VYUŽITÍ MOBILNÍCH PŘÍSTROJŮ PRO RYCHLOU IN-SITU ANALÝZU SLOŽENÍ ODPADŮ

Transkript

1 VYUŽITÍ MOBILNÍCH PŘÍSTROJŮ PRO RYCHLOU IN-SITU ANALÝZU SLOŽENÍ ODPADŮ Mgr. Ing. Marek Martinec Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Fakulta technologie ochrany prostředí Ústav chemie a technologie ochrany prostředí

2 Analýza odpadů velké množství heterogenní směs reprezentativnost vzorkování? transport vzorku do laboratoře - stálost vzorku? laboratorní analýza - množství - vysoká cena - čas

3 Nelegální sklady Libčany Chvaletice Nalžovice t t NO

4 Nelegální sklady Libčany

5 Odpady

6 Analýza odpadů in-situ Využití mobilních analytických přístrojů: - nelegální sklady - nelegální skládky - skládky komunálního a nebezpečného odpadu - třídění odpadů - mechanicko-biologická úprava odpadů - recyklace surovin (plasty, katalyzátory, atd.) - další využití odpadů

7 Mobilní Ramanovy spektrometry Pro detekci neznámých a nebezpečných látek FirstDefender RM/RMX Pro farmacii a chemický průmysl TruScan, TruScan GP Pro detekci zakázaných narkotik TruNarc Další Ramanovy spektrometry:

8 Přenosný Ramanův spektrometr Ahura FirstDefender ok analýze kapalin i pevných látek: položek (listopad 2014) chemické zbraně, energetika bílé prášky, narkotika, pašované zboží nebezpečné látky toxické látky léčiva

9 Specifikace Ahura FirstDefender Specifikace Spektrální rozsah 250 cm -1 až 2875 cm -1 Spektrální rozlišení 7 až 10,5 cm -1 (FWHM) napříč spektrem Laser (vlnová délka) 785 nm +/- 0,5 nm, 2 cm -1 šířka linie, stabilita <0,1 cm -1 Výkon laseru Sběrná optika Expozice 300 mw nebo nižší (nastavitelné) NA = 0,33; 18 mm pracovní vzdálenost; 0,2 mm až 2,5 mm velikost bodu Manuální, Automatický mód (100 ms minimum) Baterie Nabíjitelná 7,4 V Interní Lithium Iontová baterie; > 5 hodin při 25 C Napájení Váha Rozměry Napájecí transformátor V AC 50/60 Hz < 1,8 kg 30 cm x 15 cm x 7,6 cm Operační teplota -20 C až +40 C Jazyk Angličtina, Čínština, Japonština, Němčina, Francouzština

10 Robustnost Ahura FirstDefender Test Mechanický náraz Vibrace Náraz při pádu Vlhkost Písek/prach/nečistota Teplotní šok Nízká teplota (zapnuto) Vysoká teplota (zapn.) Nízká teplota (skl.) Vysoká tepola (skl.) Ponoření (zapnuto) Specifikace 40g v 11ms, zub pily 1hr/axis, složené kruhové vibrace z výšky 1,22 m na překližkovou desku položenou na beton, 26 x 5 x 48 hod, 60 C a 95% relativní vlhkosti foukání prachu -30C až +60C,<1min -20C po dobu 1 dne +35C po dobu 3 dnů -30C po dobu 1 dne +60C po dobu 7 dnů 30 min. v hloubce > 1 metr

11 Princip Ramanova spektrometru

12 Pevné látky, kapaliny, gely, pasty o Organické sloučeniny ropné produkty, pesticidy, hnojiva, plasty, průmyslové materiály drogy chemické zbraně bílé prášky o Anorganické sloučeniny minerální kyseliny (sírová, dusičná,...) anorganické oxidy (rez, oxid titaničitý,...) některé iontové sloučeniny (sírany, fosforečnany, chloristany, uhličitany) krystalické polokovy (křemík) o Vodné roztoky Identifikovatelné látky

13 Obtížně identifikovatelné látky očerně nebo velmi tmavě zbarvené vzorky ovysoce fluoreskující materiály Rozsáhlé kruhové molekuly (steroidy) Některé přírodní produkty, detergenty Některé jasně zbarvené fluoreskující materiály (obzvláště modře nebo zeleně zbarvené) ovětšina kovů a elementárních látek ojakékoli substance s velmi slabým Ramanovým signálem (voda) obiologické materiály Obvykle fluoreskující proteiny, lipidy, karbohydráty

14 Analýza vzorků odpadu

15 Mobilní FT-IR spektrometry Mobilní FT-IR spektrometr TruDefender FT/FTi, FTX/FTXi Další FTIR spektrometry:

16 Přenosný FT-IR spektrometr Thermo Scientific TruDefender FT Specifikace Spektrální rozsah 4000 cm -1 až 650 cm -1 Spektrální rozlišení 4 cm -1 Sběrná optika Formát exportu dat Baterie Napájení Váha Rozměry Pevný diamantový krystal ATR Soubor SPC (standardní spektroskopický formát, textový soubor nebo JPEG Nabíjitelná výměnná Lithium Iontová baterie; > 4 hodiny při 25 C Napájecí transformátor V AC 50/60 Hz 1,3 kg 19,6 cm x 11,2 cm x 5,3 cm Operační teplota -20 C až +40 C Jazyk Angličtina, Arabština, Čínština, Japonština, Ruština

