BR112020020717B1 - Sistema de titulação automatizado, e, método para quantificar uma concentração de analito alvo em uma corrente de amostra - Google Patents
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Abstract
trata-se de sistemas para quantificar uma ou mais concentrações de analito-alvo em uma solução de processo e que podem ser usados, por exemplo, em métodos para quantificar uma concentração de analito-alvo. esses sistemas e métodos incluem métodos de titulação automatizados contínuos e em lote que usam químicas de titulação para medir a concentração de analito-alvo na solução de processo usando um detector de comprimento de onda múltiplo. os métodos fornecem métodos de titulação automatizados eficientes e robustos para uma variedade de analitos alvo e podem incluir métodos que analisam mais de um analito e que fornecem uma faixa dinâmica para medição de mais de uma concentração de analito-alvo.
Description
[001] Sistemas para quantificar uma ou mais concentrações de analito alvo em uma solução de processo são fornecidos e podem ser usados, por exemplo, em métodos para quantificar uma concentração de analito alvo. Esses sistemas e métodos incluem métodos de titulação automatizados contínuos que usam químicas de titulação para medir a concentração de analito alvo na solução do processo. Os métodos fornecem métodos de titulação automatizados eficientes e robustos para uma variedade de analitos alvo e podem incluir métodos que analisam mais de um analito e que fornecem uma faixa dinâmica para medição de mais de uma concentração de analito alvo.
[002] A titulação é um método bem conhecido e praticado para determinar as concentrações dos componentes de uma solução. Titulações de várias químicas são praticadas, em que geralmente um titulante é adicionado a uma solução na qual reage com componentes selecionados do mesmo. Uma vez que todo o componente reagente tenha reagido com o titulante conhecido, uma mudança mensurável ou perceptível ocorre, indicando que a reação está completa. Em alguns casos, a mudança perceptível compreende uma mudança de cor. As mudanças de cor, por exemplo, podem variar amplamente em várias químicas de titulações.
[003] Embora sejam conhecidas como uma ciência, as titulações podem ser um processo tedioso, exigindo prática cuidadosa de um químico ou outro operador qualificado. Em alguns casos, pode ser impraticável manter um químico ou outro técnico disponível para realizar titulações, embora os dados adquiridos por titulações possam ser desejáveis. Podem ser implementados tituladores automatizados que tentam julgar quando as reações completas ocorreram e os cálculos de titulação apropriados para determinar a quantidade de um componente em uma solução. No entanto, dependendo da reação, pode ser difícil para um processo automatizado determinar com precisão o ponto final de uma reação. Além disso, os sistemas automatizados podem exigir uma grande quantidade de tempo para concluir um processo, o que pode ser indesejável ou inaceitável se uma solução precisar de monitoramento em determinados intervalos de tempo.
[004] Um sistema de titulação automatizado é fornecido e inclui um coletor de reação para misturar uma corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente contendo uma concentração desconhecida de um ou mais analitos com titulantes; uma bomba de amostra para bombear a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente para o coletor de reação; uma primeira bomba de titulante para bombear o primeiro titulante no coletor de reação para entrar em contato com a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente; um detector de múltiplos comprimentos de onda para detectar um primeiro ponto final de titulação da reação entre o analito e o primeiro titulante; e um controlador acoplado comunicativamente à bomba de amostra, à primeira bomba de titulante e ao detector, em que o controlador controla a bomba de amostra para definir a taxa de fluxo da corrente de amostra fluindo e atualizando continuamente, controla a primeira bomba de titulante para definir a taxa de fluxo do primeiro titulante e recebe dados do detector para detectar o primeiro ponto final de titulação para a reação entre o analito e o primeiro titulante e determinar a concentração de analito no primeiro ponto final de titulação.
[005] É fornecido um sistema de titulação automatizado que inclui um coletor de reação para misturar uma corrente de amostra contendo uma concentração desconhecida de um analito com um primeiro titulante; uma bomba de amostra para bombear a corrente de amostra para o coletor de reação; uma primeira bomba de titulante para bombear o primeiro titulante no coletor de reação para entrar em contato com a corrente de amostra; um detector de múltiplos comprimentos de onda para detectar um primeiro ponto final de titulação da reação entre o analito e o primeiro titulante; e um controlador comunicativamente acoplado à bomba de amostra, à primeira bomba de titulante e ao detector, em que o controlador controla a bomba de amostra para definir a taxa de fluxo da corrente de amostra, controla a primeira bomba de titulante para definir a taxa de fluxo do primeiro titulante, e recebe dados do detector para detectar o primeiro ponto final de titulação para a reação entre o analito e o primeiro titulante e determinar a concentração de analito no primeiro ponto final de titulação.
[006] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter a corrente de amostra contendo dois ou mais analitos.
[007] Além disso, os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem compreender ainda uma segunda bomba de titulante para bombear um segundo titulante no coletor de reação para entrar em contato com a corrente de amostra de lote ou a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente. O detector de múltiplos comprimentos de onda pode detectar ainda um segundo ponto final de titulação de uma reação entre o analito e o segundo titulante, o controlador é ainda comunicativamente acoplado à segunda bomba de titulante e o controlador controla ainda mais a segunda bomba de titulante para definir a taxa de fluxo do segundo titulante e recebe dados do detector para detectar o segundo ponto final de titulação para a reação entre o analito e o segundo titulante e determinar a concentração de analito no segundo ponto final de titulação.
[008] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o segundo titulante reagindo com um segundo analito.
[009] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem compreender ainda uma terceira bomba de titulante para bombear um terceiro titulante no coletor de reação para entrar em contato com a corrente de amostra de lote ou a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente. O detector de múltiplos comprimentos de onda pode detectar ainda um terceiro ponto final de titulação de uma reação entre o analito e o terceiro titulante, o controlador é ainda comunicativamente acoplado à terceira bomba de titulante e o controlador controla ainda mais a terceira bomba de titulante para definir a taxa de fluxo do terceiro titulante e recebe dados do detector para detectar o terceiro ponto final de titulação para a reação entre o analito e o terceiro titulante e determina a concentração de analito no terceiro ponto final de titulação.
[0010] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o terceiro titulante reagindo com um terceiro analito.
[0011] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o detector de múltiplos comprimentos de onda sendo capaz de detectar sinais na faixa de luz ultravioleta a visível.
[0012] Além disso, os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o detector de múltiplos comprimentos de onda um espectrômetro.
[0013] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o coletor de reação que compreende um misturador de líquido a jusante da entrada de titulante e a montante do detector.
[0014] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos também podem compreender ainda um coletor de condicionamento a montante da entrada de titulante e a jusante da entrada da corrente de amostra.
[0015] O sistema de titulação automatizado aqui descrito pode ter o coletor de condicionamento que compreende um misturador de líquido.
[0016] O sistema de titulação automatizado aqui descrito pode ter o coletor de condicionamento que compreende ainda um circuito de mistura.
[0017] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem compreender ainda uma bomba de reagente de condicionamento para bombear um reagente de condicionamento para o coletor de condicionamento para se misturar com a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente.
[0018] O sistema de titulação automatizado pode ter o reagente de condicionamento ser um tampão de pH, um catalisador de reação, um indicador químico, um sequestrante, um tensoativo, um sal modificador de condutividade, um reagente de par iônico, um produto químico de base biológica ou uma combinação dos mesmos.
