СПОСОБЫ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО ОБНАРУЖЕНИЯ КОНЕЧНЫХ ТОЧЕК И СИСТЕМЫ МНОЖЕСТВЕННОЙ ТИТРАЦИИ Российский патент 2023 года по МПК G01N31/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Предлагаются системы для количественного определения концентраций одного или нескольких целевых аналитов в технологическом растворе, которые могут использоваться, например, в способах количественного определения концентрации целевого аналита. Эти системы и способы включают в себя непрерывные автоматизированные способы титрования, которые используют химический состав титрования для измерения концентрации целевого аналита в технологическом растворе. Эти способы обеспечивают эффективные и надежные автоматизированные способы титрования для различных целевых аналитов и могут включать в себя способы, которые анализируют более одного аналита и которые обеспечивают динамический диапазон для измерения концентрации более чем одного целевого аналита.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Титрование - это хорошо известный и применяемый на практике способ определения концентраций компонентов раствора. Титрование используют с различным химическим составом, при котором обычно титрант добавляют к раствору, в котором он реагирует с подобранными для него компонентами. После того, как весь реагирующий компонент прореагировал с указанным известным титрантом, происходит измеримое или заметное изменение, указывающее на завершение реакции. В некоторых случаях заметное изменение включает изменение цвета. Например, изменение цвета может широко варьироваться в зависимости от химического режима титрования.

[0003] Хотя титрование известно из теории, оно может быть утомительным процессом, требующим тщательной практики со стороны химика или другого опытного оператора. В некоторых случаях может оказаться непрактичным держать под рукой химика или другого техника для выполнения титрования, хотя данные, полученные путем титрования, могут быть желательными. Могут быть реализованы автоматизированные титраторы, которые могут быть применены для определения момента, в который завершились реакции, и соответствующие расчеты титрования для определения количества компонента в растворе. Однако, в зависимости от реакции, для автоматизированного процесса может быть сложно определить конечную точку реакции достаточно точно. Кроме того, автоматизированным системам может потребоваться много времени для завершения процесса, что может быть нежелательным или неприемлемым, если решение требует мониторинга через определенные промежутки времени.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Предлагается автоматизированная система титрования, включающая реакторный коллектор для смешивания непрерывно текущего и обновляемого потока пробы, содержащего неизвестную концентрацию одного или нескольких аналитов, с титрантами; насос для пробы для закачки непрерывно текущего и обновляемого потока пробы в реакторный коллектор; насос первого титранта для закачки первого титранта в реакторный коллектор с целью контакта с непрерывно текущим и обновляемым потоком пробы; многоволновый детектор для обнаружения первой конечной точки титрования реакции между аналитом и первым титрантом; и контроллер, коммуникативно связанный с насосом для пробы, первым насосом для титранта и детектором, при этом контроллер управляет насосом для проб с целью установки скорости потока непрерывно текущего и обновляемого потока пробы, управляет первым насосом для титранта с целью установки скорости потока первого титранта и получает данные от детектора для обнаружения первой конечной точки титрования для реакции между аналитом и первым титрантом и определения концентрации аналита в первой конечной точке титрования.

[0005] Предлагается автоматизированная система титрования, которая включает в себя реакторный коллектор для смешивания потока проб, содержащего неизвестную концентрацию аналита, с первым титрантом; насос для пробы для закачки потока проб в реакторный коллектор; насос первого титранта для закачки первого титранта в реакторный коллектор для контакта с потоком проб; многоволновый детектор для обнаружения первой конечной точки титрования реакции между аналитом и первым титрантом; и контроллер, коммуникативно связанный с насосом для проб, первым насосом для титранта и детектором, при этом контроллер управляет насосом для проб с целью установки скорости потока проб, управляет первым насосом для титранта с целью установки скорости потока первого титранта, и получает данные от детектора для обнаружения первой конечной точки титрования для реакции между анализируемым веществом и первым титрантом и определения концентрации анализируемого вещества в первой конечной точке титрования.

[0006] В описанных в настоящем документе автоматизированных системах титрования, поток проб может содержать два или более аналита.

[0007] Кроме того, описанные в данном документе автоматизированные системы титрования могут дополнительно содержать насос для второго титранта для закачки второго титранта в реакторный коллектор для контакта с потоком партии проб или с непрерывно текущим и обновленным потоком проб. Многоволновой детектор может дополнительно обнаруживать вторую конечную точку титрования реакции между аналитом и вторым титрантом, контроллер дополнительно коммуникативно связан с насосом для второго титранта, и контроллер дополнительно управляет насосом для второго титранта, чтобы установить скорость потока второго титранта и получает данные от детектора для обнаружения второй конечной точки титрования для реакции между аналитом и вторым титрантом и определения концентрации аналита во второй конечной точке титрования.

[0008] В описанных в настоящем документе автоматизированных системах титрования, второй титрант может реагировать со вторым аналитом.

[0009] Автоматизированные системы титрования, описанные в настоящем документе, могут дополнительно содержать насос для третьего титранта для закачки третьего титранта в реакторный коллектор для контакта с потоком партии пробы или непрерывно текущим и обновляемым потоком пробы. Многоволновой детектор может дополнительно обнаруживать третью конечную точку титрования реакции между аналитом и третьим титрантом, при этом контроллер дополнительно коммуникативно связан с насосом для третьего титранта, а также контроллер дополнительно управляет насосом для третьего титранта, чтобы установить скорость потока третьего титранта и получает данные от детектора для обнаружения третьей конечной точки титрования для реакции между аналитом и третьим титрантом и определения концентрации аналита в третьей конечной точке титрования.

[0010] В описанных в настоящем документе автоматизированных системах титрования третий титрант может реагировать с третьим аналитом.

[0011] Описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут иметь многоволновой детектор, способный обнаруживать сигналы в диапазоне от ультрафиолетового до видимого света.

[0012] Кроме того, описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут иметь многоволновый детектор в качестве спектрометра.

[0013] Описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут иметь реакторный коллектор, содержащий смеситель для жидкости, расположенный ниже по потоку от входа титранта и выше по потоку от детектора.

[0014] Автоматизированные системы титрования, описанные в настоящем документе, могут также дополнительно содержать кондиционирующий коллектор перед входом титранта и ниже по потоку от входа потока пробы.

[0015] Описанная в настоящем документе автоматизированная система титрования может иметь кондиционирующий коллектор, содержащий смеситель для жидкости.

[0016] Описанная в настоящем документе автоматизированная система титрования может иметь кондиционирующий коллектор, дополнительно содержащий смесительный контур.

[0017] Автоматизированные системы титрования, описанные в настоящем документе, могут дополнительно содержать насос для кондиционирующего реагента для закачки кондиционирующего реагента в кондиционирующий коллектор для смешивания с постоянно текущим и обновляемым потоком пробы.

[0018] Автоматизированная система титрования может содержать кондиционирующий реагент, представляющий собой буфер pH, катализатор реакции, химический индикатор, секвестрант, поверхностно-активное вещество, модифицирующую проводимость соль, реагент ионной пары, химическое вещество на биологической основе или их комбинацию.

[0019] В описанных в настоящем документе автоматизированных системах титрования кондиционирующий реагент может содержать йодид калия, серную кислоту, уксусную кислоту, индикатор крахмала, молибдат аммония или их комбинацию.

[0020] Автоматизированная система титрования может иметь насос для кондиционирующего реагента, дополнительно содержащий насос для первого кондиционирующего реагента для перекачивания первого кондиционирующего реагента и насос для второго кондиционирующего реагента для перекачивания второго кондиционирующего реагента.

[0021] В автоматизированной системе титрования первым кондиционирующим агентом может быть иодид металла, а вторым кондиционирующим агентом - индикатор.

