Applicazioni

Sebbene il processo di costruzione, convalida e utilizzo di un metodo sia ben definito attraverso il software, la robustezza del metodo dipende dalla pratica corretta di campionamento, convalida e manutenzione del metodo. In questo documento, descriveremo in dettaglio le pratiche raccomandate per l'utilizzo del metodo multivariato con NanoRam -1.064. Queste pratiche sono raccomandate per gli utenti finali che operano nell'ambiente farmaceutico e possono essere estese anche ad altri settori. Questo documento è inteso come riferimento generale per gli utenti di NanoRam-1.064 che vorrebbero costruire una SOP per lo sviluppo, la convalida e l'implementazione del metodo.

L'utilizzo della spettroscopia Raman per l'analitica di processo nell'industria farmaceutica e chimica continua a crescere grazie alle sue misure non distruttive, ai tempi rapidi di analisi e alla capacità di eseguire analisi sia qualitative che quantitative. Gli algoritmi di pre-elaborazione spettrale sono abitualmente applicati ai dati spettroscopici quantitativi, al fine di migliorare le caratteristiche spettrali riducendo al minimo la variabilità non correlata all'analita in questione. In questa nota tecnica vengono trattate le principali opzioni di pre-elaborazione pertinenti alla spettroscopia Raman, con esempi di applicazioni reali, e vengono esaminati gli algoritmi disponibili nel software B&W Tek e Metrohm in modo che il lettore si senta a suo agio nell'applicarli per costruire modelli quantitativi Raman.

La spettroscopia Raman è uno strumento prezioso per la caratterizzazione dei nanomateriali di carbonio grazie alla sua selettività, velocità e capacità di misurare i campioni in modo non distruttivo. I materiali di carbonio hanno tipicamente spettri Raman semplici, ma contengono una grande quantità di informazioni sulle strutture microcristalline interne nella posizione, nella forma e nell'intensità relativa dei picchi.

La rilevazione UV/VIS è una delle tecniche di rilevamento più sensibili nella cromatografia a livello di tracce. A volte, tuttavia, la rilevazione spettrofotometrica manca di sensibilità, selettività e riproducibilità e si richiedono derivatizzazioni chimiche. Utilizzando il robusto e versatile reattore a flusso continuo Metrohm, le derivatizzazioni singole o multi-step possono essere effettuate in maniera completamente automatica, sia in modalità pre che post-colonna a qualsiasi temperatura compresa tra i 25 e i120 °C. La geometria del reattore variabile permette di regolare il tempo di permanenza dei reagenti nel reattore secondo la cinetica di derivatizzazione. La flessibilità del reattore è dimostrata ottimizzando quattro diffuse tecniche di post-colonna: la reazione ninidrina relativamente lenta con amminoacidi e le derivatizzazioni veloci di silicato, bromato e cromato(VI).

Il sistema IC proposto con la preparazione del campione in linea consente di dimostrare in modo sicuro tracce (ppt) di litio e sodio in presenza di alcune ppm di etanolammina.

Il Combustion-IC-System proposto permette la rilevazione completamente automatizzata di alogeni organici e composti di zolfo in tutti i campioni combustibili. Sia il controllo automatico di digestione per combustione dal sensore tramite fiamma e la gestione dei liquidi professionale garantiscono la massima precisione e accuratezza. Questo poster descrive la determinazione del contenuto di alogeni e zolfo in uno standard polimerico certificato, un un materiale di riferimento del carbone, nel lattice e nei guanti in vinile.

L'acido borico è utilizzato in molti circuiti primari di centrali nucleari, nei bagni di galvanici di nichel e nella produzione di vetri ottici. Inoltre, il boro è presente in detergenti e fertilizzanti. Questo Application Bulletin descrive la determinazione di acido borico prima con titolazione potenziometrica e poi con titolazione termometrica. Il metodo è anche adatto per la determinazione di altri composti di boro, con precedente digestione acida dell'analisi.

Alla determinazione fotometrica dei nitrati vengono posti dei limiti, in quanto i rispettivi metodi (acido salicilico, brucina, 2,6-dimetilfenolo, reagente di Nessler dopo la riduzione del nitrato in ammonio) sono soggetti a interferenze. La determinazione potenziometrica diretta cono utilizzo di un elettrodo per nitrati ionoselettivo incontra delle difficoltà in presenza di grandi quantità di cloruro o di composti organici contenenti gruppi carbossilici. Con la determinazione dei nitrati con metodo polarografico è disponibile una procedura con cui, con un dispendio relativamente piccolo di tempo, vengono ottenuti risultati accurati praticamente privi di interferenze. Il limite di determinazione dipende dalla matrice ed è di circa 1 mg/L.

