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自动液体处理: 准确和可重复结果的关键

自动液体处理: 准确和可重复结果的关键

2024年5月20日

文章

液体处理是分析实验室中很重要(但也很繁琐)的工作之一。在正确量取样品、溶剂、试剂、滴定剂或辅助溶液时,分析结果才会准确且可重复。每次手动配制样品或溶液,都会增加偏差结果的风险。这篇文章讨论了液体处理步骤自动化的优势。

什么是自动化液体处理,需要哪些设备?

液体处理是将溶液或试剂完整、准确地从一个地方转移到另一个地方。可以使用刻度量筒、玻璃滴定管或移液管等工具,而自动液体处理是使用活塞驱动滴定管来完成。

瑞士万通活塞驱动滴定管由活塞、计量管和加液器驱动三大部分组成(图 1)。滴定管内部是一个安装在计量管中的活塞。活塞与自动定量加液驱动的主轴相连,该驱动装置可使活塞在气缸内上下移动。

Illustrative cross-section of a piston-driven buret from Metrohm. Arrows indicate the three major parts: the piston, cylinder, and dosing drive.
图1. 瑞士万通活塞驱动滴定管的横截面示意图。

加液装置可以根据图1进行安装,也可以旋转 180°。当活塞下降时,液体可通过输入口吸入;当活塞上升时,液体则通过输出口进行计量。阀门在这些端口之间切换。

图 2.瑞士万通 807 加液单元有多种规格,从 2 mL 到 50 mL
图2. 图 2.瑞士万通 807 加液单元有多种规格,从 2 mL 到 50 mL .

加液装置的灵活性

瑞士万通提供的加液装置,可以作为加液单元、交换单元和计量单元。且就像807加液单元一样,从2 mL 到 50 mL,有多种规格可以选择(图 2)。

 

根据不同的应用,可以使用不同材料的加液装置。图2中的玻璃计量管适用于一般液体;对于一些腐蚀性较强的液体,如强碱性液体或氢氟酸(HF),则需要使用图3中的ETFE 807加液单元。

807 加液单元 ETFE(5 毫升),用于氢氟酸等腐蚀性较强的化学品。
图3. 807 加液单元 ETFE(5 毫升),用于氢氟酸等腐蚀性较强的化学品。

灵活控制滴定管可以用来进行多种液体处理,例如滴定剂或辅助溶液的添加、移液、稀释、样品制备等。这种灵活性使自动液体处理技术可用于多种不同的应用,如样品测量、样品制备、稀释以及在进行滴定或离子色谱 (IC) 等分析技术过程中标准溶液的添加。

在制药、石化、环境等多行业中,都可以进行自动液体处理。当需要使用定量体积的液体,获得准确、重复性高的结果,就需要使用自动液体处理功能。

阅读我们的博文,了解更多石化行业自动化液体处理解决方案的信息。

未来实验室:石油产品的自动化机器人分析

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自动液体处理的优势

液体处理自动化可以更好的改进实验室的日常工作。自动液体处理有以下几点优势。

Illustration of time savings

液体处理可以很快自动完成,您可以专注于其他要求更高的任务。例如,只需按一下按钮就能自动混合洗脱液,甚至无需实验室人员就能在一夜之间完成整个系列样品的滴定处理。

虽然前期需要对自动液体处理系统进行投资,但成本可以很快收回。这就是因为使用自动液体处理系统可以更好的进行人员分配、不会出现因错误而导致的重复实验,防止了产品的报废。另外,智能滴定管还能在实验开始前发出警告,避免使用错误的溶液。

如何通过使用自动滴定系统节约成本?阅读我们的博客,了解更多信息。

使用自动电位滴定系统节约成本

寻找有经验的实验室操作人员可能比购买一种设备更加困难。首先,手动移液和定量量取需要练习,其次用户想要获得良好的结果,就需要制定有条理的例行程序。而自动液体处理系统可以很容易地适应不同的吞吐量要求。

Brown shoes making decision at the cross road - safety or risk

液体处理步骤自动化可以更安全地处理潜在的危险或有毒物质,它大大降低了操作人员与这些物质的直接接触。溶液被添加到试剂瓶中,瓶上安装有加液装置。需要溶液时,用户只需按下按钮即可。

加液装置无论是用于滴定剂的添加、试剂的配制,还是样品溶液的准确移取,都会对分析结果产生直接影响。因为与其他手动操作相比,电子活塞驱动滴定管的加液精密度更高。

剂学定义中,1 滴约等于 50 微升。该体积看似很小,但对比现代电子滴定管可实现的最小计量步长(0.008 微升),二者相差可达 6000 倍。

此外,使用玻璃滴定管和计量管进行手动液体处理的结果,在很大程度上取决于读取的终点体积和操作人员。而电子滴定管可以自动测量体积并以数字方式显示结果。这使结果有高度客观性。

 

在我们的相关博客中,您将进一步了解手动滴定过程中液体处理方法的主要误差来源。

为什么滴定结果不可重现?手动滴定的主要误差来源

随着液体处理程序中自动步骤的增加,结果重现性也会提高。这是因为自动滴定管每次定量都是相同的,因此操作人员的更换都不会影响这一过程。

这些滴定管符合 ISO 8655-3的要求,瑞士万通服务工程师可以对其性能进行测试。这些测试应定期进行,以检查玻璃计量管和活塞的质量。这两个部件属于消耗品,需要根据使用的频率和配料试剂的不同进行适当更换。

 

使用自动液体处理系统可以通过跟踪所有配料步骤实现更准确的记录。这对制药、生物技术以及食品和饮料制造等受管制行业尤为重要。通过自动采集数据,例如所用试剂、体积、时间和其他相关参数,可获得完整的实验记录。总之,这有助于提高数据完整性,满足合规要求,并提高实验室流程的效率。

瑞士万通大多数滴定管都安装了芯片,可保存有关溶液、滴定度、有效期和失效日期的信息,使实验只能在准确的溶液和条件下进行。

总结

如果您的实验室还在使用移液管、玻璃滴定管和其他类型的计量管进行手动操作,那么是时候考虑实现液体处理过程的自动化了。现在,电子滴定管所能做的远不止将液体从一个地方转移到另一个地方。准确、有效率的液体添加和样品制备只是实验室改用自动化液体处理的部分好处。

作者
Lüber

Jennifer Lüber

Product Specialist Liquid Handling and Lab Robotics
Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland

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Risse

Heike Risse

Head of Competence Center Liquid Handling and Lab Robotics
Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland

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