1) Выпаривание – самый простой способ концентрирования и вполне доступный. Так легко можно увеличить концентрации растворенных веществ в 10 – 100 раз.
Недостатки:
концентрируются не только определяемые в воде микрокомпоненты, но и макрокомпоненты, при высоких концентрациях обычно мешающие определению,
нередко происходит выпадение осадков, дальнейшее определение которых фильтрованием может привести к потере определяемых компонентов пробы,
потери и даже удаление определяемого вещества происходит, если это вещество летуче,
2) Отгонка микрокомпонента. Этим методом концентрируют летучие вещества (аммиак, летучие фенолы, летучие кислоты и др.), а также те определяемые компоненты, которые можно превратить в летучие вещества (например, фтор в виде SiF4, цианиды в виде HCN). При отгонке следует учитывать возможность разложения отгоняемого соединения и нередко неполноту его отгонки.
3) Соосаждение. Вводят в достаточном количестве соль другого металла (коллектор) и осаждают последний подходящим реактивом. Образующийся осадок увлекает с собой и микрокомпонент – определяемый металл. Выпавший осадок растворяют в возможно меньшем объеме необходимого растворителя и анализируют полученный концентрат.
4) Экстракция органических веществ растворителями наиболее распространенный метод концентрирования при анализе вод. Сильная зависимость коэффициентов распределения от характера взаимодействия извлекаемого вещества с экстрагентом и водой позволяет с остаточной мерой вероятности предсказать группу растворителя для извлечения тех или иных органических веществ.
Для группового экстрагирования чаще всего рекомендуют циклогексан, хлороформ, метиленхлорид, диэтиловый эфир.
Для достаточного извлечения требуется многократная обработка, что приводит к получению сильно разбавленного раствора определяемых веществ в органическом растворителе. Последующее выпаривание этого растворителя с целью концентрирования может привести к потере летучих органических веществ. Можно повысить коэффициент распределения в 2 – 5 раз, а следовательно и экстрагента, применяя высаливание, т. е. прибавление больших количеств NaCl и Na2SO4.
5) Сорбция. Сорбционное концентрирование органических веществ ведут почти исключительно с помощью синтетических полимерных сорбентов и гораздо реже – активного угля или неорганических сорбентов типа силикагелей.
6) Вымораживание. При замерзании части водного раствора растворенные компоненты остаются в жидкой форме. Этот метод пригоден для концентрирования веществ, обладающих достаточной растворимостью в воде при низких температурах, и в особенности гидрофильных веществ, трудно извлекаемых из воды другими методами.
7) Мембранный метод – один из наиболее перспективных для концентрирования органических компонентов вод при обработке больших объемов проб.
Метрология - наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Единство измерений - такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.
Задача количественного анализа – определение (измерение) содержания, т.е. концентрации или массы (объема) химических элементов, соединений и т.п. в исследуемом материале. Обычно содержание компонента устанавливают по аналитическим сигналам, например, интенсивности спектральных линий, количеству реагента, взаимодействующего с определяемым компонентом, силе электрического тока и т.д. Связь между аналитическим сигналом и содержанием компонента называют градуировочной характеристикой, которая может быть представлена в виде формул (градуировочная функция), графиков и таблиц.
Методики анализа включают в себя стадии подготовки пробы к анализу, прямые измерения аналитических сигналов и их обработку, вычисления результата анализа, функционально связанного с результатами прямых измерений. Каждая из этих операций отягощена своими погрешностями, или ошибками.
На формирование погрешности результата могут оказывать влияние факторы: случайные различия между составами отобранных проб; неполнота извлечения, концентрирования; возможные изменения состава пробы вследствие ее хранения; погрешности используемых средств измерения; действия оператора; вариации параметров окружающей среды при проведении измерений; случайные эффекты и т.п.
Метрологические характеристики, т.е. показатели качества анализа, включают такие понятия, как погрешность, точность, воспроизводимость, правильность, верхние и нижние границы определяемых содержаний, чувствительность, предел обнаружения.
Погрешности измерений подразделяют на систематические и случайные. Систематическими ошибками называют погрешности, одинаковые по знаку, происходящие от определенных причин, влияющих на результат в сторону его увеличения или уменьшения. Их можно установить, затем устранить или ввести соответствующие исправления в результат. Случайными называются неопределенные по величине и знаку ошибки, в появлении каждой из которых не наблюдается какой-либо закономерности. Они могут быть значительно уменьшены при увеличении числа параллельных определений.