[0022] В автоматизированных системах титрования, описанных в данном документе, насос кондиционирующего реагента может вводить кондиционирующий реагент в текущий поток пробы, при этом контроллер коммуникативно соединен с насосом кондиционирующего реагента и выполнен с возможностью управления насосом кондиционирующего реагента для установки скорости потока кондиционирующего реагента, который впрыскивается в поток партии пробы или в непрерывно текущий и обновляемый поток пробы.

[0023] Описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут использоваться в способах количественного определения целевого аналита.

[0024] Например, в настоящем документе описан способ количественной оценки концентрации целевого аналита в потоке пробы, включающий: непрерывное прохождение и постоянное обновление потока пробы с известной скоростью потока через анализатор, содержащий коллектор и многоволновый детектор; количественное определение концентрации целевого аналита путем непрерывного добавления титранта в анализатор и установки изменения концентрации титранта за счет изменения концентрации титранта путем увеличения или уменьшения скорости потока титранта в заданном диапазоне; и определение конечной точки титрования для реакции между целевым аналитом в потоке пробы и титрантом в пределах заданного диапазона концентраций целевого аналита.

[0025] Кроме того, способ количественного определения концентрации целевого аналита в потоке пробы может включать добавление пробы в анализатор, содержащий коллектор и многоволновой детектор; количественное определение концентрации целевого аналита путем добавления титранта в анализатор и установки изменения концентрации титранта путем изменения концентрации титранта посредством увеличения или уменьшения скорости потока титранта в заданном диапазоне; и определение конечной точки титрования для реакции между целевым аналитом в потоке пробы и титрантом в пределах заданного диапазона концентраций целевого аналита; при этом поток пробы содержит два или более аналитов.

[0026] Способы количественного определения могут предусматривать, что поток пробы содержит два или более аналитов.

[0027] В указанном способе поток пробы может дополнительно содержать второй аналит.

[0028] Описанные в настоящем документе способы могут дополнительно включать количественное определение второго аналита путем непрерывного добавления второго титранта к потоку партии пробы или к непрерывно текущему и постоянно обновляемому потоку пробы.

[0029] В указанном способе поток пробы может дополнительно содержать третий аналит.

[0030] Указанные способы количественного определения могут дополнительно включать количественное определение третьего аналита путем непрерывного добавления третьего титранта к потоку партии пробы или к непрерывно текущему и постоянно обновляемому потоку пробы.

[0031] Указанные способы могут иметь известную скорость потока пробы от примерно 1 мкл/мин до примерно 200 мл/мин.

[0032] Указанные способы могут иметь известную скорость потока пробы от примерно 5 мл/мин до примерно 25 мл/мин.

[0033] Указанные способы могут дополнительно включать непрерывное добавление кондиционирующего реагента к потоку пробы в концентрации, пропорциональной концентрации целевого аналита.

[0034] Указанные способы количественной оценки могут дополнительно включать определение конечной точки титрования с применением детектора с множеством длин волн, который находится на определенном расстоянии от точки добавления титранта, и вычисление концентрации титранта с применением расстояния между детектором и точкой добавления титранта, скорости потока титранта и объема системы.

[0035] Описанные в настоящем документе способы могут дополнительно включать изменение концентрации титранта путем регулирования его скорости потока, при этом сигнал детектора от продукта реакции титрования коррелирует во времени с концентрацией титранта.

[0036] Указанные способы могут дополнительно включать дозирование калибранта известной концентрации в поток пробы, определение концентрации калибранта и вычисление отклика.

[0037] Указанные способы количественной оценки могут дополнительно включать управление концентрацией титранта с применением контура обратной связи, который реагирует на детектор, обнаруживающий реакцию между титрантом и целевым аналитом.

[0038] В настоящем документе описаны способы, в которых кондиционирующий реагент обрабатывает поток пробы для улучшения обнаружения целевого аналита.

[0039] Указанные способы могут улучшить обнаружение целевого аналита за счет повышения чувствительности способа обнаружения.

[0040] В способах, описанных в настоящем документе, кондиционирующим реагентом может быть буфер pH, катализатор реакции, химический индикатор, секвестрант, поверхностно-активное вещество, модифицирующая проводимость соль, реагент ионной пары, химическое вещество на биологической основе или их комбинация.

[0041] В способах количественного определения кондиционирующий реагент может включать йодид калия, уксусную кислоту, индикатор крахмала или их комбинацию.

[0042] В способе, описанном в настоящем документе, скорость потока непрерывно текущего и постоянно обновляемого потока пробы может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от того, может ли конечная точка титрования быть обнаружена в пределах указанного диапазона концентраций целевого аналита.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0043] Фиг. 1 представляет собой схему автоматизированной системы титрования, имеющей два аналита в пробе и два насоса для титранта, четыре насоса для кондиционирующего реагента и многоволновой детектор в системе.

[0044] Фиг. 2 представляет собой схему автоматизированной системы титрования, имеющей три аналита в пробе и три насоса для титранта, три насоса для кондиционирующего реагента и многоволновой детектор в системе.

[0045] Фиг. 3A представляет собой график зависимости поглощения от длины волны для титрования каустика 0,1 Н раствором соляной кислоты.

[0046] Фиг. 3B представляет собой график зависимости поглощения от количества капель для титрования каустика 0,1 Н раствором соляной кислоты.

[0047] Фиг. 4А представляет собой изображения спектра при каждой тестовой концентрации от 6 до 40 промилле для образца перкислоты с приблизительно 15 промилле.

[0048] Фиг. 4B представляет собой график зависимости поглощения от длины волны, рассчитанный из спектров, показанных на Фиг. 4А.

[0049] Фиг. 5 представляет собой график зависимости поглощения от концентрации и показывает идентичные тенденции кривой поглощения от концентрации.

[0050] Фиг. 6 представляет собой график зависимости поглощения от длины волны, который показывает, что детектор дает результаты, аналогичные стандартным.

[0051] Фиг. 7А представляет собой график зависимости поглощения от длины волны при титровании с применением набора № 307 для определения жесткости для титрования лабораторной воды с жесткостью 17 гран. Фиг. 7В представляет собой изображение с количеством капель, необходимое для того же титрования.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0052] Описанные в настоящем документе автоматизированные системы и способы титрования были разработаны для анализа более чем одного аналита. Эти системы и способы обладают тем преимуществом, что конечная точка определяется с помощью многоволнового детектора, который позволяет обнаруживать конечные точки титрования в диапазоне видимых длин волн. Применение спектрометра и источника широкого спектра позволяет детекторной системе титратора выбирать оптимальную длину волны, необходимую для предстоящего титрования. Оптимальную длину волны можно выбрать, выполняя сканирование оптической плотности желаемой молекулы (например, комплекса крахмал-йод). Обычно, для определения конечной точки используется длина волны с максимальным поглощением. Однако, когда отклик поглощения превышает желаемый отклик, вместо этого может быть выгодно использовать длину волны вторичного пика поглощения. Если желателен пониженный отклик для конкретной молекулы, как в случае, если концентрация молекулы делает максимальное поглощение основного пика поглощения очень высоким, может быть превышена чувствительность оптики прибора. В таком случае будет использоваться пик с более низким максимальным поглощением, чтобы можно было с большей точностью измерить высокую концентрацию пробы при более низком поглощении.

[0053] Эта конфигурация системы может также увеличить динамический диапазон, поскольку аналиты с более низкой концентрацией могут быть измерены с применением основного пика поглощения, а аналиты с более высокой концентрацией могут быть измерены с применением пониженного пика без изменения детекторной системы. Таким образом, аналит с более высокой и более низкой концентрациями может быть измерен в пределах диапазона прибора. Эта система также позволяет прибору использовать одну и ту же детекторную систему для различных титрований, имеющих разные пики поглощения для измеряемой молекулы.