[0019] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o reagente de condicionamento que compreende iodeto de potássio, ácido sulfúrico, ácido acético, indicador de amido, molibdato de amônio ou uma combinação dos mesmos.
[0020] O sistema de titulação automatizado pode ter a bomba de reagente de condicionamento que compreende ainda uma primeira bomba de reagente de condicionamento para bombear um primeiro reagente de condicionamento e uma segunda bomba de reagente de condicionamento para bombear um segundo reagente de condicionamento.
[0021] O sistema de titulação automatizado pode ter o primeiro reagente de condicionamento um iodeto de metal e o segundo reagente de condicionamento é um indicador.
[0022] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter a bomba do reagente de condicionamento injetar o reagente de condicionamento na corrente de amostra de fluxo, em que o controlador é acoplado comunicativamente à bomba do reagente de condicionamento e configurado para controlar a bomba do reagente de condicionamento para definir uma taxa de fluxo do reagente de condicionamento injetado na corrente de amostra de lote ou corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente.
[0023] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ser usados em métodos para quantificação de um analito alvo.
[0024] Por exemplo, é descrito aqui um método para quantificação de uma concentração de analito alvo em uma corrente de amostra que compreende: fluir continuamente e atualizar continuamente a corrente de amostra em uma taxa de fluxo conhecida através de um analisador que compreende um coletor e um detector de múltiplos comprimentos de onda; quantificar a concentração de analito alvo adicionando continuamente um titulante ao analisador e definir uma mudança de concentração de titulante alterando a concentração de titulante por meio do aumento ou diminuição de uma taxa de fluxo do titulante ao longo de um intervalo especificado; e detectar um ponto final de titulação para a reação entre o analito alvo na corrente de amostra e o titulante dentro de um intervalo de concentração de analito alvo especificado.
[0025] Além disso, um método para quantificação de uma concentração de analito alvo em uma corrente de amostra pode compreender adicionar a amostra a um analisador que compreende um coletor e um detector de múltiplos comprimentos de onda; quantificar a concentração de analito alvo adicionando um titulante ao analisador e definir uma mudança de concentração de titulante alterando a concentração de titulante através do aumento ou diminuição de uma taxa de fluxo do titulante ao longo de um intervalo especificado; e detectar um ponto final de titulação para a reação entre o analito alvo na corrente de amostra e o titulante dentro de um intervalo de concentração de analito alvo especificado; em que a corrente de amostra compreende dois ou mais analitos.
[0026] Os métodos de quantificação podem ter a corrente de amostra que compreende dois ou mais analitos.
[0027] O método pode ter a corrente de amostra que compreende ainda um segundo analito.
[0028] Os métodos descritos neste documento podem compreender ainda a quantificação do segundo analito pela adição contínua de um segundo titulante à corrente de amostra em lote ou a corrente de amostra de fluxo contínuo e continuamente atualizada.
[0029] O método pode ter a corrente de amostra que compreende ainda um terceiro analito.
[0030] Os métodos de quantificação podem compreender ainda a quantificação do terceiro analito adicionando continuamente um terceiro titulante à corrente de amostra de lote ou à corrente de amostra de fluxo contínuo e continuamente atualizada.
[0031] Os métodos podem ter a taxa de fluxo conhecida da amostra de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 200 ml/minuto.
[0032] Os métodos podem ter a taxa de fluxo conhecida da amostra de cerca de 5 ml/minuto a cerca de 25 ml/minuto.
[0033] Os métodos podem compreender ainda a adição contínua de um reagente de condicionamento à corrente de amostra em uma concentração proporcional à concentração de analito alvo.
[0034] Os métodos de quantificação podem compreender ainda detectar o ponto final de titulação usando um detector de múltiplos comprimentos de onda que está a uma distância definida de um ponto de adição de titulante e calcular a concentração de titulante usando a distância entre o detector e o ponto de adição de titulante, a taxa de fluxo do titulante e o volume do sistema.
[0035] Os métodos aqui descritos podem compreender ainda a variação da concentração de titulante controlando sua taxa de fluxo, em que o sinal do detector do produto de reação da titulação está correlacionado no tempo com a concentração de titulante.
[0036] Os métodos podem compreender ainda dosar um calibrante de concentração conhecida na corrente de amostra, detectar a concentração de calibrante e calcular a resposta.
[0037] Os métodos de quantificação podem compreender ainda o controle da concentração de titulante usando um circuito de retroalimentação que responde a um detector que detecta a reação entre o titulante e o analito alvo.
[0038] Os métodos aqui descritos, em que o reagente de condicionamento trata a corrente da amostra para melhorar a detecção do analito alvo.
[0039] Os métodos podem ter a detecção do analito alvo melhorada, melhorando a sensibilidade do método de detecção.
[0040] Os métodos aqui descritos podem ter o reagente de condicionamento ser um tampão de pH, um catalisador de reação, um indicador químico, um sequestrante, um tensoativo, um sal modificador de condutividade, um reagente de par de íons, um produto químico de base biológica ou uma combinação dos mesmos.
[0041] Os métodos de quantificação podem ter o reagente de condicionamento que compreende iodeto de potássio, ácido acético, indicador de amido ou uma combinação dos mesmos.
[0042] O método descrito neste documento pode ter a taxa de fluxo da corrente de amostra de fluxo contínuo e continuamente atualizada sendo aumentada ou diminuída dependendo se o ponto final de titulação pode ser detectado dentro da faixa de concentração de analito alvo especificada.
[0043] A Figura 1 é um esquema para um sistema de titulação automatizado tendo dois analitos na amostra e duas bombas de titulante, quatro bombas de reagente de condicionamento e um detector de múltiplos comprimentos de onda no sistema.
[0044] A Figura 2 é um esquema para um sistema de titulação automatizado tendo três analitos na amostra e três bombas de titulante, três bombas de reagente de condicionamento e um detector de múltiplos comprimentos de onda no sistema.
[0045] A Figura 3A é um gráfico da absorbância versus o comprimento de onda para uma titulação de cáustica com uma solução de ácido clorídrico 0,1 N.
[0046] A Figura 3B é um gráfico da absorbância versus número de gotas para uma titulação de cáustica com uma solução de ácido clorídrico 0,1 N.
[0047] A Figura 4A mostra os espectros para cada concentração de teste de 6 a 40 ppm em uma amostra de perácido de aproximadamente 15 ppm.
[0048] A Figura 4B é um gráfico de absorbância versus comprimento de onda calculado a partir dos espectros mostrados na Figura 4A.
[0049] A Figura 5 é um gráfico da absorbância versus concentração e mostrou tendência idêntica da curva de absorbância versus concentração.
[0050] A Figura 6 é um gráfico de absorbância versus comprimento de onda que mostra que o detector fornece resultados semelhantes ao padrão.
[0051] A Figura 7A é um gráfico da absorbância versus comprimento de onda de uma titulação usando o kit de teste de dureza n° 307 para titular água de 17 grãos de laboratório. A Figura 7B mostra o número de gotas necessárias para a mesma titulação.