Под правильностью в анализе понимают близость полученного результата к истинному значению. Точность результата – это его воспроизводимость, которая характеризуется разбросом ряда отдельных измерений, проведенных одним и тем же методом.
По точности результата анализа можно судить о его правильности только при отсутствии систематических ошибок. Всякое определение, как правило, проводят дважды.
Формой представления правильности анализа являются математическое ожидание (оценка) (q) систематической погрешности и среднее квадратичное отклонение (s(Dс)) неисключенной систематической погрешности методики анализа.
Формой представления точности анализа являются: 1) среднее квадратичное отклонение (s(D)) погрешности результатов анализа; 2) границы (Dн, Dв), в которых погрешность любого из совокупности результатов анализа находится с принятой вероятностью P – интервальная оценка, или ±D, P, при D=çDнç= Dв= Z×s(D), где Z – квантиль распределения, зависящий от от его типа и принятой вероятности Р.
Метрологическое обеспечение ЭАК. Анализ как измерение состава вещества.
С точки зрения метрологии анализ можно рассматривать как измерение состава вещества - метрологическую процедуру, в результате проведения которой получают сведения о наличии и содержании определяемого компонента в объекте анализа. Измерения состава вещества основаны на том, что определяемый компонент обладает физическими и химическими свойствами, проявление которых можно зарегистрировать визуально или с использованием приборов в виде определенного сигнала. Если регистрируемая величина сигнала пропорциональна содержанию компонента в объекте анализа, то полученный сигнал (аналитический сигнал) может использоваться для решения задач количественного анализа. В системах ЭАК применяются химические, физические и физико-химические методы анализа.
В химических методах анализа для качественного и количественного определения вещества используют его химические свойства, а также процессы растворения-осаждения. Аналитическая реакция представляет собой химическую реакцию аналитически активной формы определяемого компонента с другим веществом – аналитическим реагентом, в результате чего происходят видимые или доступные для регистрации изменения в анализируемой системе. Само измерение носит косвенный характер, поскольку непосредственно определяется не число определенных частиц, а их совокупная масса (в гравиметрии), расход реагента (в титриметрии) или другие параметры, пропорциональные массе.
Физические методы анализа - это методы, в которых аналитический сигнал представляет собой регистрируемую величину какого-либо физического свойства вещества либо результат взаимодействия излучения с веществом. В физических методах анализа для получения аналитического сигнала используется не аналитическая реакция, но аналитический процесс. Например, в ИК-спектроскопии под аналитическим процессом следует понимать процесс взаимодействия анализируемого вещества с внешним по отношению к нему источником электромагнитного излучения, сопровождающийся поглощением характеристических порций энергии – квантов энергии. Физические методы анализа являются инструментальными методами.
Физико-химические методы анализа включают элементы как физических, так и химических методов анализа. Как правило, химические реакции здесь проводят для получения аналитически активной формы анализируемого компонента. Аналитический сигнал является результатом реализации некоторого аналитического процесса. Детектирование аналитического сигнала и его регистрацию проводят инструментальными методами, использующими зависимость физических и физико-химических свойств вещества от содержания его в объекте анализа.
Аналитический сигнал - среднее результатов измерения физической величины в заключительной стадии анализа, функционально связанное с содержанием определяемых компонентов.
Основные метрологические характеристики методов анализа.
Чувствительность метода – это метрологическая характеристика, отражающая возможность получения аналитического сигнала при определенном минимальном изменении концентрации компонента в анализируемом образце.
Предел обнаружения – метрологическая характеристика метода анализа, характеризующая наименьшую концентрацию анализируемого компонента, которую можно определить при помощи данного метода анализа.
Правильность результатов анализа – соответствие экспериментально полученной величины содержания анализируемого компонента истинному его содержанию в анализируемом образце.
Любые измерения сопровождаются возникновением погрешностей, обусловленных различными причинами. Основная задача, решаемая метрологией - снижение или устранение погрешностей анализа. Поскольку анализ – многостадийный процесс, то общая погрешность результата обусловлена погрешностями отдельных стадий.