[0054] Кроме того, ряд насосов для титранта может вводить титранты в поток пробы, чтобы реагировать более чем с одним аналитом и одновременно определять концентрацию нескольких аналитов. Один прибор, имеющий возможность добавлять все реагенты, необходимые для анализа пробы, содержащей более одного аналита, способен выполнять все тесты с применением одного спектрометра в качестве детектора. Напротив, обычно требуется несколько детекторов из-за различий в спектральном отклике, указывающем, что конечная точка титрования была достигнута.

[0055] Предусмотрена автоматизированная система титрования, содержащая реакторный коллектор для смешивания непрерывно текущего и обновляемого потока пробы, содержащего неизвестную концентрацию одного или нескольких аналитов, с титрантами; насос для пробы для закачки непрерывно текущего и обновляемого потока пробы в реакторный коллектор; насос для первого титранта для закачки первого титранта в реакторный коллектор для контакта с непрерывно текущим и обновляемым потоком пробы; многоволновый детектор для обнаружения первой конечной точки титрования реакции между аналитом и первым титрантом; и контроллер, коммуникативно связанный с насосом для пробы, насосом для первого титранта и детектором, при этом контроллер управляет насосом для пробы для установки скорости потока непрерывно текущего и обновляемого потока пробы, управляет насосом для первого титранта для установки скорости потока первого титранта и получает данные от детектора для обнаружения первой конечной точки титрования для реакции между анализируемым веществом и первым титрантом и определения концентрации аналита в первой конечной точке титрования.

[0056] Также, предлагается автоматизированная система титрования, которая содержит в себе реакторный коллектор для смешивания потока партии пробы, содержащего неизвестную концентрацию аналита, с первым титрантом; насос для пробы для закачки потока пробы в реакторный коллектор; насос для первого титранта для закачки первого титранта в реакторный коллектор для контакта с потоком пробы; многоволновый детектор для обнаружения первой конечной точки титрования реакции между аналитом и первым титрантом; и контроллер, коммуникативно связанный с насосом для пробы, насосом для первого титранта и детектором, при этом контроллер управляет насосом для пробы для установки скорости потока пробы, управляет насосом для первого титранта для установки скорости потока первого титранта, и получает данные от детектора для обнаружения первой конечной точки титрования для реакции между аналитом и первым титрантом и определения концентрации аналита в первой конечной точке титрования.

[0057] В описанных в настоящем документе автоматизированных системах титрования поток проб может содержать два или более аналита.

[0058] Кроме того, описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут дополнительно содержать насос для второго титранта для закачки второго титранта в реакторный коллектор для контакта с потоком партии пробы или с непрерывно текущим и обновляемым потоком пробы. Указанный многоволновой детектор может дополнительно обнаруживать вторую конечную точку титрования реакции между аналитом и вторым титрантом, при этом контроллер дополнительно коммуникативно связан с насосом для второго титранта, и контроллер дополнительно управляет насосом для второго титранта, чтобы установить скорость потока второго титранта, и получает данные от детектора для обнаружения второй конечной точки титрования для реакции между аналитом и вторым титрантом и определения концентрации аналита во второй конечной точке титрования.

[0059] В описанных в настоящем документе автоматизированных системах титрования второй титрант может реагировать со вторым аналитом.

[0060] Описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут дополнительно содержать насос для третьего титранта для закачки третьего титранта в реакторный коллектор для контакта с потоком партии пробы или непрерывно текущим и обновляемым потоком пробы. Указанный многоволновой детектор может дополнительно обнаруживать третью конечную точку титрования реакции между аналитом и третьим титрантом, при этом указанный контроллер дополнительно коммуникативно связан с насосом для третьего титранта, а также контроллер дополнительно управляет насосом для третьего титранта, чтобы установить скорость потока третьего титранта, и получает данные от детектора для обнаружения третьей конечной точки титрования для реакции между аналитом и третьим титрантом и определения концентрации аналита в третьей конечной точке титрования.

[0061] В описанных в настоящем документе автоматизированных системах титрования третий титрант может реагировать с третьим аналитом.

[0062] Описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут иметь многоволновой детектор, способный обнаруживать сигналы в диапазоне от ультрафиолетового до видимого света.

[0063] Кроме того, описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут иметь многоволновый детектор в качестве спектрометра.

[0064] Описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут иметь реакторный коллектор, содержащий смеситель для жидкости, расположенный ниже по потоку от входа титранта и выше по потоку от детектора.

[0065] Описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут также дополнительно содержать кондиционирующий коллектор перед входом титранта и ниже по потоку от входа потока пробы.

[0066] Описанная в настоящем документе автоматизированная система титрования может иметь коллектор кондиционирования, содержащий смеситель для жидкости.

[0067] Описанная в настоящем документе автоматизированная система титрования может иметь коллектор кондиционирования, дополнительно содержащий смесительный контур.

[0068] Описанные в настоящем документе автоматические системы титрования могут дополнительно содержать насос для кондиционирующего реагента для закачки кондиционирующего реагента в кондиционирующий коллектор для смешивания с постоянно текущим и обновляемым потоком пробы.

[0069] Указанная автоматизированная система титрования может содержать кондиционирующий реагент, представляющий собой буфер pH, катализатор реакции, химический индикатор, секвестрант, поверхностно-активное вещество, модифицирующую проводимость соль, реагент ионной пары, химическое вещество на биологической основе или их комбинацию.

[0070] В описанных в настоящем документе автоматизированных системах титрования кондиционирующий реагент может содержать йодид калия, серную кислоту, уксусную кислоту, индикатор крахмала, молибдат аммония или их комбинацию.

[0071] Указанная автоматизированная система титрования может содержать насос для кондиционирующего реагента, дополнительно содержащий насос для первого кондиционирующего реагента для перекачивания первого кондиционирующего реагента и насос для второго кондиционирующего реагента для перекачивания второго кондиционирующего реагента.

[0072] В указанной автоматизированной системе титрования первым кондиционирующим реагентом может быть иодид металла, а вторым кондиционирующим реагентом - индикатор.

[0073] В описанных в данном документе автоматизированных системах титрования, насос для кондиционирующего реагента может вводить кондиционирующий реагент в поток партии пробы или текущий поток пробы, при этом контроллер коммуникативно соединен с насосом для кондиционирующего реагента и выполнен с возможностью управления насосом для кондиционирующего реагента для задания потоку скорости кондиционирующего реагента, вводимого в непрерывно текущий и обновляемый поток пробы.

[0074] Описанные в настоящем документе автоматизированные системы титрования могут использоваться в способах количественного определения целевого аналита.

[0075] Например, в настоящем документе описан способ количественной оценки концентрации целевого аналита в потоке пробы, включающий: непрерывное прохождение и постоянное обновление потока пробы с известной скоростью потока через анализатор, содержащий коллектор и многоволновый детектор; количественное определение концентрации целевого аналита путем непрерывного добавления титранта в анализатор и установка изменения концентрации титранта путем изменения концентрации титранта посредством увеличения или уменьшения скорости потока титранта в заданном диапазоне; и определение конечной точки титрования для реакции между целевым аналитом в потоке пробы и титрантом в пределах заданного диапазона концентраций целевого аналита.

[0076] В качестве альтернативы, в настоящем документе описан способ количественной оценки концентрации целевого аналита в потоке периодических проб, включающий добавление пробы в анализатор, содержащий коллектор и многоволновой детектор; количественное определение концентрации целевого аналита путем добавления титранта в анализатор и установки изменения концентрации титранта путем изменения концентрации титранта посредством увеличения или уменьшения скорости потока титранта в заданном диапазоне; и определение конечной точки титрования для реакции между целевым аналитом в потоке пробы и титрантом в пределах заданного диапазона концентраций целевого аналита; при этом поток пробы содержит два или более аналитов.