[0052] Os sistemas e métodos de titulação automatizados aqui descritos foram desenvolvidos para fornecer análise de mais de um analito. Esses sistemas e métodos têm a vantagem de que o ponto final é detectado usando um detector de vários comprimentos de onda que permite a detecção de pontos finais de titulação em uma faixa de comprimentos de onda visíveis. O uso de um espectrômetro e uma fonte de amplo espectro permite que o sistema detector do titulador selecione o comprimento de onda ideal necessário para a aplicação de titulação pretendida. O comprimento de onda ideal pode ser selecionado executando uma varredura de absorbância da molécula desejada (por exemplo, o complexo amido-iodo). Normalmente, o comprimento de onda com a absorbância máxima é usado para a detecção do ponto final. No entanto, quando a resposta de absorbância excede a resposta desejada, pode ser vantajoso usar o comprimento de onda de um pico de absorbância secundário. Se uma resposta diminuída para uma molécula em particular for desejada, como no caso em que a concentração da molécula torna a absorbância máxima de um pico de absorbância muito alta, a sensibilidade da óptica do instrumento pode ser excedida. Então, um pico com uma absorbância máxima mais baixa seria usado para que a alta concentração da amostra pudesse ser medida com maior precisão em uma absorbância mais baixa.
[0053] Esta configuração do sistema também pode aumentar a faixa dinâmica porque analitos de concentração mais baixa podem ser medidos usando um pico de absorbância principal e analitos de concentração mais alta podem ser medidos usando um pico menor sem alterar o sistema do detector. Desta forma, o analito de concentração mais alta e o analito de concentração mais baixa podem ser medidos dentro da faixa do instrumento. Este sistema também permite que o instrumento use o mesmo sistema detector para diferentes titulações com diferentes picos de absorbância para a molécula que está sendo medida.
[0054] Além disso, uma série de bombas de titulante pode injetar titulantes na corrente de amostra para reagir com mais de um analito e detectar simultaneamente a concentração de múltiplos analitos. Um único instrumento com a capacidade de adicionar todos os reagentes necessários para a análise de uma amostra com mais de um analito é capaz de realizar todos os testes usando um único espectrômetro como detector. Em contraste, normalmente, vários detectores são necessários devido às variações na resposta espectral, indicando que o ponto final da titulação foi atingido.
[0055] Um sistema de titulação automatizado é fornecido e inclui um coletor de reação para misturar uma corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente contendo uma concentração desconhecida de um ou mais analitos com titulantes; uma bomba de amostra para bombear a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente para o coletor de reação; uma primeira bomba de titulante para bombear o primeiro titulante no coletor de reação para entrar em contato com a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente; um detector de múltiplos comprimentos de onda para detectar um primeiro ponto final de titulação da reação entre o analito e o primeiro titulante; e um controlador acoplado comunicativamente à bomba de amostra, à primeira bomba de titulante e ao detector, em que o controlador controla a bomba de amostra para definir a taxa de fluxo da corrente de amostra fluindo e atualizando continuamente, controla a primeira bomba de titulante para definir a taxa de fluxo do primeiro titulante e recebe dados do detector para detectar o primeiro ponto final de titulação para a reação entre o analito e o primeiro titulante e determinar a concentração de analito no primeiro ponto final de titulação.
[0056] Além disso, é fornecido um sistema de titulação automatizado que inclui um coletor de reação para misturar uma corrente de amostra de lote contendo uma concentração desconhecida de um analito com um primeiro titulante; uma bomba de amostra para bombear a corrente de amostra para o coletor de reação; uma primeira bomba de titulante para bombear o primeiro titulante no coletor de reação para entrar em contato com a corrente de amostra; um detector de múltiplos comprimentos de onda para detectar um primeiro ponto final de titulação da reação entre o analito e o primeiro titulante; e um controlador comunicativamente acoplado à bomba de amostra, à primeira bomba de titulante e ao detector, em que o controlador controla a bomba de amostra para definir a taxa de fluxo da corrente de amostra, controla a primeira bomba de titulante para definir a taxa de fluxo do primeiro titulante, e recebe dados do detector para detectar o primeiro ponto final de titulação para a reação entre o analito e o primeiro titulante e determinar a concentração de analito no primeiro ponto final de titulação.
[0057] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter a corrente de amostra contendo dois ou mais analitos.
[0058] Além disso, os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem compreender ainda uma segunda bomba de titulante para bombear um segundo titulante no coletor de reação para entrar em contato com a corrente de amostra de lote ou a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente. O detector de múltiplos comprimentos de onda pode detectar ainda um segundo ponto final de titulação de uma reação entre o analito e o segundo titulante, o controlador é ainda comunicativamente acoplado à segunda bomba de titulante e o controlador controla ainda mais a segunda bomba de titulante para definir a taxa de fluxo do segundo titulante e recebe dados do detector para detectar o segundo ponto final de titulação para a reação entre o analito e o segundo titulante e determinar a concentração de analito no segundo ponto final de titulação.
[0059] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o segundo titulante reagindo com um segundo analito.
[0060] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem compreender ainda uma terceira bomba de titulante para bombear um terceiro titulante no coletor de reação para entrar em contato com a corrente de amostra de lote ou a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente. O detector de múltiplos comprimentos de onda pode detectar ainda um terceiro ponto final de titulação de uma reação entre o analito e o terceiro titulante, o controlador é ainda comunicativamente acoplado à terceira bomba de titulante e o controlador controla ainda mais a terceira bomba de titulante para definir a taxa de fluxo do terceiro titulante e recebe dados do detector para detectar o terceiro ponto final de titulação para a reação entre o analito e o terceiro titulante e determina a concentração de analito no terceiro ponto final de titulação.
[0061] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o terceiro titulante reagindo com um terceiro analito.
[0062] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o detector de múltiplos comprimentos de onda sendo capaz de detectar sinais na faixa de luz ultravioleta a visível.
[0063] Além disso, os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o detector de múltiplos comprimentos de onda um espectrômetro.
[0064] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o coletor de reação que compreende um misturador de líquido a jusante da entrada de titulante e a montante do detector.
[0065] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos também podem compreender ainda um coletor de condicionamento a montante da entrada de titulante e a jusante da entrada da corrente de amostra.
[0066] O sistema de titulação automatizado aqui descrito pode ter o coletor de condicionamento que compreende um misturador de líquido.
[0067] O sistema de titulação automatizado aqui descrito pode ter o coletor de condicionamento que compreende ainda um circuito de mistura.
[0068] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem compreender ainda uma bomba de reagente de condicionamento para bombear um reagente de condicionamento para o coletor de condicionamento para se misturar com a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente.
[0069] O sistema de titulação automatizado pode ter o reagente de condicionamento ser um tampão de pH, um catalisador de reação, um indicador químico, um sequestrante, um tensoativo, um sal modificador de condutividade, um reagente de par iônico, um produto químico de base biológica ou uma combinação dos mesmos.
[0070] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter o reagente de condicionamento que compreende iodeto de potássio, ácido sulfúrico, ácido acético, indicador de amido, molibdato de amônio ou uma combinação dos mesmos.
[0071] O sistema de titulação automatizado pode ter a bomba de reagente de condicionamento que compreende ainda uma primeira bomba de reagente de condicionamento para bombear um primeiro reagente de condicionamento e uma segunda bomba de reagente de condicionamento para bombear um segundo reagente de condicionamento.
