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Quasi ogni chimico inizia il suo percorso sotto la guida di professionisti formati, imparando il modo corretto di implementare il metodo scientifico e di gestirsi in sicurezza in laboratorio. Non sono diverso: ho conseguito il dottorato in Chimica Analitica e Ambientale diversi anni fa. All'inizio degli anni 2000 ho lavorato nel settore dell'analisi ambientale indagando la contaminazione del suolo dovuta a metalli pesanti e fuoriuscite di sostanze chimiche, misurando la qualità dell'acqua e soprattutto svolgendo studi relativi alla chimica dell'atmosfera. Durante questi anni, sono stato esposto a diverse tecnologie analitiche, diverse dimensioni di laboratorio e diverse procedure di preparazione dei campioni.
Un tema comune attraversa questi diversi luoghi: la caccia a più tempo e un budget più grande. Tuttavia, con gli strumenti giusti a tua disposizione, puoi avere la tua torta e mangiarla anche tu.
Analisi chimiche ambientali
Il focus dell'analisi ambientale risiede in questi tre settori principali:
- Aria
- Acqua
- Suolo
È nel nostro migliore interesse studiare queste aree interconnesse nel modo più completo possibile, considerando come la nostra salute e il futuro della nostra specie siano fortemente correlate e facciano affidamento su di esse.
Autorità e regolamenti
Con questo in mente, le autorità locali e governative hanno sviluppato e applicato diversi regolamenti per il bene della salute pubblica.
Una delle autorità più note in materia è l'Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti (EPA). Ai sensi della legge sull'aria pulita (emanato nel 1970) e della legge sull'acqua pulita (1972), nonché dell'obbligo di segnalare l'uso e lo smaltimento di sostanze chimiche tossiche (Report TRI), negli anni successivi sono state sviluppate numerose norme e standard per soddisfare le rigorose linee guida stabilite in questi e altri regolamenti.
Nel mondo dell'analisi dell'acqua, uno dei metodi più comuni di cui sentirai parlare è il metodo EPA 300. I metodi 300.0 e 300.1 forniscono istruzioni dettagliate agli analisti chimici per quanto riguarda la misurazione degli anioni comuni (parte A) e dei sottoprodotti della disinfezione inorganica (parte B) nell'acqua tramite cromatografia ionica.
Sei interessato al Metodo EPA 300.1? Goditi una selezione gratuita delle nostre note sull'applicazione IC correlate di seguito:
Sottoprodotti di disinfezione e anioni standard secondo EPA 300.1 A & B
Bromato nell'acqua con rilevamento della conducibilità: separazione e LOQ ottimizzati
Carichi di lavoro più pesanti = meno tempo per campione
Un elenco crescente di contaminanti acquosi e requisiti normativi sempre più severi richiedono ai laboratori di elaborare più campioni in meno tempo, senza sacrificare l'accuratezza.
La natura dei campioni misurati nei laboratori ambientali è tale che è necessaria la preparazione del campione, questo comporta sempre filtraggio i campioni, e in molti casi diluire anche loro. Questa procedura è l'unico modo per prevenire danni al sistema di analisi e per ottenere risultati accurati.
Tuttavia, la preparazione del campione è una fase costosa, poiché comporta una notevole quantità di lavoro e materiali di consumo costosi.
È ora di sgranocchiare i numeri!
Uno studio di 30 giorni è stato condotto su un sistema Metrohm IC con ultrafiltrazione e diluizione automatiche da un laboratorio di analisi ambientale negli Stati Uniti. Questo laboratorio, come molti altri, elabora un volume elevato di campioni, compresi alcuni con una durata di conservazione limitata. L'affidabilità è quindi un criterio particolarmente importante quando si tratta di acquistare un nuovo sistema.
Anche le considerazioni economiche giocano un ruolo fondamentale: un nuovo sistema dovrebbe ripagarsi il prima possibile; deve generare un ritorno sull'investimento al più tardi dopo un anno.
Allora, come ci siamo comportati nello studio? Abbiamo testato diversi parametri, tra cui:
(Clicca per passare direttamente alla sezione pertinente)
(Ultra)filtrazione
Tutti i campioni ambientali acquosi devono essere filtrati prima dell'analisi. Ciò impedisce alle particelle del campione di contaminare o bloccare la colonna di separazione, prolungandone notevolmente la durata. L'elevato volume di campioni presso il laboratorio coinvolto in questo studio ha ridotto il costo del materiale a solo $ 1 USD per filtro per siringa. Tuttavia, poiché ogni singolo campione richiede un nuovo filtro, con 14.300 campioni all'anno ciò equivale ancora $ 14.300 – solo per i materiali di filtrazione!
L'ultrafiltrazione integrata nel sistema di cromatografia ionica di Metrohm richiede solo un cambio di filtro al giorno, facendo risparmiare a questo laboratorio oltre $ 12.000 all'anno. Inoltre, il processo di ultrafiltrazione è completamente automatizzato.
Rispetto alla filtrazione manuale, ciò consente di risparmiare tre minuti di lavoro per campione. Con un costo del lavoro di $ 18 l'ora, ciò corrisponde ancora a un risparmio di circa $ 13.000 all'anno.
Nel complesso, l'utilizzo dell'ultrafiltrazione consente di risparmiare oltre $ 25.000 in spese annuali, un significativo ritorno sull'investimento (ROI).