[0077] Способы количественного определения могут предусматривать, что поток проб содержит два или более аналитов.

[0078] Указанный способ может иметь поток проб, который может дополнительно содержать второй аналит.

[0079] Описанные в настоящем документе способы могут дополнительно включать количественное определение второго аналита путем непрерывного добавления второго титранта к потоку партии пробы или к непрерывно текущему и постоянно обновляемому потоку пробы.

[0080] В указанном способе поток проб может дополнительно содержать третий аналит.

[0081] Указанные способы количественного определения могут дополнительно включать количественное определение третьего аналита путем непрерывного добавления третьего титранта к потоку партии пробы или к непрерывно текущему и постоянно обновляемому потоку пробы.

[0082] Указанные способы могут иметь известную скорость потока пробы от примерно 1 мкл/мин до примерно 200 мл/мин.

[0083] Указанные способы могут иметь известную скорость потока пробы от примерно 5 мл/мин до примерно 25 мл/мин.

[0084] Указанные способы могут дополнительно включать непрерывное добавление кондиционирующего реагента к потоку пробы в концентрации, пропорциональной концентрации целевого аналита.

[0085] Указанные способы количественной оценки могут дополнительно включать определение конечной точки титрования с применением детектора с множеством длин волн, который находится на определенном расстоянии от точки добавления титранта, и вычисление концентрации титранта с применением расстояния между детектором и точкой добавления титранта, скорости потока титранта и объема системы.

[0086] Описанные в данном документе способы могут дополнительно включать изменение концентрации титранта путем регулирования его скорости потока, при этом сигнал детектора от продукта реакции титрования коррелирует во времени с концентрацией титранта.

[0087] Указанные способы могут дополнительно включать дозирование калибранта известной концентрации в поток пробы, определение концентрации калибранта и вычисление отклика.

[0088] Указанные способы количественной оценки могут дополнительно включать управление концентрацией титранта с применением контура обратной связи, который реагирует на детектор, обнаруживающий реакцию между титрантом и целевым аналитом.

[0089] В настоящем документе описаны способы, в которых кондиционирующий реагент обрабатывает поток пробы для улучшения обнаружения целевого аналита.

[0090] Указанные способы могут улучшить обнаружение целевого аналита за счет повышения чувствительности метода обнаружения.

[0091] В способах, описанных в настоящем документе, кондиционирующим реагентом может быть буфер pH, катализатор реакции, химический индикатор, секвестрант, поверхностно-активное вещество, модифицирующая проводимость соль, реагент ионной пары, химическое вещество на биологической основе или их комбинация.

[0092] В способах количественного определения кондиционирующий реагент может включать йодид калия, уксусную кислоту, индикатор крахмала или их комбинацию.

[0093] В способе, описанном в настоящем документе, скорость непрерывно текущего и постоянно обновляемого потока проб может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от того, может ли конечная точка титрования быть обнаружена в пределах указанного диапазона концентраций целевого аналита.

[0094] Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему автоматизированного титратора 100. Контроллер может управлять параметрами насоса 10 для проб, насоса 12 для первого кондиционирующего реагента, насоса 14 для второго кондиционирующего реагента, насоса 16 для третьего кондиционирующего реагента, насоса 18 для четвертого кондиционирующего реагента, первого 3-ходового клапана 22, второго 3-ходового клапана 24, смесительного клапана 20, 4-ходового клапана 40, насоса 42 для первого титранта, сообщающегося по текучей среде с клапаном 44, насоса 48 для второго титранта, сообщающегося по текучей среде с клапаном 46, и детектора 60. Проба протекает через насос 10 для проб, по линии и через смесительный клапан 20 к первому смесителю 30 жидкости. Первый кондиционирующий реагент протекает через насос 12 для первого кондиционирующего реагента, по линии и через смесительный клапан 20 к первому смесителю 30 жидкости. Второй кондиционирующий реагент протекает через насос 14 для второго кондиционирующего реагента, по линии и через смесительный клапан 20 к первому смесителю 30 жидкости. Третий кондиционирующий реагент протекает через насос 16 для третьего кондиционирующего реагента, по линии и через смесительный клапан 20 к первому смесителю 30 жидкости. Четвертый кондиционирующий реагент протекает через насос 18 для четвертого кондиционирующего реагента, по линии и через смесительный клапан 20 к первому смесителю 30 жидкости. После того, как проба и реагенты кондиционирования с первого по четвертый смешиваются в первом смесителе 30 жидкости, смесь пробы и реагентов кондиционирования становится кондиционированной пробой и протекает через 4-ходовой клапан 40, куда титрант добавляется из насоса 42 для первого титранта, насоса 44 второго для титранта или титрант добавляется как из насоса 42 для первого титранта, так и из насоса 44 для второго титранта. После добавления титранта к кондиционированной пробе образуется реакторная смесь, которая проходит через второй жидкостный смеситель 50 к детектору 60.

[0095] Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму автоматизированного титратора 200. Указанный контроллер может управлять параметрами насоса 210 для пробы с переменной скоростью потока, насоса 236 для первого кондиционирующего реагента, насоса 238 для второго кондиционирующего реагента, насоса 240 для третьего кондиционирующего реагента, первого переключающего клапана 230, второго переключающего клапана 232, третьего переключающий клапана 234, первого 3-ходового клапана 244, смесительного клапана 242, первого жидкостного смесителя 246, 3-ходового клапана 250, насоса 260 для титранта, селекторного клапана 262, второго жидкостного смесителя 270 и детектора 280. Проба проходит через насос 210 для проб, по линии и через смесительный клапан 242 к первому смесителю 246 жидкости. Одна серия кондиционирующих реагентов 212, 214, 216 подключается к первому переключающему клапану 230, а затем к первому насосу 236 для реагентов. Вторая серия кондиционирующих реагентов 218, 220, 222 подключается ко второму переключающему клапану 232, а затем к насосу 238 для второго кондиционирующего реагента. Третья серия кондиционирующих реагентов 224, 226, 228 подключается к третьему переключающему клапану 234, а затем к насосу 240 для третьего кондиционирующего реагента. После того, как проба и ряд кондиционирующих реагентов смешиваются в первом смесителе 246 для жидкости, смесь пробы и кондиционирующих реагентов становится кондиционированной пробой и проходит через второй 3-ходовой клапан 250, в котором первый титрант 264, второй титрант 266 или третий титрант 268 протекает через четвертый переключающий клапан 262 и насос 260 титранта в поток пробы через второй 3-ходовой клапан 250. Затем кондиционированная проба протекает через второй смеситель 270 жидкости и попадает в детектор 280.

[0096] Можно использовать широкий спектр реагентов, известных для стандартного титрования, и достаточное количество титранта приведет к изменению пробы. Однако, в этом непрерывном режиме работы, определяющий фактор «достаточное добавление титранта» соответствует скорости добавления титранта и концентрации относительно потока пробы (и концентрации пробы). Это связано с тем, что проба непрерывно протекает через систему, поэтому свежая проба непрерывно подается в коллектор, содержащий первый смеситель жидкости 30 или 246, селекторный клапан 40 или 3-ходовой клапан 250 и второй смеситель жидкости 50 или 270.

[0097] Соответственно, если титрант добавляется слишком медленно, он не сможет адекватно реагировать с кондиционированной пробой, и кондиционированная проба может не измениться. Другими словами, за заданный промежуток времени определенный объем пробы пройдет через определенную точку в системе. Таким образом, для достижения желаемого изменения необходим соответствующий объем титранта, который также проходит через эту точку за то же время, что соответствует достаточной скорости потока.