[0072] O sistema de titulação automatizado pode ter o primeiro reagente de condicionamento um iodeto de metal e o segundo reagente de condicionamento é um indicador.
[0073] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ter a bomba de reagente de condicionamento injetar o reagente de condicionamento na corrente de amostra em lote ou na corrente de amostra em fluxo, em que o controlador é comunicativamente acoplado à bomba de reagente de condicionamento e configurado para controlar a bomba de reagente de condicionamento para definir um fluxo taxa do reagente de condicionamento injetado na corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente.
[0074] Os sistemas de titulação automatizados aqui descritos podem ser usados em métodos para quantificação de um analito alvo.
[0075] Por exemplo, é descrito aqui um método para quantificação de uma concentração de analito alvo em uma corrente de amostra que compreende: fluir continuamente e atualizar continuamente a corrente de amostra em uma taxa de fluxo conhecida através de um analisador que compreende um coletor e um detector de múltiplos comprimentos de onda; quantificar a concentração de analito alvo adicionando continuamente um titulante ao analisador e definir uma mudança de concentração de titulante alterando a concentração de titulante por meio do aumento ou diminuição de uma taxa de fluxo do titulante ao longo de um intervalo especificado; e detectar um ponto final de titulação para a reação entre o analito alvo na corrente de amostra e o titulante dentro de um intervalo de concentração de analito alvo especificado.
[0076] Alternativamente, é descrito neste documento um método para quantificação de uma concentração de analito alvo em uma corrente de amostra em lote que compreende adicionar a amostra a um analisador que compreende um coletor e um detector de múltiplos comprimentos de onda; quantificar a concentração de analito alvo adicionando um titulante ao analisador e definindo uma mudança de concentração de titulante alterando a concentração de titulante através do aumento ou diminuição de uma taxa de fluxo do titulante ao longo de um intervalo especificado; e detectar um ponto final de titulação para a reação entre o analito alvo na corrente de amostra e o titulante dentro de um intervalo de concentração de analito alvo especificado; em que a corrente de amostra compreende dois ou mais analitos.
[0077] Os métodos de quantificação podem ter a corrente de amostra que compreende dois ou mais analitos.
[0078] O método pode ter a corrente de amostra que compreende ainda um segundo analito.
[0079] Os métodos descritos neste documento podem compreender ainda a quantificação do segundo analito pela adição contínua de um segundo titulante à corrente de amostra em lote ou a corrente de amostra de fluxo contínuo e continuamente atualizada.
[0080] O método pode ter a corrente de amostra que compreende ainda um terceiro analito.
[0081] Os métodos de quantificação podem compreender ainda a quantificação do terceiro analito adicionando continuamente um terceiro titulante à corrente de amostra de lote ou à corrente de amostra de fluxo contínuo e continuamente atualizada.
[0082] Os métodos podem ter a taxa de fluxo conhecida da amostra de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 200 ml/minuto.
[0083] Os métodos podem ter a taxa de fluxo conhecida da amostra de cerca de 5 ml/minuto a cerca de 25 ml/minuto.
[0084] Os métodos podem compreender ainda a adição contínua de um reagente de condicionamento à corrente de amostra em uma concentração proporcional à concentração de analito alvo.
[0085] Os métodos de quantificação podem compreender ainda detectar o ponto final de titulação usando um detector de múltiplos comprimentos de onda que está a uma distância definida de um ponto de adição de titulante e calcular a concentração de titulante usando a distância entre o detector e o ponto de adição de titulante, a taxa de fluxo do titulante e o volume do sistema.
[0086] Os métodos aqui descritos podem compreender ainda a variação da concentração de titulante controlando sua taxa de fluxo, em que o sinal do detector do produto de reação da titulação está correlacionado no tempo com a concentração de titulante.
[0087] Os métodos podem compreender ainda dosar um calibrante de concentração conhecida na corrente de amostra, detectar a concentração de calibrante e calcular a resposta.
[0088] Os métodos de quantificação podem compreender ainda o controle da concentração de titulante usando um circuito de retroalimentação que responde a um detector que detecta a reação entre o titulante e o analito alvo.
[0089] Os métodos aqui descritos, em que o reagente de condicionamento trata a corrente da amostra para melhorar a detecção do analito alvo.
[0090] Os métodos podem ter a detecção do analito alvo melhorada, melhorando a sensibilidade do método de detecção.
[0091] Os métodos aqui descritos podem ter o reagente de condicionamento ser um tampão de pH, um catalisador de reação, um indicador químico, um sequestrante, um tensoativo, um sal modificador de condutividade, um reagente de par de íons, um produto químico de base biológica ou uma combinação dos mesmos.
[0092] Os métodos de quantificação podem ter o reagente de condicionamento que compreende iodeto de potássio, ácido acético, indicador de amido ou uma combinação dos mesmos.
[0093] O método descrito neste documento pode ter a taxa de fluxo da corrente de amostra de fluxo contínuo e continuamente atualizada sendo aumentada ou diminuída dependendo se o ponto final de titulação pode ser detectado dentro da faixa de concentração de analito alvo especificada.
[0094] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um titulador automatizado 100. O controlador pode controlar os parâmetros de uma bomba de amostra 10, uma primeira bomba de reagente de condicionamento 12, uma segunda bomba de reagente de condicionamento 14, uma terceira bomba de reagente de condicionamento 16, uma quarta bomba de reagente de condicionamento 18, uma primeira válvula de 3 vias 22, uma segunda válvula de 3 vias 24, uma válvula de mistura 20, uma válvula de 4 vias 40, uma primeira bomba de titulante 42 em comunicação de fluido com uma válvula 44, uma segunda bomba de titulante 48 em comunicação de fluido com uma válvula 46 e um detector 60. A amostra flui através da bomba de amostra 10, através de uma linha e através de uma válvula de mistura 20, para um primeiro misturador de líquido 30. O primeiro reagente de condicionamento flui através da primeira bomba de reagente de condicionamento 12, através de uma linha e através da válvula de mistura 20, para o primeiro misturador de líquido 30. O segundo reagente de condicionamento flui através da segunda bomba de reagente de condicionamento 14, através de uma linha e através da válvula de mistura 20, para o primeiro misturador de líquido 30. O terceiro reagente de condicionamento flui através da terceira bomba de reagente de condicionamento 16, através de uma linha, e através da válvula de mistura 20, para o primeiro misturador de líquido 30. O quarto reagente de condicionamento flui através da quarta bomba de reagente de condicionamento 18, através de uma linha, e através da válvula de mistura 20, para o primeiro misturador de líquido 30. Uma vez que a amostra e o primeiro ao quarto reagentes de condicionamento sejam misturados no primeiro misturador de líquido 30, a mistura de amostra e reagentes de condicionamento torna-se uma amostra condicionada e flui através da válvula de 4 vias 40, onde titulante é adicionado a partir da primeira bomba de titulante 42, a segunda bomba de titulante 44, ou titulante é adicionado a partir da primeira bomba de titulante 42 e da segunda bomba de titulante 44. Uma vez que o titulante é adicionado à amostra condicionada, uma mistura de reação é formada e flui através de um segundo misturador de líquido 50 para o detector 60.