Solfuro e solfito possono essere determinati polarograficamente senza alcun problema. Per il solfuro, la polarografia è eseguita in una soluzione alcalina, per il solfito in una soluzione primaria leggermente acida. Il metodo è adatto all'analisi di prodotti farmaceutici (soluzioni per infusione), acque reflue/gas di scarico, soluzioni fotografiche ecc.

Solo la titolazione Karl Fischer coulometrica è in grado di determinare con sufficiente precisione contenuti ridotti di acqua.In questo Application Bulletin si descrive la determinazione diretta ai sensi delle norme ASTM D6304, ASTM E1064, ASTM D1533, ASTM D3401, ASTM D4928, EN IEC 60814, EN ISO 12937, ISO 10337, DIN 51777 e GB/T 11146. La tecnica Oven è descritta ai sensi delle norme ASTM D6304, EN IEC 60814 e DIN 51777.

Questo bollettino descrive la determinazione completamente automatica dell'uranio con il metodo di Davies e Gray: l'uranio(VI) viene ridotto a uranio(IV) in una soluzione di acido fosforico concentrato con ferro(II). Con il molibdeno come catalizzatore, l'eccesso di ferro(II) viene ossidato con acido nitrico. L'acido nitroso risultante viene distrutto con acido solfammico prima che l'uranio(IV) venga titolato con una soluzione di bicromato di potassio in presenza di un catalizzatore di vanadio.

In questo Application Bulletin si descrive la determinazione del titanio mediante voltammetria di ridissoluzione per adsorbimento (AdSV) utilizzando l'acido mandelico come agente complessante. Il metodo è adatto all'analisi delle acque sotterranee, potabili, dell'acqua di mare, delle acque superficiali e di raffreddamento in cui la concentrazione di titanio è notevole. Naturalmente, i metodi sono utilizzabili anche per l'analisi di tracce in altre matrici.Il limite di rilevabilità è pari a circa 0,5 µg/L.

Questo bollettino si occupa della determinazione automatizzata delle miscele di HNO, HF e H SiF nel range di circa 200-600 g/L di HNO, 50-160 g/L HF, e 0-185 g/L H SiF utilizzando la titolazione termometrica.Le miscele acide di incisione contenenti HNO, HF e H SiF dall'incisione di substrati di silicio possono essere analizzate in una sequenza di due determinazioni, usando il 859 Titrotherm. La prima determinazione comporta una titolazione diretta con lo standard c (NaOH) = 2 mol/L, seguita da una titolazione di ritorno con c(HCl) = 2 mol/L.Con questa determinazione si ottiene il contenuto di H SiF, più un valore per i contenuti combinati (HNO +HF). La seconda determinazione è costituita da una titolazione con c(Al) = 0,5 mol/L per determinare il contenuto di HF. Con miscele fresche appena fatte di HNO e HF non contenenti H SiF, viene impiegata una sequenza di due titolazioni collegate. I risultati delle due determinazioni sono utilizzati per ottenere risultati singoli per HNO, HF e H SiF

Le batterie agli ioni di litio devono essere completamente prive di acqua (concentrazione di H2O < 20 mg/kg), in quanto l'acqua reagisce con il sale conduttore, ad es., LiPF6, e forma acido fluoridrico.Mediante titolazione Karl Fischer coulometrica è possibile determinare in modo preciso e affidabile il contenuto d'acqua di molti materiali utilizzati nelle batterie agli ioni di litio. In questo Application Bulletin si descrive la determinazione dei seguenti materiali:materie prime per la produzione delle batterie agli ioni di litio (ad es., solventi per elettroliti, nero di carbonio/grafite); preparazioni per il rivestimento di elettrodi (sospensione) per il rivestimento di anodi e catodi; anodo rivestito e fogli catodici nonché nel foglio separatore e nel materiale combinato; elettroliti per le batterie agli ioni di litio;

Una batteria al nichel-metallo idruro (NiMH) è una batteria ricaricabile simile a una batteria al nichel-cadmio (NiCd), ma non con cadmio come anodo, ma con una lega che assorbe idrogeno. Il nichel è, come nelle batterie NiCd, il catodo. La tensione di uscita di tali pacchetti è direttamente proporzionale al numero di cellule individuali nel pacchetto. In alcuni casi, la tensione totale supera il massimo di 10 V, cosa che può essere misurata dai potenziostati/galvanostati Autolab. Al fine di creare e misurare tensioni superiori a 10 V abbiamo sviluppato un moltiplicatore di tensione che aumenta il range di tensione di Autolab.

