Фотометр пламенный автоматический (пламенно-фотометрический анализатор жидкости) ПФА-22

1. Размещение: биолого-химический факультет, кафедра ботаники и экологии растений (БЭР), 308 аудитория.
2. Руководитель: декан БХФ, зав. Кафедрой экологии животных Зубцовский Н.Е., bhf@uni.udm.ru, р.т. 916–432, 327 аудитория.
3. Контактное лицо: инженер кафедры БЭР Сырых Иван Викторович, р.т. 916–436, 308 аудитория.

Пламенный фотометр двухканальный ПФА-22 предназначен для определения массовой концентрации щелочных металлов (натрия, калия, кальция, лития) в растворах, например, в питьевых, минеральных, сточных, технологических водах, винах, напитках, биологических жидкостях, (кровь, плазма, моча), фармакологических препаратах, почвах, минералах (водные вытяжки) и прочее. Действует на основе пламенной фотометрии (так же известной как Flame Emission Spectroscopy — FES). Фотометрия пламени широко используется для определения элементного состава почв, грунтов, горных пород, растительных материалов. В агрономических и почвоведческих исследованиях этот метод чаще всего применяют для валового определения калия и натрия в почвах.

1. Описания прибора и методик научных работ.

Пламенный фотометр ПФА-22 является настольным прибором, измерительный модуль которого заключён в кожух, а на внешние панели выведены рукоятки настройки, управления и экраны отображения данных измерений. Состоит из следующих основных узлов:

• контрольных механизмов по регулированию давления воздуха и горячего газа, а также воздушного манометра;
• смесительной камеры и распылителя (Nebulizer) для создания воспроизводимых условий ввода в пламя анализируемого раствора;
• горелки с защитным кожухом их коррозионно-устойчивого материала для получения характеристической пламенной эмиссии металлов (Na, K или Ca, Li) в исследуемом образце;
• двух оптических каналов, состоящих из системы линз, узких интерференционных фильтров (с полосами пропускания, соответствующими характеристическим длинам волн определяемых металлов), щелей, конденсора, моторизованного фильтрового монохроматора;
• фотодиода, электронного усилителя, АЦП и процессорного блока для управления и обработки сигнала;
• двух устройств вывода (экраны отображения данных).

Принцип действия пламенного фотометра основан на свойстве щелочных и щелочноземельных металлов диссоциировать на атомы при высокой температуре. Часть атомов металлов при этом переходит на более высокие возбужденные энергетические уровни. Обратные переходы на основной уровень сопровождаются излучением характерных для данного элемента атомных линий в видимой области спектра.

В определённом диапазоне концентрации интенсивность излучения пропорциональна числу атомов, переходящих на основной уровень. В свою очередь, число возбужденных атомов пропорционально массе вещества, введенного в пламя, другими словами — интенсивность излучения пропорциональна содержанию определяемого элемента в пробе.

Характеристические линии излучения выделяются светофильтрами, после чего излучение поступает на детектор. Детектор преобразует видимое излучение в электрический сигнал, который усиливается электронной схемой и выводится на аналоговый выход, также преобразуется и в цифровом виде выводится непосредственно на дисплей прибора.

Методики анализа: подготовка проб (в частности, по специфике кафедры) заключается в пробоотборе и пробоподготовке по ГОСТ 17.4.3.01–83 «Почвы. Общие требования к отбору проб»; ГОСТ 17.4.4.02–84 «Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического анализа» и собственно химическому анализу по ГОСТ 26207–91 «Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО».

Исследуемые образцы разлагают, переводя в раствор определяемые элементы. Подготовив серию так называемых эталонных растворов с точно известным содержанием определяемого элемента, распыляют в пламени эти растворы с последовательно возрастающей концентрацией элемента и фиксируют отсчёты по шкале прибора. Полученные данные используют для построения градуировочного графика, а затем распыляют в пламени исследуемый раствор и находят концентрацию определяемого элемента по градуировочному графику.

2. Примерная тематика междисциплинарных исследований, возможных к выполнению на ПФА-22.

2.1. Содержание Ca и K в растениях, еде и напитках (вине), т.е. производство продуктов питания, сельхозпродукции);

2.2. Na, K, Li электролитов в сыворотке, Na, K в жидкостях тела (кровь, моча, пот, слюна), т.е. в патологических, медицинских, клинических и биомедицинских исследованиях;

2.3. Щелочных и щелочноземельных металлов в горной промышленности и металлургии;

2.4. Na-, K-, Ca-растворы питательных веществ для производства антибиотиков, т.е. в фармацевтике;

2.5. Na, K, Ca в природной, ключевой, речной, морской, кипячёной, сточной и технической воде, т.е. в контроле окружающей среды;

2.6. Растворимость, абсорбция и коррозия щелочных и щелочноземельных металлов в глине, натриевом стекле, т.е. в керамической и химической промышленности;

2.7. Na, K, Ca в цементе и его сырьевых компонентах, т.е. в технических исследовательских лабораториях.

3. Возможности модернизации прибора за счёт изменения его комплектации.

Для областей с чрезмерной влажностью поставляется воздушный фильтр-поглотитель влаги, который подключается к воздухопроводу.