[0095] A Figura 2 é um diagrama esquemático de um titulador automatizado 200. O controlador pode controlar os parâmetros de uma bomba de amostra de taxa de fluxo variável 210, uma primeira bomba de reagente de condicionamento 236, uma segunda bomba de reagente de condicionamento 238, uma terceira bomba de reagente de condicionamento 240, uma primeira válvula seletora 230, uma segunda válvula seletora 232, uma terceira válvula seletora 234, uma primeira válvula de 3 vias 244, uma válvula misturadora 242, um primeiro misturador de líquido 246, uma válvula de 3 vias 250, uma bomba de titulante 260, uma válvula seletora 262, um segundo misturador de líquido 270 e um detector 280. A amostra flui através da bomba de amostra 210, através de uma linha e através de uma válvula de mistura 242, para um primeiro misturador de líquido 246. Uma série de reagentes de condicionamento 212, 214, 216 são conectados à primeira válvula seletora 230 e, em seguida, à primeira bomba de reagente 236. Uma segunda série de reagentes de condicionamento 218, 220, 222 é conectada a uma segunda válvula seletora 232 e, em seguida, a uma segunda bomba de reagente de condicionamento 238. Uma terceira série de reagentes de condicionamento 224, 226, 228 é conectada a uma terceira válvula seletora 234 e, em seguida, a uma terceira bomba de reagente de condicionamento 240. Uma vez que a amostra e a série de reagentes de condicionamento sejam misturadas no primeiro misturador de líquido 246, a mistura de amostra e reagentes de condicionamento torna-se uma amostra condicionada e flui através da segunda válvula de 3 vias 250 onde o primeiro titulante 264, segundo titulante 266 ou terceiro o titulante 268 flui através de uma quarta válvula seletora 262 e a bomba de titulante 260 para a corrente de amostra através da segunda válvula de 3 vias 250. A amostra condicionada então flui através de um segundo misturador de líquido 270 e para o detector 280.
[0096] Uma grande variedade de reagentes conhecidos para titulações padrão podem ser usados, e uma adição suficiente de titulante fará com que a amostra mude. Nesta operação de modo contínuo, no entanto, o fator determinante de “adição suficiente de titulante” corresponde à taxa de adição e concentração de titulante em relação ao fluxo da amostra (e concentração da amostra). Isso ocorre porque a amostra está fluindo através do sistema continuamente, de modo que a amostra fresca é continuamente alimentada no coletor que compreende o primeiro misturador de líquido 30 ou 246, a válvula seletora 40 ou válvula de 3 vias 250 e o segundo misturador de líquido 50 ou 270.
[0097] Consequentemente, se o titulante for adicionado muito lentamente, ele não reagirá adequadamente com a amostra condicionada e a amostra condicionada pode não mudar. Dito de outra forma, em um determinado período de tempo, um certo volume de amostra fluirá através de um determinado ponto do sistema. Para alcançar a mudança desejada, então, é necessário que haja um volume apropriado de titulante que também flua além desse ponto durante o mesmo tempo, o que corresponde a uma taxa de fluxo suficiente.
[0098] O processo pode ser automatizado por um controlador, como um controlador lógico programável (PLC), usando mecanismos de retroalimentação do detector.
[0099] A taxa de fluxo do titulante pode ser alterada em um valor não linear ao longo do tempo. Um aumento exponencial na taxa de fluxo, por exemplo, começará fazendo pequenas mudanças na taxa de fluxo enquanto as concentrações envolvidas são pequenas. Com o tempo, conforme as concentrações se tornam maiores (uma vez que a taxa de fluxo continua a aumentar), pequenas mudanças na taxa de fluxo tornam-se desnecessariamente precisas em comparação com as concentrações disponíveis e a taxa de fluxo pode aumentar em quantidades maiores.
[00100] Uma baixa concentração de analito pode ser resolvida com precisão pelas pequenas mudanças nas concentrações no início do processo, enquanto grandes concentrações de analito podem ser tituladas em um período de tempo mais curto, pois a taxa de adição de titulante aumenta mais rapidamente com o tempo.
[00101] Por exemplo, uma baixa concentração de peróxido e perácido pode ser resolvida com precisão pelas pequenas mudanças nas concentrações no início do processo, enquanto grandes concentrações de perácido e/ou peróxido podem ser tituladas em um período de tempo mais curto, uma vez que a taxa de adição de titulante aumenta mais rapidamente com o tempo.
[00102] Uma vantagem desse método é que, com um arranjo ótico rápido o suficiente, a análise em cada ponto de injeção pode ser feita muito rapidamente. Assim, apenas uma pequena quantidade de titulante precisa ser adicionada em cada ponto para determinar se a taxa de fluxo é ou não suficiente para a titulação completa, e uma pequena quantidade geral de titulante é necessária para determinar um ponto final. Este processo pode ser automatizado por um dispositivo como um PLC de maneiras semelhantes às descritas em relação às alternativas, em que o controlador pode controlar as taxas de fluxo da amostra e titulantes, detectar a titulação por meio do arranjo óptico e calcular a concentração as taxas de fluxo. Nesta modalidade, o controlador executa a tarefa adicional de determinar um ponto de "corte", acima do qual ocorreu a titulação e abaixo do qual não ocorreu.
[00103] O método para quantificação de uma concentração de analito alvo em uma corrente de amostra inclui fluir continuamente e atualizar continuamente a corrente de amostra a uma taxa de fluxo variável através de um analisador que compreende um coletor e um detector; quantificar a concentração de analito alvo adicionando continuamente um titulante ao analisador e definindo uma mudança de concentração de titulante alterando a concentração de titulante por meio do aumento ou diminuição de uma taxa de fluxo do titulante ao longo de um intervalo especificado; e detectar um ponto final de titulação para a reação entre o analito alvo e o titulante dentro de um intervalo de concentração de analito alvo especificado.
[00104] O método aqui descrito pode compreender ainda uma segunda corrente de fluxo de titulante, em que a concentração de titulante na segunda corrente de fluxo de titulante é diferente da concentração de titulante na primeira corrente de fluxo de titulante.
[00105] O método aqui descrito pode ter uma taxa de fluxo variável da amostra de cerca de 0,1 μl/minuto a cerca de 1 ml/minuto. O método aqui descrito pode ter a taxa de fluxo variável da amostra de cerca de 0,1 μl/minuto a cerca de 0,75 ml/minuto, de cerca de 0,1 μl/minuto a cerca de 0,5 ml/minuto, de cerca de 0,1 μl/minuto a cerca de 0,25 ml/minuto, de cerca de 0,1 μl/minuto a cerca de 0,1 ml/minuto, de cerca de 0,1 μl/minuto a cerca de 75 μl/minuto, de cerca de 0,1 μl/minuto a cerca de 50 μl/minuto, de cerca de 0,1 μl/minuto a cerca de 25 μl/minuto, de cerca de 0,1 μl/minuto a cerca de 10 μl/minuto, de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 1 ml/minuto, de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 0,75 ml/minuto, de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 1 ml/minuto, de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 25 ml/minuto, de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 0,1 ml/minuto, de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 75 μl/minuto, de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 50 μl/minuto, de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 25 μl/minuto, de cerca de 1 μl/minuto a cerca de 10 μl/minuto, de cerca de 5 μl/minuto a cerca de 1 ml/minuto, de cerca de 5 μl/minuto a cerca de 0,75 ml/minuto, de cerca de 5 μl/minuto t o cerca de 1 ml/minuto, de cerca de 5 μl/minuto a cerca de 25 ml/minuto, de cerca de 5 μl/minuto a cerca de 0,1 ml/minuto, de cerca de 5 μl/minuto a cerca de 75 μl/minuto, de cerca de 5 μl/minuto a cerca de 50 μl/minuto, de cerca de 5 μl/minuto a cerca de 25 μl/minuto, ou de cerca de 5 μl/minuto a cerca de 10 μl/minuto.