Le batterie agli ioni di litio (Li-Ion) sono i principali accumulatori di energia sul mercato. Una tipica batteria agli ioni di litio di solito è costituita da una o più celle. La caratteristica delle celle e batterie agli ioni di litio sono la carica e scarica galvanostatica durante diversi cicli.

La presente Application Note mostra l'utilizzo di AUTOLAB e NOVA per l'esecuzione di test GITT su una batteria agli ioni di litio. In questo casovengono applicati impulsi galvanostatici di carica, ciascuno seguito da un tempo di rilassamento, fino al raggiungimento del limite di tensione superiore. Quindi vengono applicati impulsi di scarica, seguiti da un tempo di equilibratura, fino al raggiungimento del limite di tensione inferiore. Dal grafico della tensione rispetto al tempo è possibile ottenere informazioni importanti per il calcolo del coefficiente di diffusione e delle grandezze dei parametri termodinamici.

Durante la carica e la scarica di una batteria agli ioni di litio, questi migrano attraverso l'elettrolita da un elettrodo all'altro. È molto importante conoscere il coefficiente di diffusione chimica del materiale dell'elettrodo. La tecnica di titolazione potenziostatica intermittente (PITT) è uno dei metodi più impiegati per capire il coefficiente di diffusione del materiale dell'elettrodo attivo.

I componenti principali di una batteria sono gli elettrodi positivi e negativi, insieme all'elettrolita che fornisce solo la conducibilità ionica. Gli elettroliti più comuni si trovano allo stato liquido. Pertanto, occorre un separatore per garantire una separazione fisica tra gli elettrodi. Il separatore è immerso nell'elettrolita. Il numero di MacMullin è un parametro utilizzato per stabilire la qualità di un separatore, in termini di conducibilità ionica, quando immerso in un elettrolita. Il numero di MacMullin può essere calcolato utilizzando i risultati di due esperimenti EIS e i fattori geometrici delle celle di misura. In questa Application Note viene utilizzato un elettrolita commerciale insieme a un filtro poroso usato come separatore.

Le celle per batteria TSC e TSC SW closed sono sistemi compatti progettati per misurare materiali sensibili all'aria o all'umidità, quali i materiali usati nelle batterie ricaricabili. Queste celle offrono un'ambiente ben controllato per la misurazione a temperatura controllata di materiali solidi o in gel a contatto con elettrodi di metallo nella geometria planare. Con queste celle è possibile testare, ad esempio, materiali attivi delle batterie, elettroliti allo stato solido conduttori ionici e separatori della batteria. In questo esperimento vengono utilizzati resistori standard da 100 Ω in entrambe le celle per comprendere eventuali effetti della cella sulle misure.

Viene presentato il prodotto DuoCoin Cell Holder. Vengono eseguite misure EIS su una batteria a bottone commerciale. Vengono evidenziate le differenze di impedenza tra la configurazione a quattro terminali e la configurazione a due terminali, mettendo in evidenza l'importanza di avere una configurazione diretta a quattro terminali, quando si studiano i DUT a bassa impedenza.

In questa Application Note, si mostra come determinare il coefficiente di diffusione binaria di un elettrolita liquido binario di una batteria agli ioni di litio commerciale mediante il metodo di polarizzazione galvanostatica pulsata.

Questa Application Note presenta i dettagli sperimentali e una panoramica delle più importanti scoperte tratte dall'esperimento EIS e CV per lo studio della struttura dell'interfaccia di un elettrolita solido modello che si forma su un elettrodo GC dalla geometria planare a contatto con un elettrolita organico per batteria tipico.

In questa Application Note, si dimostra come stabilire la tortuosità interplanare τ di un materiale catodico per batterie agli ioni di litio commerciali, con porosità e spessore del rivestimento noti, con il metodo della spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS).

In questa Application Note, si dimostra come stabilire il numero di trasporto degli ioni di litio di un elettrolita liquido binario per batteria agli ioni di litio commerciale, con il metodo della spettroscopia di impedenza elettrochimica a frequenza molto bassa (VLF-EIS).