[0098] Процесс может быть автоматизирован с помощью контроллера, такого как программируемый логический контроллер (ПЛК), с применением механизмов обратной связи от детектора.

[0099] Скорость потока титранта может изменяться нелинейно во времени. Экспоненциальное увеличение скорости потока, например, начнется с небольших изменений скорости потока при малых концентрациях. Со временем, при достижении большей концентрации (поскольку скорость потока продолжает увеличиваться), небольшие изменения скорости потока становятся излишне точными по сравнению с имеющимися концентрациями, и скорость потока может увеличиваться на большую величину.

[00100] Низкая концентрация аналита может быть точно определена небольшими изменениями концентраций на ранней стадии процесса, в то время как большие концентрации аналита можно титровать за более короткий промежуток времени, поскольку скорость добавления титранта со временем увеличивается быстрее.

[00101] Например, низкая концентрация пероксида и перкислоты может быть точно устранена небольшими изменениями концентраций на ранней стадии процесса, в то время как большие концентрации перкислоты и/или пероксида можно титровать за более короткий промежуток времени, так как скорость добавления титранта увеличивается быстрее со временем.

[00102] Преимущество этого способа заключается в том, что при достаточно быстрой оптической схеме анализ в каждой точке инжекции может быть выполнен очень быстро. Таким образом, в каждую точку нужно добавлять только небольшое количество титранта, чтобы определить, достаточна ли скорость потока для полного титрования, а общее небольшое количество титранта необходимо для определения конечной точки. Этот процесс можно автоматизировать с помощью устройства, такого как ПЛК, при помощи способов, аналогичных способам, описанным в отношении альтернатив, при этом контроллер может управлять скоростями потока пробы и титрантов, определять титрование с помощью оптического устройства и вычислять концентрацию из скорости потока. В этом варианте реализации изобретения, контроллер выполняет дополнительную задачу по определению точки «отсечки», выше которой происходит титрование, а ниже которой не происходит.

[00103] Способ количественного определения концентрации целевого аналита в потоке пробы включает в себя непрерывное прохождение и непрерывное обновление потока пробы с переменной скоростью потока через анализатор, содержащий коллектор и детектор; количественное определение концентрации целевого аналита путем непрерывного добавления титранта в анализатор и установка изменения концентрации титранта путем изменения концентрации титранта посредством увеличения или уменьшения скорости потока титранта в заданном диапазоне; и определение конечной точки титрования для реакции между целевым аналитом и титрантом в пределах указанного диапазона концентраций целевого аналита.

[00104] Описанный в настоящем документе способ может дополнительно включать второй поток титранта, в котором концентрация титранта во втором потоке титранта отличается от концентрации титранта в первом потоке титранта.

[00105] Описанный в настоящем документе способ может иметь переменную скорость потока пробы от примерно 0,1 мкл/мин до примерно 1 мл/мин. Описанный в настоящем документе способ может иметь переменную скорость потока пробы от примерно 0,1 мкл/мин до примерно 0,75 мл/мин, от примерно 0,1 мкл/мин до примерно 0,5 мл/мин, от примерно 0,1 мкл/мин до примерно 0,25 мл/мин, от примерно 0,1 мкл/мин до примерно 0,1 мл/мин, от примерно 0,1 мкл/мин до примерно 75 мкл/мин, от примерно 0,1 мкл/мин до примерно 50 мкл/мин, от примерно 0,1 мкл/мин до примерно 25 мкл/мин, от примерно 0,1 мкл/мин до примерно 10 мкл/мин, от примерно 1 мкл/мин до примерно 1 мл/мин, от примерно 1 мкл/мин до примерно 0,75 мл/мин, от примерно 1 мкл/мин до примерно 1 мл/мин, от примерно 1 мкл/мин до примерно 25 мл/мин, от примерно 1 мкл/мин до примерно 0,1 мл/мин, от примерно 1 мкл/мин до примерно 75 мкл/мин, от примерно 1 мкл/мин до примерно 50 мкл/мин, от примерно 1 мкл/мин до примерно 25 мкл/мин, от примерно 1 мкл/мин до примерно 10 мкл/мин, от примерно 5 мкл/мин до примерно 1 мл/мин, от примерно 5 мкл/мин до примерно 0,75 мл/мин, от примерно 5 мкл/мин до примерно 1 мл/мин, от примерно 5 мкл/мин до примерно 25 мл/мин, от примерно 5 мкл/мин до примерно 0,1 мл/мин, от примерно 5 мкл/мин до примерно 75 мкл/мин, от примерно 5 мкл/мин до примерно 50 мкл/мин, от примерно 5 мкл/мин до примерно 25 мкл/мин или от примерно 5 мкл/мин до примерно 10 мкл/мин.

[00106] Описанный в данном документе способ может иметь переменную скорость потока пробы от примерно 1 мл/мин до примерно 200 мл/мин.

[00107] Описанный в данном документе способ может иметь переменную скорость потока пробы от примерно 1 мл/мин до примерно 175 мл/мин, от примерно 1 мл/мин до примерно 150 мл/мин, от примерно 1 мл/мин до примерно 125 мл/мин, от примерно 1 мл/мин до примерно 100 мл/мин, от примерно 1 мл/мин до примерно 75 мл/мин, от примерно 1 мл/мин до примерно 50 мл/мин, от примерно 1 мл/мин до примерно 30 мл/мин, от примерно 2 мл/мин до примерно 200 мл/мин, от примерно 2 мл/мин до примерно 175 мл/мин, от примерно 2 мл/мин до примерно 150 мл/мин, от примерно 2 мл/мин до примерно 125 мл/мин, от примерно 2 мл/мин до примерно 100 мл/мин, от примерно 2 мл/мин до примерно 75 мл/мин, от примерно 2 мл/мин до примерно 50 мл/мин, от примерно 2 мл/мин до примерно 30 мл/мин, от примерно 5 мл/мин до примерно 200 мл/мин, от примерно 5 мл/мин до примерно 175 мл/мин, от примерно 5 мл/мин до примерно 150 мл/мин, от примерно 5 мл/мин до примерно 125 мл/мин, от примерно 5 мл/мин до примерно 100 мл/мин, от примерно 5 мл/минуту до примерно 75 мл/мин, от примерно 5 мл/мин до примерно 50 мл/мин, предпочтительно от примерно 5 мл/мин до примерно 30 мл/мин.

[00108] Описанный в настоящем документе способ может иметь переменную скорость потока пробы от примерно 200 мл/мин до примерно 100 л/мин. Описанный в настоящем документе способ может иметь переменную скорость потока пробы от примерно 200 мл/мин до примерно 75 л/мин, от примерно 200 мл/мин до примерно 50 л/мин, от примерно 200 мл/мин до примерно 25 л/мин, от примерно 200 мл/мин до примерно 10 л/мин, от примерно 200 мл/мин до примерно 5 л/мин, от примерно 200 мл/мин до примерно 2 л/мин, от примерно 200 мл/мин до примерно 1 л/мин, от примерно 500 мл/мин до примерно 100 л/мин, от примерно 500 мл/мин до примерно 75 л/мин, от примерно 500 мл/мин до примерно 50 л/мин, от примерно 500 мл/мин до примерно 25 л/мин, от примерно 500 мл/мин до примерно 10 л/мин, от примерно 500 мл/мин до примерно 5 л/мин, от примерно 500 мл/мин до примерно 2 л/мин, от примерно 500 мл/мин до примерно 2 л/мин, от примерно 1 л/мин до примерно 100 л/мин, от примерно 1 л/мин до примерно 75 л/мин, от примерно 1 л/мин до примерно 50 л/мин, от примерно 1 л/мин до примерно 25 л/мин, от примерно 1 л/мин до примерно 10 л/мин, от примерно 1 л/мин до примерно 8 л/мин или от примерно 1 л/мин до примерно 5 л/мин.