[00106] O método aqui descrito pode ter uma taxa de fluxo variável da amostra de cerca de 1 ml/minuto a cerca de 200 ml/minuto.
[00107] O método aqui descrito pode ter uma taxa de fluxo variável da amostra de cerca de 1 ml/minuto a cerca de 175 ml/minuto, de cerca de 1 ml/minuto a cerca de 150 ml/minuto, de cerca de 1 ml/minuto a cerca de 125 ml/minuto, de cerca de 1 ml/minuto a cerca de 100 ml/minuto, de cerca de 1 ml/minuto a cerca de 75 ml/minuto, de cerca de 1 ml/minuto a cerca de 50 ml/minuto, de cerca de 1 ml/minuto a cerca de 30 ml/minuto, de cerca de 2 ml/minuto a cerca de 200 ml/minuto, de cerca de 2 ml/minuto a cerca de 175 ml/minuto, de cerca de 2 ml/minuto a cerca de 150 ml/minuto, de cerca de 2 ml/minuto a cerca de 125 ml/minuto, de cerca de 2 ml/minuto a cerca de 100 ml/minuto, de cerca de 2 ml/minuto a cerca de 75 ml/minuto, de cerca de 2 ml/minuto a cerca de 50 ml/minuto, de cerca de 2 ml/minuto a cerca de 30 ml/minuto, de cerca de 5 ml/minuto a cerca de 200 ml/minuto, de cerca de 5 ml/minuto a cerca de 175 ml/minuto, de cerca de 5 ml/minuto a cerca de 150 ml/minuto, de cerca de 5 ml/minuto a cerca de 125 ml/minuto, de cerca de 5 ml/minuto a cerca de 100 ml/minuto, de cerca de 5 ml/minuto a cerca de 75 ml/minuto, de cerca de 5 ml/minuto a cerca de 50 ml/minuto, de preferência, de cerca de 5 ml/minuto a cerca de 30 ml/minuto.
[00108] O método aqui descrito pode ter uma taxa de fluxo variável da amostra de cerca de 200 ml/minuto a cerca de 100 l/minuto. O método aqui descrito pode ter uma taxa de fluxo variável da amostra de cerca de 200 ml/minuto a cerca de 75 l/minuto, de cerca de 200 ml/minuto a cerca de 50 l/minuto, de cerca de 200 ml/minuto a cerca de 25 l/minuto, de cerca de 200 ml/minuto a cerca de 10 l/minuto, de cerca de 200 ml/minuto a cerca de 5 l/minuto, de cerca de 200 ml/minuto a cerca de 2 l/minuto, de cerca de 200 ml/minuto a cerca de 1 l/minuto, de cerca de 500 ml/minuto a cerca de 100 l/minuto, de cerca de 500 ml/minuto a cerca de 75 l/minuto, de cerca de 500 ml/minuto a cerca de 50 l/minuto, de cerca de 500 ml/minuto a cerca de 25 l/minuto, de cerca de 500 ml/minuto a cerca de 10 l/minuto, de cerca de 500 ml/minuto a cerca de 5 l/minuto, de cerca de 500 ml/minuto a cerca de 2 l/minuto, de cerca de 500 ml/minuto a cerca de 2 l/minuto, de cerca de 1 l/minuto a cerca de 100 l/minuto, de cerca de 1 l/minuto a cerca de 75 l/minuto, de cerca de 1 l/minuto a cerca de 50 l/minuto, de cerca de 1 l/minuto a cerca de 25 l/minuto, de cerca de 1 l/minuto a cerca de 10 l/minuto, de cerca de 1 l/minuto a cerca de 8 l/minuto, ou de cerca de 1 l/minuto a cerca de 5 l/minuto.
[00109] O método descrito neste documento pode ter a faixa de detecção da concentração de analito ser uma faixa maior em uma taxa de corrente de amostra mais baixa e uma faixa menor em uma taxa de corrente de amostra mais alta.
[00110] O método aqui descrito que compreende ainda adicionar continuamente um reagente de condicionamento à corrente de amostra em uma concentração proporcional à concentração de analito alvo.
[00111] O método aqui descrito, que compreende ainda detectar o ponto final de titulação usando um detector que está a uma distância definida de um ponto de adição de titulante e calcular a concentração de titulante usando a distância entre o detector e o ponto de adição de titulante, a taxa de fluxo do titulante, e o volume do sistema.
[00112] O método aqui descrito que compreende ainda variar a concentração de titulante controlando sua taxa de fluxo, em que o sinal do detector do produto de reação da titulação está correlacionado no tempo com a concentração de titulante.
[00113] O método aqui descrito que compreende ainda dosar um calibrante de concentração conhecida na corrente de amostra, detectar a concentração de calibrante e calcular a resposta.
[00114] O método aqui descrito pode compreender ainda variar a concentração de titulante usando uma função matemática e identificar o ponto final de titulação dentro da faixa de concentração de analito alvo específico.
[00115] O método descrito neste documento pode ter a função matemática sendo uma função linear, uma função passo a passo, uma função seno, uma função de onda quadrada, uma função exponencial ou uma combinação das mesmas.
[00116] O método aqui descrito pode compreender ainda o controle da concentração de titulante usando um ciclo de retroalimentação que responde a um detector que detecta a reação entre o titulante e o analito alvo.
[00117] O método aqui descrito pode compreender ainda a medição do ponto final de titulação usando uma mudança de concentração de titulante em etapas ao longo do intervalo de concentração de analito alvo especificado.
[00118] O método aqui descrito pode fazer com que o reagente de condicionamento trate a corrente de amostra para melhorar a detecção do analito alvo.
[00119] O método aqui descrito pode ter a detecção do analito alvo melhorada, melhorando a sensibilidade do método de detecção.
[00120] O método aqui descrito pode ter o reagente de condicionamento sendo um tampão de pH, um ácido, um catalisador de reação, um indicador químico, um sequestrante, um tensoativo, um sal modificador de condutividade, um reagente de par de íons, um produto químico de base biológica ou uma combinação dos mesmos.
[00121] O método aqui descrito pode ter o ponto final de titulação ser detectado usando um detector à base de luz.
[00122] O ponto final da titulação pode ser sinalizado por uma mudança detectável em uma reação completa do analito alvo com o titulante. A alteração detectável pode ser uma alteração espectrofotométrica.
[00123] O sistema de titulação pode ser usado para selecionar o comprimento de onda ideal para a aplicação de titulação pretendida. Por exemplo, dependendo da identidade do analito, do titulante e da composição da corrente de amostra no ponto final, um comprimento de onda ideal para a detecção da espécie química particular formada no ponto final pode ser determinado.
[00124] O detector baseado em luz pode ser um espectrômetro.