Nell'ambito della ricerca sulle batterie, la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) rappresenta uno strumento necessario per analizzare i processi che si verificano sugli elettrodi. Con una comune batteria a tre elettrodi, l'EIS può essere eseguito in sequenza prima su un elettrodo e poi sull'altro.

This Application Note explains how researchers can determine the underlying chemistry and potential failure mechanisms from cycle testing batteries with INTELLO.

Questa Application Note discute l'analisi della capacità differenziale (DCA) e il suo impatto sul miglioramento delle prestazioni della batteria, con particolare attenzione all'utilizzo della piattaforma INTELLO.

This application shows how EIS, combined with INTELLO and NOVA, tracks changes in internal battery resistance across SOC levels to study performance and aging mechanisms.

Determinazione di zinco, litio, cobalto, sodio, ammonio, potassio, manganese, magnesio e calcio in acqua di alimentazione delle centrali elettriche stabilizzata con 7 ppm di monoetanolammina mediante cromatografia cationica con successiva rilevazione diretta della conducibilità.

Determinazione di magnesio stronzio e bario in "acqua prodotta" mediante cromatografia cationica con successiva rilevazione diretta della conducibilità.

Determinazione di nichel, zinco, cobalto, ferro(II) e manganese in bromuro di litio tramite cromatografia cationica con rilevazione UV/VIS (520 nm) dopo derivatizzazione postcolonna con PAR.

Determinazione di tracce di litio, sodio, ammonio, potassio, calcio e magnesio in acqua di alimentazione delle caldaie mediante cromatografia cationica con successiva rilevazione diretta della conducibilità.

Determinazione di tracce di zinco e ferro(II) in presenza di litio, sodio, ammonio potassio, calcio e magnesio nell'acqua di alimentazione per caldaie mediante cromatografia cationica con successiva rilevazione diretta della conducibilità.

Metilammina (MMA), dimetilammina (DMA) e trimetilammina (TMA) in metilpirrolidone tramite eliminazione in linea della matrice Metrohm

Determinazione di mono-metilammina (MMA), dimetilammina (DMA), trimetilammina (TMA), monoetanolammina (MEA), dietanolammina (DEA) e trietanolammina (TEA) mediante cromatografia cationica con rilevazione diretta della conducibilità.

Determinazione con cromatografia ionica di litio, sodio, ammonio e monoetanolammina utilizzando il rilevamento diretto della conducibilità applicando la preparazione del campione in linea di Metrohm (preconcentrazione e calibrazione in linea).

La chimica dell'acqua del ciclo acqua-vapore è importante per il mantenimento e il funzionamento ottimale della centrale. Le impurità sotto forma di prodotti di corrosione in forma ionica o colloidale compaiono spesso nell'acqua di alimentazione, nella condensa e nel liquido refrigerante. L'applicazione mostra la determinazione di Cu, Ni, Zn ed dei cationi standard (ad esempio Na +, NH 4+, Mg 2+, Ca 2+) nel range sub-µg/L.

Nei reattori ad acqua pressurizzata (PWR) viene utilizzata acqua leggera come refrigerante primario. Il boro (come acido borico) assorbe facilmente neutroni e viene aggiunto al circuito primario per controllare la reattività. L'idrossido di litio garantisce un valore di pH in ambiente alcalino, per impedire la corrosione. Questa applicazione permette la rilevazione di zinco, nichel, calcio e magnesio nel range sub-ppb accanto a un elevato eccesso di idrossido di litio e acido borico.

L'acqua nei sistemi di raffreddamento in acciaio richiede un pH nel range alcalino per impedire la corrosione. Spesso per regolare il pH si usa ammonio o ammine organiche. Questa applicazione mostra la determinazione delle ammine tipiche della centrale elettrica accanto a cationi inorganici. La preparazione del campione è costituita da una preconcentrazione in linea combinata e dalla eliminazione della matrice.

Nei reattori ad acqua pressurizzata (PWR) l'acqua leggera viene utilizzata come refrigerante. Il boro (come acido borico) assorbe facilmente neutroni e viene aggiunto al circuito primario per controllare la reattività. L'idrossido di litio mantiene un valore di pH in ambiente alcalino, per impedire la corrosione. Questa applicazione descrive la determinazione di litio accanto a un'elevato eccesso di boro. La determinazione di tracce di metallo viene eseguita con la stessa struttura dello strumento ed è descritta in AN-C-138.