[00109] Описанный в настоящем документе способ может иметь диапазон обнаружения концентрации аналита, составляющий больший диапазон при более низкой скорости потока пробы и меньший диапазон при более высокой скорости потока пробы.

[00110] Описанный в настоящем документе способ дополнительно включает непрерывное добавление кондиционирующего реагента к потоку пробы в концентрации, пропорциональной концентрации целевого аналита.

[00111] Описанный в настоящем документе способ дополнительно включает определение конечной точки титрования с применением детектора, находящегося на определенном расстоянии от точки добавления титранта, и расчет концентрации титранта с применением расстояния между детектором и точкой добавления титранта, скорости потока титранта, и системного объема.

[00112] Описанный в настоящем документе способ дополнительно включает изменение концентрации титранта путем регулирования его скорости потока, при этом сигнал детектора от продукта реакции титрования коррелирует во времени с концентрацией титранта.

[00113] Описанный в настоящем документе способ дополнительно включает дозирование калибранта известной концентрации в поток пробы, определение концентрации калибранта и вычисление отклика.

[00114] Описанный в настоящем документе способ может дополнительно включать изменение концентрации титранта с применением математической функции и определение конечной точки титрования в пределах определенного диапазона концентрации целевого аналита.

[00115] В описанном в настоящем документе способе математическая функция может быть линейной функцией, ступенчатой функцией, синусоидальной функцией, квадратной волновой функцией, экспоненциальной функцией или их комбинацией.

[00116] Описанный в настоящем документе способ может дополнительно включать управление концентрацией титранта с применением контура обратной связи, который реагирует на детектор, обнаруживающий реакцию между титрантом и целевым аналитом.

[00117] Описанный в настоящем документе способ может дополнительно включать измерение конечной точки титрования с применением ступенчатого изменения концентрации титранта в заданном диапазоне концентраций целевого аналита.

[00118] В описанном в настоящем документе способе кондиционирующий реагент может обрабатывать поток пробы для улучшения обнаружения целевого аналита.

[00119] Описанный в настоящем документе способ может улучшить обнаружение целевого аналита за счет повышения чувствительности способа обнаружения.

[00120] В описанном в настоящем документе способе, кондиционирующим реагентом может быть буфер pH, кислота, катализатор реакции, химический индикатор, секвестрант, поверхностно-активное вещество, модифицирующая проводимость соль, реагент ионной пары, химическое вещество на биологической основе или их комбинация.

[00121] В описанном в настоящем документе способе конечная точка титрования может быть определена с помощью светового детектора.

[00122] Конечная точка титрования может быть обозначена посредством обнаруживаемого изменения при полной реакции целевого аналита с титрантом. Указанное обнаруживаемое изменение может быть спектрофотометрическим.

[00123] Систему титрования можно использовать для выбора оптимальной длины волны для предполагаемого титрования. Например, в зависимости от идентичности аналита, титранта и состава потока пробы в конечной точке, может быть определена оптимальная длина волны для обнаружения конкретных химических соединений, образующихся в конечной точке.

[00124] Детектор на основе света может быть спектрометром.

[00125] Спектрометр может пропускать свет через фиксированную оптическую ячейку, где он может быть обнаружен датчиком изображения.

[00126] В качестве альтернативы спектрометр может отражать свет на пробу и обратно через входную щель, где свет может быть обнаружен датчиком изображения.

[00127] В описанном настоящем документе способе, кондиционирующий реагент может включать йодид калия, уксусную кислоту, индикатор крахмала, молибдат или их комбинацию.

[00128] В описанном в настоящем документе способе скорость потока непрерывно текущего и постоянно обновляемого потока пробы может быть увеличена или уменьшена в зависимости от того, может ли конечная точка титрования быть обнаружена в пределах указанного диапазона концентрации целевого аналита.

[00129] Описанный в настоящем документе способ может включать непрерывное пропускание технологического раствора через анализатор, содержащий коллектор и детектор; количественное определение концентрации целевого аналита путем изменения скорости потока и, следовательно, концентрации титранта в заданном диапазоне; и определение конечной точки титрования для реакции между целевым аналитом и титрантом в пределах указанного диапазона концентраций целевого аналита.

[00130] Разновидности реагентов, которые могут быть кондиционирующими реагентами, хорошо известны специалисту среднего уровня в данной области техники и могут применяться в большом разнообразии систем титрования.

[00131] Для способов, описанных в настоящем документе, целевой аналит может содержать пероксид водорода, пероксиуксусную кислоту, пермуравьиную кислоту, пероксиоктановую кислоту или их комбинацию. Предпочтительно, чтобы целевой аналит содержал пероксид водорода, пероксикислоту или их комбинацию.

[00132] Для описанных в настоящем документе способов титрант содержит тиосульфат.

[00133] Для описанных в настоящем документе способов, кондиционирующий реагент содержит йодид калия, уксусную кислоту, индикатор крахмала, молибдат аммония или их комбинацию.

[00134] В каждом способе, описанном в настоящем документе, фактическая концентрация целевого аналита может быть непосредственно определена или фактическая концентрация целевого аналита может быть рассчитана на основе определения концентрации продукта реакции целевого аналита и титранта.

[00135] Указанный процесс таков, что его можно реализовать в любом месте, например, в точке отбора проб на перерабатывающем предприятии или другом промышленном или коммерческом учреждении, не соответствующем специфике регулярного выполнения стандартных титрований.

[00136] Кроме того, весь указанный процесс можно выполнить в короткие сроки: примерно 2 минуты 40 секунд. Перед промывкой и подготовкой системы к другому измерению, количество можно определить за меньшее время: примерно 1 минута 20 секунд.

[00137] Описанные в настоящем документе способы могут дополнительно включать этап калибровки. Этапы калибровки могут выполняться в режиме реального времени, калибровки скоростей потока, измерений и т.п. Калибровку можно выполнять перед каждым титрованием, чтобы обеспечить повышенную точность измерения. Калибровка может быть выполнена после заранее определенного количества измерений или может быть предложена пользователем. Калибровку на потоке можно выполнять без существенного замедления процедуры анализа. Такая калибровка может включать ввод пробы известной концентрации и подтверждение того, что система точно измеряет концентрацию. В той степени, в которой измерение не вполне точно; система может самонастраиваться, чтобы точно измерить образец известной концентрации.

[00138] В качестве альтернативы оптический датчик может сигнализировать о прозрачности, как только он улавливает любое излучение от источника света. Такие системы можно использовать, если изменение цвета достаточно резкое, например, от сине-черного до прозрачного, как описано выше. Однако следует отметить, что при применении надлежащего оптического оборудования такое резкое изменение цвета может не потребоваться для того, чтобы оптическое устройство могло точно определять конечную точку титрования. Могут понадобиться не все реагенты. Например, индикатор крахмала может быть исключен за счет включения в оптическую систему определенной оптики.

[00139] «Количество» в контексте настоящего документа относится к общей измеряемой величине, такой как масса, концентрация, объем и т.д.

[00140] После ознакомления с подробным описанием изобретения, станет очевидным, что возможны его модификации и варианты без выхода за пределы объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

ПРИМЕРЫ

[00141] Для дополнительной иллюстрации настоящего изобретения, приведены следующие неограничивающие примеры.

[00142] Образец, содержащий каустик, титровали с применением набора Ecolab Alkalinity Test Kit № 301, используя 0,1 Н раствор HCl в качестве титранта. Оператор измерил конечную точку при 10 каплях. Спектры показаны на Фиг. 3A и 3B.