17 Princip IČ Infračervená spektroskopie je určená především pro identifikaci a strukturní charakterizaci organických sloučenin a také pro stanovení anorganických látek Absorpce IČ záření o různé vlnové délce Změny rotačně vibračních energetických stavů molekuly v závislosti na změnách dipólového momentu molekuly Infračerveným zářením je v rozsahu vlnových délek 0, µm, což odpovídá rozsahu vlnočtů cm -1. Blízká IČ - NIR ( cm -1 ) Střední IČ - MIR ( cm -1 ) (nejpoužívanější) Vzdálená IČ - FIR ( cm -1 ) ATR krystal (ZnSe, AgCl, Si, Ge, safír, diamant, )

18 Analýza vzorků odpadu

19 Mobilní NIR analyzátory MicroPHAZIR GP - Univerzální ruční analyzátor, umožňuje kvalitativní i kvantitativní analýzu potravin, zemědělské produkce, chemických materiálů, kapalných, pevných a pastovitých látek, kontrolu kvality, kontrolu výrobního procesu (1,3 kg, analýza v řádu sekund) MicroPHAZIR PC pro identifikaci plastů MicroPHAZIR RX pro farmaceutický průmysl MicroPHAZIR AS pro identifikaci azbestu MicroPHAZIR AG pro zemědělské laboratoře Další NIR spektrometry:

20 Princip NIR spektrometrie v blízké infračervené oblasti ( near-infrared spectrometry NIR spectrometry) využívá spektrální oblast blízkého infračerveného záření (oblast vlnových délek nm resp. vlnočtů cm -1 ) absorpce záření v NIR oblasti je obvykle způsobena energetickými přechody mezi vibračními hladinami molekul nikoli přechody fundamentálními (hrají dominantní roli v MIR) absorpce záření v NIR oblasti je při stejné tloušťce vzorku běžně o jeden až dva řády slabší než v MIR oblasti přiřazení absorpčních pásů jednotlivým kombinačním přechodům a svrchním tonům je poměrně obtížné, a proto se běžně neprovádí rozbor spekter směřující k identifikaci funkčních skupin v molekulách, jak je obvyklé při interpretaci spekter v MIR oblasti Využívá se při analýze léčiv, lékařské diagnostice (cukr v krvi a pulsní oxymetrie), kontrola kvality potravin a agrochemie, výzkum paliv, analýza plastů atd.

21 Mobilní XRF spektrometry ElvaX Mobile - přenosný energiově disperzní rentgenový fluorescenční analyzátor (ED XRF) umožňující přímou analýzu širokého spektra vzorků pracující v rozsahu od Na po Pu. Spektrometr používá velkoplošný SDD detektor s vysokým rozlišením, absence kolimátorů a sevřená geometrie Ag rentgenkavzorek-detektor umožňují velmi rychlou analýzu i stopových prvků. Spektrometr lze využít pro mobilní nedestruktivní prvkovou analýzu, včetně přesné kvantitativní analýzy i velmi nízkých koncentrací (ppm). ElvaX ProSpector II ruční XRF analyzátor Další XRF analyzátory:

22 Princip XRF Použití: analýza kovů a slitin, detekce těžkých kovů v životním prostředí a výrobcích, detekce BFR (Brominated flame retardant), detekce chloru, analýza hornin, kapalných vzorků, nátěrů, prachů z filtrů, vysloužilých katalyzátorů, šperků, prvkovou analýzu atd.

23 Analýza vzorků odpadu

24 GC-MS detektory GC-MS/MS jsou určeny pro HAZMAT týmy, vojenské a kriminalistické mobilní laboratoře a pro aplikace v oblasti analýzy životního prostředí. Vhodné i pro mobilní aplikace kde se požaduje nepřetržité sledování velmi nízkých koncentrací. Jsou použitelné na bojové chemické látky, jejich prekurzory i produkty degradace, průmyslové toxické látky, těkavé organické látky, drogy, pesticidy, fungicidy a další látky. Detekční limity jednotky až desetiny ppb pro plynné látky a jednotky ppm až stovky ppb pro kapaliny. S předkoncentrací na sorpční jednotce se detekční limity posouvají až k hodnotám ppt u plynných látek. Griffin 460 (FLIR, USA), HAPSITE Smart Plus (Inficon, USA)

25 Mobilní kombinované spektrometry V jednom přístroji je integrován jak Raman včetně flexibilní sondy (FD RMX), tak i FT-IR jako u TD FTX. Ramanův spektrometr s budícím laserem 785 nm. Spektrometr je přitom osazen pancéřovanou optickou sondou u Ramanova spektrometru, která umožňuje i bezkontaktní měření na hůře přístupných místech, Ramanova spektra je možná měřit i v integrovaném držáku vialek. FT-IR spektrometr je osazen diamantovým ATR s motorizovaným přítlačným raménkem, které umožňuje automatické přitlačení vzorku přesně definovanou silou na ATR. Knihovna spektrometru obsahuje více jak látek. Spektrometr je řízen velmi výkonným interním PC a je osazen velkým grafickým dotykovým LCD, který splňuje armádní normy a je ho možné ovládat v ochranných rukavicích, všechny funkce spektrometru je ale možné současně ovládat i z integrovaných kláves. Spektrometr se všemi výše uvedenými vlastnostmi má přitom hmotnost menší jak 2 kg a umožňuje několikahodinový nepřetržitý provoz na baterie.

26 SCIO Near Infra-Red Spectroscopy

27 SCIO Specifikace

28 SCIO Near Infra-Red Spectroscopy

29 SCIO Výsledky analýz

30 Děkuji za pozornost!