Per ulteriori informazioni su questo risparmio di tempo, leggi il nostro precedente post sul blog su come determinare quando è il momento di sostituire la membrana di ultrafiltrazione.
Quando devo sostituire la membrana filtrante con l'ultrafiltrazione in linea?
Soppressione
La soppressione riduce la conduttività dell'eluente, determinando un rilevamento più sensibile della conducibilità dell'analita. Ciò consente di raggiungere limiti di rilevabilità e quantificazione particolarmente bassi.
Lo strumento precedentemente utilizzato in questo laboratorio (di un altro fornitore) utilizzava soppressori a membrana. Questi soppressori devono essere sostituiti ogni tre mesi, al costo di circa $ 1.200 ogni volta. Il Metrohm Suppressor Module (MSM), d'altra parte, è un acquisto una tantum perché utilizza particelle di scambiatore di ioni in un robusto letto micro-imballato per la soppressione invece delle membrane. Le tre cartucce di soppressione dell'MSM si alternano tra soppressione, risciacquo e rigenerazione, garantendo così una soppressione continua in ogni momento.
I reagenti di rigenerazione sono economici, con una media di $ 52 per 1.000 campioni, con conseguenti costi annuali totali di $ 750 per 14.300 campioni. Questo è molto più economico del costo di sostituire più volte un soppressore di membrana!
Vuoi saperne di più sulla soppressione nella cromatografia anionica? Scarica la nostra brochure gratuita qui.
Soppressione in cromatografia anionica - Analisi più sensibile di anioni e acidi organici
Colonne di separazione
Con le colonne Metrohm, il laboratorio ambientale in questo studio ha ottenuto una migliore separazione degli analiti e una vita utile della colonna molto più lunga – in media, 7.000 iniezioni rispetto alle 1.200 delle colonne precedenti. Sembra che ci siano due fattori chiave per la riduzione dell'usura sulla colonna di separazione:
- Il cromatografo ionico Metrohm fornisce segnali di misurazione da quattro a cinque volte più forti. Ciò consente di ridurre il volume di iniezione di un fattore cinque.
- Inoltre, l'ultrafiltrazione in linea Metrohm rimuove le particelle fino a una dimensione di 0,2 μm, mentre la filtrazione manuale con filtri a siringa può rimuovere solo particelle fino a 20 μm.
Complessivamente, l'utilizzo delle colonne di separazione Metrohm consente di risparmiare quasi $ 18.000 in un anno per un laboratorio di analisi ambientale ad alto rendimento.
Cerchi una colonna specifica per le tue sfide di analisi? Dai un'occhiata al nostro Column Finder qui!
Diluizione
Se la determinazione indica che la concentrazione dell'analita è troppo alta, cioè al di fuori dell'intervallo di determinazione consentito, il campione deve essere diluito e rianalizzato.
Questa è la situazione per circa il 30% dei campioni presso il laboratorio coinvolto in questo studio. La diluizione manuale richiede al personale di laboratorio almeno tre minuti per campione. Con costi di manodopera di circa $ 18 USD all'ora, ciò si aggiunge a costi annuali di $ 3.800.
La diluizione in linea automatica elimina questa spesa: il sistema di analisi diluisce i campioni rilevanti in modo completamente automatico e poi li misura nuovamente. Ciò rende il laboratorio molto più efficiente: la quantità giornaliera di campioni aumenta e i campioni con una durata di conservazione limitata vengono sempre analizzati in tempo utile.
Scopri di più sulle diverse opzioni di preparazione dei campioni in linea Metrohm disponibili qui:
Robustezza
Significativi risparmi sui costi non sono stati l'unico vantaggio del sistema di analisi Metrohm: lo studio di confronto di 30 giorni ha rivelato anche una serie di altri vantaggi. L'azienda è rimasta colpita dalla robustezza dello strumento e dalla sua capacità di misurare l'intera gamma di campioni elaborati nel proprio laboratorio.
La sua calibrazione stabile ha anche permesso di ridurre la frequenza di calibrazione: il nuovo sistema necessita solo di una calibrazione ogni due o tre settimane invece che ogni due o tre giorni.
Le caratteristiche più impressionanti, tuttavia, erano l'elevata sensibilità di misurazione e l'ampio range lineare del rivelatore. Grazie a quest'ultimo, solo il 2% dei campioni rimane al di fuori del range di misura e deve essere diluito, rispetto al 30% con il vecchio sistema.
Risultati finali
Il test di 30 giorni ha dimostrato al laboratorio in questione che il circuito integrato Metrohm con le tecniche di preparazione del campione in linea automatiche integrate consente di risparmiare sia sui materiali che sui costi di manodopera. Inoltre, offre anche una serie di miglioramenti in termini di prestazioni di analisi rispetto ai sistemi precedentemente utilizzati in loco.
I risparmi più significativi sono quelli relativi ai costi di manodopera e ai materiali derivanti dall'utilizzo dell'ultrafiltrazione, seguiti da quelli risultanti dalla maggiore durata della colonna di separazione.
Per il calcolo finale del risparmio su un intero anno, scarica il nostro White Paper sull'argomento di seguito.
La tua conoscenza "take-aways"
White Paper: Alta produttività e redditività nell'analisi ambientale IC
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