[00143] Острая точка перегиба при 10 каплях на Фиг. 3B иллюстрирует, что конечная точка титрования была измерена многоволновым детектором (например, Hamamatsu C12666MA).

[00144] Указанный прибор Hamamatsu C12666MA был подключен к лабораторному прототипу титратора Fast Flow Titrator и использовался для мониторинга конечной точки титрования путем сбора спектров при каждой тестовой концентрации от 6-40 промилле на образце перкислоты приблизительно 15 промилле.

[00145] Свет светодиодного источника проходил через поток пробы титратора при быстром потоке сразу после блока датчика Banner. Указанные спектры изображены на Фиг. 4A, и поглощение на каждой длине волны было рассчитано по образцу, эталону и темным сигналам с применением следующего уравнения, которое приведено на Фиг. 4B.

[00146] Было замечено, что по мере увеличения исследуемой концентрации измеряемое поглощение уменьшалось. Это измеренный переход синего комплекса крахмала с трииодидом в раствор ярко окрашенный в конечной точке, где трииодид полностью восстановлен до йодида, в конечной точке титрования.

[00147] В датчиках потока, используемых в двух автоматизированных титраторах Ecolab, используется датчик, измеряющий свет с длиной волны 680 нм. Спектры, приведенные выше, показывают, что оптимальная длина волны для проведенного анализа составляет приблизительно 550 нм. Затем данные об абсорбции для 550 и 680 нм, собранные C12666MA, сравнивали с результатами титрования, измеренными датчиком Banner.

[00148] Результаты на Фиг. 5 показали идентичный ход кривой поглощения в зависимости от концентрации. Тот факт, что значения оптической плотности не были одинаковыми, объяснялся тем, что ни одна из оптических систем не была оптимизирована для минимизации паразитного света. Рассеянный свет привнес нелинейность в измерения оптической плотности.

[00149] Hamamatsu C12666MA - лишь один из примеров матричного спектрометра, который можно использовать для сбора спектральных данных во время титрования с помощью предлагаемых инструментов.

[00150] Линейность ответа C12666MA была подтверждена путем сравнения поглощения, полученного с помощью C12666MA, с сертифицированными стандартами. Спектры HACH Детектор/Проверка стандартов на Фиг. 6 были получены с применением C12666MA.

[00151] Затем рассчитывали поглощение, как описано выше.

[00152] Затем значения поглощения пробы сравнивали с сертифицированными значениями поглощения при опубликованных длинах волн.

λ (нм) Компания Hach Светодиод Radio Shack 276-0320 Систематическакя ошибка Стд1 Стд2 Стд3 Стд1 Стд2 Стд3 Стд1 Стд2 Стд3 420 0,561 1,129 1,748 0,542 1,161 1,759 -3,4% 2,8% 0,6% 520 0,591 1,160 1,714 0,555 1,184 1,788 -6,0% 2,0% 4,3% 560 0,556 1,115 1,710 0,538 1,148 1,741 -3,2% 3,0% 1,8% 610 0,584 1,159 1,751 0,560 1,184 1,794 -4,1% 2,1% 2,5%

[00153] В качестве источника света в этом эксперименте использовался белый светодиод Radio Shack 276-0320. Необходимо обратить внимание, что систематическая ошибка составляет менее 6%, что указывает на хорошее соответствие между сертифицированными стандартами и данными, собранными с помощью C12666MA. Как указано выше, отклик можно улучшить, если оптимизировать оптическую конфигурацию.

[00154] Эти данные показали, что мини-спектрометр является жизнеспособной детекторной системой для автоматизированной системы титрования. Затем, применение мини-спектрометра позволяет измерять титрование с переходами конечной точки, отличными от 680 нм, с помощью одного широкополосного детектора.

[00155] Hamamatsu C 12666MA использовался для мониторинга спектральных изменений, поскольку для титрования проб использовались несколько полевых испытательных комплектов Ecolab. Для этих титрований использовалась установка описанного выше образца. Набор № 307 для определения жесткости использовался для титрования 17-гранной лабораторной воды. Указанную пробу титровали вручную, а затем в оптической тестовой системе. Спектры и отклик по каплям для тестирования показаны на Фиг. 7A и 7B.

[00156] Два пика, 525 и 620, показывают точку перегиба при 17 каплях, которая является конечной точкой, измеренной оператором.

[00157] При представлении элементов настоящего изобретения или его предпочтительных вариантов реализации, артикли «a», «an», «the» и термин «указанный» предназначены для обозначения того, что существует один или несколько элементов. Термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» предназначены для включения и означают, что могут быть дополнительные элементы, отличные от перечисленных.

[00158] Принимая во внимание вышеизложенное, становится видно, что несколько целей изобретения достигнуты, а также достигнуты и другие полезные результаты.

[00159] Поскольку в указанные способы могут быть внесены различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения, предполагается, что все изложенное, содержащееся в приведенном выше описании и показанное на прилагаемых графических документах, должно интерпретироваться как иллюстративное, а не в ограничивающем смысле.

Группа изобретений относится к области системы для количественного определения концентраций одного или нескольких целевых аналитов в технологическом растворе. Автоматизированная система титрования содержит реакторный коллектор, содержащий кондиционирующий коллектор и второй смеситель жидкости, при этом реакторный коллектор сообщается по текучей среде с источником пробы и источником титранта для смешивания непрерывно текущего и обновляемого потока пробы, содержащего неизвестную концентрацию первого аналита с первым титрантом и неизвестную концентрацию второго аналита со вторым титрантом; насос для пробы, сообщающийся по текучей среде с источником пробы и реакторным коллектором, непрерывно закачивающий поток пробы из источника пробы в реакторный коллектор через вход потока пробы; насос для первого титранта, сообщающийся по текучей среде с источником первого титранта и реакторным коллектором, для закачки первого титранта в реакторный коллектор через вход первого титранта для контакта с непрерывно текущим и обновляемым потоком пробы; насос для второго титранта, сообщающийся по текучей среде с источником второго титранта и реакторным коллектором, для закачки второго титранта в реакторный коллектор через вход второго титранта для контакта с непрерывно текущим и обновляемым потоком пробы; многоволновый детектор, сообщающийся по текучей среде с реакторным коллектором, для обнаружения первой конечной точки титрования реакции между первым аналитом и первым титрантом и для обнаружения второй конечной точки титрования реакции между вторым аналитом и вторым титрантом, причем детектор расположен ниже по потоку от входов первого и второго титрантов и находится на расстоянии от входов первого и второго титрантов; и контроллер, коммуникативно связанный с насосом для пробы, насосом для первого титранта, насосом для второго титранта и детектором. При этом кондиционирующий коллектор содержит первый смеситель жидкости, и кондиционирующий коллектор расположен ниже по потоку от входа потока пробы, при этом вход первого титранта и вход второго титранта расположены ниже по потоку от кондиционирующего коллектора и выше по потоку от второго смесителя жидкости, а второй смеситель жидкости расположен выше по потоку от детектора. Контроллер управляет насосом для пробы для установки непрерывной скорости потока пробы, управляет насосом для первого титранта для установки скорости потока первого титранта, управляет насосом для второго титранта для установки непрерывной скорости потока второго титранта и получает данные от детектора для обнаружения первой конечной точки титрования для реакции между первым аналитом и первым титрантом и определения концентрации первого аналита в первой конечной точке титрования и обнаружения второй конечной точки титрования для реакции между вторым аналитом и вторым титрантом и определения концентрации второго аналита во второй конечной точке титрования. Также раскрывается способ количественного определения концентрации первого целевого аналита и концентрации второго целевого аналита в потоке пробы. Группа изобретений обеспечивает эффективное и надежное автоматизированное титрование для различных целевых аналитов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