L'arricchimento in linea con l'eliminazione della matrice (MiPCT-ME) di Metrohm è un potente metodo che combina arricchimento, eliminazione della matrice e calibrazione multi-punto. In questa Application Note la tecnica è utilizzata per determinare tracce di sodio oltre a 2 mg/L di ammonio. Viene utilizzata la colonna Metrosep C 6 - 250/4.0 per ragioni di selettività.

N-metildietanolammina e piperazina vengono utilizzate nelle soluzioni di lavaggio, ad esempio nel processo del gas naturale. L'esame di questo tipo di campioni mediante cromatografia ionica richiede una buona risoluzione e la separazione delle ammine dai cationi standard. La separazione viene ottenuta su una colonna Metrosep C 4 - 150/4,0 utilizzando la rilevazione diretta della conducibilità.

Prima del processo di liquefazione del gas naturale, carbonato e solfuro di idrogeno devono essere rimossi attraverso una soluzione di scrubber contenente piperazina e N-metil dietanolammina (MDEA). Il rapporto di concentrazione dei due componenti è determinato dalla cromatografia ionica su una colonna Metrosep C 4 - 150/4,0 utilizzando la rilevazione diretta della conducibilità.

L'esplorazione e il trattamento dei minerali di litio sta assumendo sempre più importanza data la domanda crescente di idrossido di litio. L'idrossido di litio è un componente chiave nella produzione delle batterie ricaricabili per l'uso in varie applicazioni tra cui veicoli elettrici, sistemi di accumulo domestico, strumenti elettrici ed elettronica di consumo. Per garantire l'efficienza del trattamento avanzato di idrossido di litio ad alta purezza, occorre una tecnica di rilevamento quantitativo rapida e affidabile. Quest'applicazione è stata sviluppata per monitorare il contenuto di litio, sodio e calcio nei concentrati minerali e nei campioni di trattamento del litio.

Harmful industrial flue gases like H2S and CO2 cause corrosion of pipes and damage the environment. Adding the correct amount of amines in scrubber solutions, e.g. ethanolamines and methylamines, will neutralize these gases («gas sweetening»). Non-suppressed cation analysis with direct conductivity detection is a straightforward and robust technique for the quantification of monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), monomethylamine (MMA), dimethylamine (DMA), and trimethylamine (TMA) via ion chromatography. Thanks to the high capacity of the Metrosep C 6 column, large volumes can be injected without compromising the peak shapes. The analytical technique can be used at laboratory scale but also for process analysis.

La produzione di acqua ultrapura per l'industria farmaceutica o dei semiconduttori richiede degli scambiatori di ioni di qualità. La Metrohm Combustion Ion Chromatography è uno strumento irrinunciabile per l'esame della purezza del materiale degli scambiatori di anioni. Il campione di partenza era bagnato ed è stato disseccato a 105 °C in un forno speciale.Parola chiave: piroidrolisi

La combustione del carbone inquina l'atmosfera con gli alogeni. Fluoro e cloro sono componenti naturali del carbone, mentre bromuro e bromuro di calcio vengono spesso aggiunti per ridurre le emissioni di mercurio. Questa Application Note mostra i risultati della digestione per combustione tramite Combustion IC per tre campioni di carbone con diverso contenuto di bromuro.Parola chiave: piroidrolisi

Il carbone contiene una certa quantità di composti di fluoro, cloro e zolfo. Durante la combustione del carbone, questi componenti rilasciano acidi corrosivi (ad es. i composti di fluoro formano acido fluoridrico). Pertanto, le centrali termiche richiedono carbone a basso contenuto di fluoro per evitare una massiccia produzione di acido fluoridrico. In questa Application Note, si determina il contenuto di fluoro nel carbone mediante cromatografia ionica, dopo piroidrolisi.

Le specie di zolfo sono contaminanti essenziali nell'ammoniaca. Esse possono causare la solforazione ad alta temperatura dei metalli, formare complessi aggressivi con altri elementi oppure reagire successivamente nei processi in cui si usa l'ammoniaca. La concentrazione di tali impurità tende a essere molto bassa, ma non deve comunque superare livelli critici di 0,5 mg/L. Sebbene tale livello sia molto vicino al bianco del sistema di IC a combustione, è possibile usare la configurazione per dimostrare che tali limiti critici non vengono superati.