[00125] O espectrômetro pode passar luz através de uma célula óptica fixa, onde pode ser detectada por um sensor de imagem.
[00126] Alternativamente, o espectrômetro pode refletir a luz em uma amostra e de volta através de uma fenda de entrada onde a luz pode ser detectada por um sensor de imagem.
[00127] O método aqui descrito pode ter o reagente de condicionamento que compreende iodeto de potássio, ácido acético, indicador de amido, um molibdato ou uma combinação dos mesmos.
[00128] O método descrito neste documento pode ter a taxa de fluxo da corrente de amostra que flui continuamente e continuamente atualizada seja aumentada ou diminuída dependendo se o ponto final de titulação pode ser detectado dentro da faixa de concentração de analito alvo especificada.
[00129] O método aqui descrito pode compreender fluir continuamente a solução de processo através do analisador que compreende um coletor e um detector; quantificar a concentração de analito alvo alterando a taxa de fluxo e, assim, a concentração de um titulante ao longo de um intervalo especificado; e detectar um ponto final de titulação para a reação entre o analito alvo e um titulante dentro de um intervalo de concentração de analito alvo especificado.
[00130] As variedades de reagentes que podem ser o reagente de condicionamento são bem conhecidas por um versado na técnica e podem ser aplicadas a uma ampla variedade de sistemas de titulação.
[00131] Para os métodos descritos neste documento, o analito alvo pode compreender peróxido de hidrogênio, um ácido peroxiacético, ácido perfórmico, ácido peroxioctanoico ou uma combinação dos mesmos. De preferência, o analito alvo compreende peróxido de hidrogênio, um peroxiácido ou uma combinação dos mesmos.
[00132] Para os métodos descritos neste documento, o titulante compreende tiossulfato.
[00133] Para os métodos descritos neste documento, o reagente de condicionamento compreende iodeto de potássio, ácido acético, indicador de amido, molibdato de amônio, ou uma combinação dos mesmos.
[00134] Em cada método aqui descrito, a concentração de analito alvo real pode ser detectada diretamente ou a concentração de analito alvo real pode ser calculada a partir da detecção da concentração de um produto da reação do analito alvo e o titulante.
[00135] O processo é tal que pode ser implementado em qualquer lugar, como em um ponto de amostragem em uma instalação de processamento ou outro local industrial ou comercial que não conduza a titulações padrão regularmente.
[00136] Além disso, todo o processo pode ser concluído em um curto espaço de tempo; aproximadamente 2 minutos e 40 segundos. Antes de enxaguar e preparar o sistema para fazer outra medição, a quantidade pode ser determinada em menos tempo; aproximadamente 1 minuto e 20 segundos.
[00137] Os métodos descritos neste documento podem incluir ainda uma etapa de calibração. As etapas de calibração podem ser executadas em linha, calibrando as taxas de fluxo, medições e semelhantes. As calibrações podem ser realizadas antes de cada titulação para fornecer maior precisão à medição. Uma calibração pode ser realizada após um número predeterminado de medições ou pode ser solicitada por um usuário. Calibrações em linha podem ser realizadas sem diminuir substancialmente o procedimento de análise. Tal calibração pode incluir a injeção de uma amostra de concentração conhecida e a confirmação de que o sistema mede a concentração com precisão. Na medida em que a medição é imprecisa; o sistema pode se autoajustar para medir com precisão a amostra de concentração conhecida.
[00138] Alternativamente, o sensor óptico pode sinalizar transparência, uma vez que detecta qualquer radiação da fonte de luz. Tais sistemas podem ser usados se a mudança de cor for suficientemente nítida, como do preto azulado para transparente como descrito acima, por exemplo. Deve-se notar, entretanto, que com equipamento óptico adequado, tal mudança de cor total pode não ser necessária para que o arranjo óptico seja capaz de detectar com precisão um ponto final de titulação. Nem todos os reagentes podem ser necessários. Por exemplo, o indicador de amido pode ser omitido com a inclusão de certas ópticas no arranjo óptico.
[00139] "Quantidade", conforme usado neste documento, refere-se a uma quantidade mensurável genérica, como massa, concentração, volume, etc.
[00140] Visto que a invenção foi descrita detalhadamente, ficará evidente que as modificações e variações são possíveis sem haver afastamento do escopo da invenção definido nas reivindicações anexas.
[00141] Os exemplos não limitantes a seguir são fornecidos para ilustrar ainda mais a presente invenção.
[00142] Uma amostra contendo soda cáustica foi titulada usando o Ecolab Alkalinity Test Kit n° 301 usando uma solução de HCl 0,1 N como titulante. O operador mediu o ponto final como 10 gotas. Os espectros são mostrados nas Figuras 3A e 3B.
[00143] O ponto de inflexão agudo em 10 gotas na Figura 3B ilustra que o ponto final da titulação foi medido pelo detector de múltiplos comprimentos de onda (por exemplo, Hamamatsu C12666MA).
[00144] O Hamamatsu C12666MA foi conectado ao titulador de fluxo rápido de protótipo de laboratório e usado para monitorar o ponto final da titulação, coletando espectros em cada concentração de teste de 6-40 ppm em uma amostra de perácido de aproximadamente 15 ppm.
[00145] A fonte de luz LED passou pela corrente de amostra do titulador de fluxo rápido imediatamente a jusante do bloco do sensor Banner. Os espectros são mostrados na Figura 4A e a absorbância em cada comprimento de onda foi calculada a partir da amostra, referência e sinais escuros usando a seguinte equação e mostrada na Figura 4B.
[00146] Observou-se que à medida que a concentração de teste aumentava, a absorbância medida diminuía. Esta é a transição medida do complexo de amido azul-triiodeto para uma solução de cor clara no ponto final onde o triiodeto foi completamente reduzido a iodeto, o ponto final da titulação.
[00147] Os detectores atuais empregados nos dois tituladores automáticos Ecolab usam um detector que mede a luz a 680 nm. Os espectros acima indicam que o comprimento de onda ideal para a análise realizada é de aproximadamente 550 nm. Os dados de absorbância de 550 e 680 nm coletados pelo C12666MA foram comparados com os resultados da titulação medidos pelo sensor Banner.
[00148] Os resultados na Figura 5 mostraram tendências idênticas da curva de absorbância versus concentração. O fato de os valores de absorbância não serem os mesmos foi atribuído ao fato de nenhum dos sistemas ópticos ter sido otimizado para minimizar a dispersão de luz. A luz dispersa introduziu não linearidade nas medições de absorbância.
[00149] O Hamamatsu C12666MA é apenas um exemplo de um espectrômetro de matriz que pode ser usado para coletar dados espectrais durante uma titulação com os instrumentos propostos.
[00150] A linearidade da resposta do C12666MA foi verificada comparando a absorbância coletada com o C12666MA contra padrões certificados. Os espectros dos padrões HACH DR/de Verificação na Figura 6 foram coletados usando o C12666MA.
[00151] As absorbâncias foram então calculadas como descrito acima.
[00152] As absorbâncias das amostras foram então comparadas com as absorbâncias certificadas nos comprimentos de onda publicados.
[00153] Um LED branco Radio Shack 276-0320 foi usado como fonte de luz neste experimento. Observe que a tendência é menor que 6%, indicando que há uma boa concordância entre os padrões certificados e os dados coletados usando o C12666MA. Como acima, a resposta poderia ser melhorada se a configuração óptica fosse otimizada.
