentes, jó minőségű analízist szolgáltat 1%-on belüli szórással. Ön szerint veszítettünk-e mintát a mikrohullámú roncsoláskor a QP szenzor igencsak aktív működése során?

A fenti példa (a 1,5 g tejpor) zárt roncsolása igencsak feladja a leckét a passzív szeleppel ellátott rendszereknek. Tulajdonképpen esélyük sincs megcsinálni. Ezért kissé kényelmetlen, hogy még feljebb tegyük a lécet.

Hála a mind szigorúbb előírásoknak, az időnként csökkenő határértékeknek és nemkülönben a szinte örökké inhomogén mintáknak, a közelmúltban néhány érdekes applikáció került a látóterünkbe.

tejpor roncsolási program

Egy a környezet vizsgálatával foglalkozó cég „legalább 3 gramm” présiszapzárt edényben történő roncsolását szerette volna elvégezni. A meglévő zárt roncsolójuk 1 g elroncsolására volt alkalmas. A présiszap túlnyomórészt szerves anyag, tehát legfeljebb 3 g szerves anyag roncsolásáról beszélünk.

Másfél grammig nem vettük volna igénybe a MILESTONE applikációs laboratóriumának segítségét, de a „legalább 3 g” a mi nagy nyomású edényünknek is túl sok lenne. Erre a feladatra a MILESTONE UltraCLAVE elnevezésű mikrohullámú berendezését gondoltuk alkalmasnak.

UltraClave

A minta kiküldését követő kb. két hét múlva megjöttek a minták (feltárt, teljesen tiszta oldat), az applikációs protokoll kíséretében. A leírás szerint 5 g mintát mértek be edényenként, és ebből egyszerre 6 darabot tettek be a készülék kamrájába. Ugyanis legfeljebb 25 g szerves anyagot tudnak feltárni egyidejűleg ebben a térben.

A minta roncsolásának körülményei: 5 g minta, 40 ml HNO3 + 20 ml HF

Az UltraCLAVE felépítése teljesen eltér az általánosan ismert laboratóriumi készülékektől. A készülék 3,5 literes kamrájában legfeljebb 200 bar nyomás érhető el max. 260 °C-os hőmérsékleten. Az összes edény kvázi-nyitott (egy furatos sapka van mindegyiken). Az edények lezárását 20-50 bar nitrogén végzi el, amellyel a program indításakor töltődik fel a kamra. A max. 25 g-os szervesanyag-tömeget igény szerint lehet 6–78 edénybe szétosztani.

Tipikus applikáció talajok teljes roncsolására: egyszerre 40 edény, edényenként 0,25 g minta. A teljes program 2 1/2 órán belül készen van. Az EPA 3052-es módszer fél órán belül fejeződik be. Az edények (készülhetnek kvarcból vagy TFM-ből) lezárásával/nyitásával nincs teendő, a minta azonnal kivehető az edényből.

Amennyiben egy második mintatartó már fel van töltve a készülék kinyitásakor, legalább egy perc kell a következő program elindításához. Igazán rémes, hogy mindennek vannak korlátai…

Labsystem Kft.

Kubovics Ferenc