1. Автоматизированная система титрования, содержащая:

реакторный коллектор, содержащий кондиционирующий коллектор и второй смеситель жидкости, при этом реакторный коллектор сообщается по текучей среде с источником пробы и источником титранта для смешивания непрерывно текущего и обновляемого потока пробы, содержащего неизвестную концентрацию первого аналита с первым титрантом и неизвестную концентрацию второго аналита со вторым титрантом;

насос для пробы, сообщающийся по текучей среде с источником пробы и реакторным коллектором, непрерывно закачивающий поток пробы из источника пробы в реакторный коллектор через вход потока пробы;

насос для первого титранта, сообщающийся по текучей среде с источником первого титранта и реакторным коллектором, для закачки первого титранта в реакторный коллектор через вход первого титранта для контакта с непрерывно текущим и обновляемым потоком пробы;

насос для второго титранта, сообщающийся по текучей среде с источником второго титранта и реакторным коллектором, для закачки второго титранта в реакторный коллектор через вход второго титранта для контакта с непрерывно текущим и обновляемым потоком пробы;

многоволновый детектор, сообщающийся по текучей среде с реакторным коллектором, для обнаружения первой конечной точки титрования реакции между первым аналитом и первым титрантом и для обнаружения второй конечной точки титрования реакции между вторым аналитом и вторым титрантом, причем детектор расположен ниже по потоку от входов первого и второго титрантов и находится на расстоянии от входов первого и второго титрантов; и

контроллер, коммуникативно связанный с насосом для пробы, насосом для первого титранта, насосом для второго титранта и детектором,

при этом кондиционирующий коллектор содержит первый смеситель жидкости, и кондиционирующий коллектор расположен ниже по потоку от входа потока пробы, при этом вход первого титранта и вход второго титранта расположены ниже по потоку от кондиционирующего коллектора и выше по потоку от второго смесителя жидкости, а второй смеситель жидкости расположен выше по потоку от детектора,

при этом контроллер управляет насосом для пробы для установки непрерывной скорости потока пробы, управляет насосом для первого титранта для установки скорости потока первого титранта, управляет насосом для второго титранта для установки непрерывной скорости потока второго титранта и получает данные от детектора для обнаружения первой конечной точки титрования для реакции между первым аналитом и первым титрантом и определения концентрации первого аналита в первой конечной точке титрования и обнаружения второй конечной точки титрования для реакции между вторым аналитом и вторым титрантом и определения концентрации второго аналита во второй конечной точке титрования.

2. Автоматизированная система титрования по п. 1, дополнительно содержащая:

насос для третьего титранта для закачки третьего титранта в реакторный коллектор для контакта с потоком пробы;

при этом многоволновой детектор дополнительно обнаруживает третью конечную точку титрования реакции между третьим аналитом и третьим титрантом, причем контроллер дополнительно коммуникативно связан с насосом для третьего титранта, и контроллер дополнительно управляет насосом для третьего титранта для установки скорости потока третьего титранта и получает данные от детектора для определения третьей конечной точки титрования для реакции между третьим аналитом и третьим титрантом и определения концентрации аналита в третьей конечной точке титрования.

3. Автоматизированная система титрования по п. 1 или 2, в которой многоволновый детектор имеет возможность обнаруживать сигналы в диапазоне от ультрафиолетового до видимого света.

4. Автоматизированная система титрования по п. 3, в которой многоволновый детектор представляет собой спектрометр.

5. Автоматизированная система титрования по п. 1 или 2, в которой реакторный коллектор дополнительно содержит 4-ходовой клапан на входе первого титранта и входе второго титранта, который расположен ниже по потоку от кондиционирующего коллектора и выше по потоку от второго смесителя жидкости.

6. Автоматизированная система титрования по п. 1 или 2, в которой кондиционирующий коллектор дополнительно содержит клапан на входе кондиционирующего реагента, который расположен выше по потоку от первого смесителя жидкости, и первый смеситель жидкости, расположенный выше по потоку от входа первого титранта и входа второго титранта.

7. Автоматизированная система титрования по п. 1 или 2, причем система дополнительно содержит источник кондиционирующего реагента, сообщающийся по текучей среде с насосом для кондиционирующего реагента и кондиционирующим коллектором для закачки кондиционирующего реагента из источника кондиционирующего реагента в кондиционирующий коллектор для смешивания с потоком пробы.

8. Автоматизированная система титрования по п. 7, в которой источник кондиционирующего реагента содержит буфер pH, катализатор реакции, химический индикатор, секвестрант, поверхностно-активное вещество, модифицирующую проводимость соль, реагент ионной пары или химикат на биологической основе.

9. Автоматизированная система титрования по п. 8, в которой источник кондиционирующего реагента содержит йодид калия, серную кислоту, уксусную кислоту, индикатор крахмала или молибдат аммония.

10. Автоматизированная система титрования по п. 9, в которой насос для кондиционирующего реагента дополнительно содержит насос для первого кондиционирующего реагента, сообщающийся по текучей среде с источником первого кондиционирующего реагента и кондиционирующим коллектором для перекачивания первого кондиционирующего реагента и источником второго кондиционирующего реагента, и насос для второго кондиционирующего реагента, сообщающийся по текучей среде с кондиционирующим коллектором для перекачивания второго кондиционирующего реагента, при этом первый кондиционирующий реагент представляет собой иодид металла, а второй кондиционирующий реагент представляет собой индикатор.

11. Автоматизированная система титрования по п. 8, в которой контроллер коммуникативно соединен с насосом для кондиционирующего реагента и выполнен с возможностью управления насосом для кондиционирующего реагента для установки скорости потока кондиционирующего реагента, вводимого в поток пробы.

12. Автоматизированная система титрования по п. 1 или 2, в которой вход первого титранта и вход второго титранта находятся в одной и той же точке реакторного коллектора.

13. Автоматизированная система титрования по п. 1 или 2, в которой поток пробы протекает от источника пробы через насос для пробы, через вход потока пробы в реакторный коллектор, через реакторный коллектор и в детектор.

14. Способ количественного определения концентрации первого целевого аналита и концентрации второго целевого аналита в потоке пробы, выполняемый автоматизированной системой титрования по п. 1, включающий:

непрерывно текущий и непрерывно обновляемый поток пробы в анализатор, содержащий реакторный коллектор и многоволновой детектор;

количественное определение концентрации первого целевого аналита путем непрерывного добавления первого титранта в анализатор и установки изменения концентрации первого титранта посредством изменения концентрации первого титранта путем увеличения или уменьшения скорости потока первого титранта; и

обнаружение первой конечной точки титрования для реакции между первым целевым аналитом в потоке пробы и первым титрантом в заданном диапазоне концентраций первого целевого аналита;

количественное определение концентрации второго целевого аналита путем непрерывного добавления второго титранта в анализатор и установки изменения концентрации второго титранта посредством изменения концентрации второго титранта путем увеличения или уменьшения скорости потока второго титранта в заданном диапазоне; и

обнаружение второй конечной точки титрования для реакции между вторым целевым аналитом в потоке пробы и вторым титрантом в заданном диапазоне концентраций второго целевого аналита.

15. Способ по п. 14, дополнительно включающий:

обнаружение первой конечной точки титрования с применением многоволнового детектора, который находится на расстоянии от точки добавления первого титранта, и расчет концентрации первого титранта с применением расстояния между детектором и точкой добавления первого титранта, скорости потока первого титранта и объема системы, и

обнаружение второй конечной точки титрования с применением многоволнового детектора, который находится на расстоянии от точки добавления второго титранта, и расчет концентрации второго титранта с применением расстояния между детектором и точкой добавления второго титранта, скорости потока второго титранта и объема системы.