[00154] Esses dados mostraram que o miniespectrômetro foi um sistema detector viável para o sistema titulador automático. O uso do miniespectrômetro permite então que titulações com transições de ponto final diferentes de 680 nm sejam medidas com um único detector de banda larga.
[00155] O Hamamatsu C 12666MA foi usado para monitorar as mudanças espectrais, uma vez que vários kits de teste de campo da Ecolab foram usados para titular as amostras. A configuração de amostra descrita acima foi usada para essas titulações. O kit de teste de dureza n° 307 foi usado para titular água de 17 grãos de laboratório. A amostra foi titulada manualmente e depois dentro do sistema de teste óptico. O espectro e a resposta gota a gota para o teste são mostrados nas Figuras 7A e 7B.
[00156] Os dois picos, experimento 525 e 620, mostram o ponto de inflexão em 17 gotas, que é o ponto final medido pelo operador.
[00157] Quando são apresentados os elementos da presente invenção ou a modalidade preferencial (ou modalidades preferenciais) dos mesmos, os artigos “um”, “uma”, “o/a” e “dito” devem significar que há um ou mais dentre os elementos. Os termos “que compreende (ou compreendem)”, “que inclui (ou que incluem)” e “que tem (ou que têm)” devem ser inclusivos e significam que pode haver elementos adicionais diferentes dos elementos listados.
[00158] Tendo em vista o supracitado, será observado que diversos objetos da invenção são obtidos e outros resultados vantajosos são obtidos.
[00159] Como várias alterações poderiam ser realizadas nos métodos acima sem que se afaste do escopo da invenção, pretende-se que toda a matéria contida na descrição acima e mostrada nos desenhos anexos deve ser interpretada como ilustrativa e não em um sentido limitante.
Claims (12)
1. Sistema de titulação automatizado, caracterizado pelo fato de que compreende um coletor de reação compreendendo um coletor de condicionamento e um segundo misturador de líquido, o coletor de reação em comunicação de fluido com a fonte de amostra e a fonte de titulação para misturar uma corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente contendo uma concentração desconhecida de um primeiro analito com um primeiro titulante e uma concentração desconhecida de um segundo analito com um segundo titulante; uma bomba de amostra em comunicação de fluido com uma fonte da amostra e o coletor de reação bombeando continuamente a corrente de amostra da fonte da amostra para o coletor de reação por meio de uma entrada da corrente de amostra; uma primeira bomba de titulante em comunicação de fluido com uma fonte do primeiro titulante e o coletor de reação para bombear o primeiro titulante no coletor de reação por meio de uma primeira entrada do titulante para entrar em contato com a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente; uma segunda bomba de titulante em comunicação de fluido com uma fonte do segundo titulante e o coletor de reação para bombear o segundo titulante no coletor de reação por meio de uma segunda entrada do titulante para entrar em contato com a corrente de amostra de fluxo contínuo e atualizada continuamente; um detector de múltiplos comprimentos de onda em comunicação de fluido com o coletor de reação para detectar um primeiro parâmetro de titulação da reação entre o primeiro analito e o primeiro titulante e para detectar um segundo parâmetro de titulação da reação entre o segundo analito e o segundo titulante, em que o detector está a jusante das entradas do primeiro e do segundo titulantes e uma distância definida das entradas do primeiro e do segundo titulantes; e um controlador acoplado comunicativamente à bomba de amostra, à primeira bomba de titulante, à segunda bomba de titulante e ao detector, em que o coletor de condicionamento compreende um primeiro misturador de líquido e o coletor de condicionamento está a jusante da entrada da corrente de amostra, a primeira entrada do titulante e a segunda entrada do titulante estão a jusante do coletor de condicionamento e a montante do segundo misturador de líquido, e o segundo misturador de líquido está a montante do detector; em que o controlador controla a bomba de amostra para definir a taxa de fluxo contínua da corrente de amostra, controla a primeira bomba de titulante para definir a taxa de fluxo contínua do primeiro titulante, controla a segunda bomba de titulante para definir a taxa de fluxo contínua do segundo titulante e recebe dados do detector para detectar o primeiro parâmetro de titulação para a reação entre o primeiro analito e o primeiro titulante e determinar a concentração do primeiro analito no primeiro parâmetro de titulação e para detectar o segundo parâmetro de titulação para a reação entre o segundo analito e o segundo titulante e determinar a concentração do segundo analito no segundo parâmetro de titulação.
2. Sistema de titulação automatizado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o detector de múltiplos comprimentos de onda é capaz de detectar sinais na faixa de luz ultravioleta a visível.
3. Sistema de titulação automatizado de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de queo detector de múltiplos comprimentos de onda é um espectrômetro.
4. Sistema de titulação automatizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o coletor de reação compreende ainda uma válvula de 4 vias na primeira entrada de titulante e na segunda entrada de titulante que está a jusante do coletor de condicionamento e a montante do segundo misturador de líquido.
5. Sistema de titulação automatizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o coletor de condicionamento compreende ainda uma válvula em uma entrada de reagente de condicionamento que está a montante do primeiro misturador de líquido e o primeiro misturador de líquido está a montante da primeira entrada de titulante e da segunda entrada de titulante.
6. Sistema de titulação automatizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende ainda uma fonte de reagente de condicionamento em comunicação de fluido com uma bomba de reagente de condicionamento e o coletor de condicionamento para bombear o reagente de condicionamento da fonte de reagente de condicionamento para o coletor de condicionamento para misturar com a corrente de amostra.
7. Sistema de titulação automatizado de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a fonte de reagente de condicionamento contém um tampão de pH, um catalisador de reação, um indicador químico, um sequestrante, um tensoativo, um sal modificador de condutividade, um reagente de par de íons, um produto químico de base biológica ou uma combinação dos mesmos.
8. Sistema de titulação automatizado de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a fonte de reagente de condicionamento contém iodeto de potássio, ácido sulfúrico, ácido acético, indicador de amido, molibdato de amônio ou uma combinação dos mesmos.
9. Sistema de titulação automatizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a bomba de reagente de condicionamento compreende ainda uma primeira bomba de reagente de condicionamento em comunicação de fluido com uma fonte de um primeiro reagente de condicionamento e o coletor de condicionamento para bombear o primeiro reagente de condicionamento e uma fonte de um segundo reagente de condicionamento e uma segunda bomba de reagente de condicionamento em comunicação de fluido com o reagente de condicionamento para bombear o segundo reagente de condicionamento; em que o primeiro reagente de condicionamento é um iodeto de metal e o segundo reagente de condicionamento é um indicador.
10. Sistema de titulação automatizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que o controlador é acoplado comunicativamente à bomba de reagente de condicionamento e configurado para controlar a bomba de reagente de condicionamento para definir uma taxa de fluxo do reagente de condicionamento injetado na corrente de amostra.
11. Sistema de titulação automatizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a primeira entrada de titulante e a segunda entrada de titulante estão no mesmo ponto no coletor de reação.
12. Sistema de titulação automatizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a corrente de amostra flui da fonte da amostra através da bomba de amostra, através da entrada da corrente de amostra para o coletor de reação, através do coletor de reação e para o detector.
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