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“MERCOSUR y Chile/MA2-2008620-Q003-0127-PA”

2.1 Recomendaciones generales para mejorar la calidad de las mediciones.

CENTRO NACIONAL DE METROLOGIA

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Presenta: Q.F.B. Alicia Guevara Hernández.

[email protected]

620-Q003-0127-PA

División Metrología de Materiales Metálicos

Noviembre 2008

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Temas

� Recomendaciones generales

� Recomendaciones para espectrometría de absorción atómica con atomización por flama (EAAF).

� Recomendaciones para espectrometría de absorción atómica con atomización por generador de hidruros

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atómica con atomización por generador de hidruros (EAA-GH).

� Recomendaciones para espectrometría de absorción atómica con atomización por generador de vapor frío (EAA-VF).

� Discusión general.

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Proceso de Calificación de equipo (CE)

El proceso total de aseguramiento de que un instrumento es adecuado para el uso propuesto y que su

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el uso propuesto y que su funcionamiento está de acuerdo a las especificaciones establecidas por el usuario y por el proveedor.

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Calificación del Diseño

(CD)

Define las especificaciones funcionales y

operacionales del instrumento, y detalla las

decisiones conscientes en la selección del

proveedor.

Calificación de Instalación

(CI)

Establece que el instrumento es recibido de acuerdo

a como se diseñó y especificó, que está

adecuadamente instalado en el ambiente que se

seleccionó, y que es apropiado para la operación del

instrumento.

Proceso de Calificación de equipo (CE)

instrumento.

Calificación Operacional

(CO)

El proceso en donde se demuestra que un

instrumento funcionará de acuerdo a la

especificación operacional en el ambiente

seleccionado.

Calificación del

Funcionamiento (CF)

El proceso en donde se demuestra que un

instrumento funciona de acuerdo a la especificación

adecuada para su uso rutinario.

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Espectrometría de absorción atómica con atomización por flama

Principio

Una muestra es aspirada y llevada a una flama y atomizada. Un hazde luz es dirigido a través de una celda donde la muestra esatomizada y posteriormente es dirigida a través de unmonocromador y un detector (tubo fotomultiplicador) que midela cantidad de luz absorbida por el elemento atomizado en laflama.

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flama.La cantidad de energía absorbida en esta longitud de ondacaracterística es proporcional a la concentración del elemento enla muestra sobre un intervalo limitado de la concentración deacuerdo a la ley de Lambert -Beer.

Debido a que cada elemento tiene su propia y característicalongitud de onda, es utilizada una lámpara compuesta por esteelemento, lo cual hace este método libre de interferenciaespectrales.

5

� Puede ser calculada con la ecuación:

CC= Concentración del MRC (4mg/L) x 0,0044

Absorbancia del MRC (4mg/L)

� Los valores de concentración característica para cada elemento en la longitud de onda principal que es

Concentración característica

20076

elemento en la longitud de onda principal que es proporcionada dada por el proveedor del equipo.

� Conociendo los valores de sensibilidad, esto permite al operador predecir el intervalo de absorbancia, el cual será observado para un intervalo de concentración del elemento de interés.

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Pasos

– Se empleará la lámpara de cobre.

– Se indicará la longitud de onda de 324,8 nm, slit y mA .correspondientes y permitiendo un tiempo de calentamiento

– El tiempo de integración será el que se empleé normalmente en el análisis.

– Encienda la flama y permita un calentamiento de 10 minutos, aspirando agua.

– Introduzca el capilar en la disolución de 4 mg/L de Cu, tome 10 lecturas.

– Substituya el valor en la fórmula siguiente:


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CC= Concentración del MR (4 mg/L) x 0,0044

Absorbancia del MR (4 mg/L)

Criterio de aceptación– Tomado de tablas =0,077 mg/L con ± 20 %– valor máximo 0,0924– valor mínimo 0,0616

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Recomendaciones:

� Determinar la concentración característica antes

de iniciar las mediciones de las muestras.


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de iniciar las mediciones de las muestras.

� Con los datos obtenidos prepare una carta de

control.

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Carta de Control del Espectrofotómetro de

Absorción Atómica (Llama)

0.07

0.075

0.08

0.085

0.09

0.095

0.1

Concentració

n (m

g/k

g)

9

0.055

0.06

0.065

0.07

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Días

Concentració

n (m

g/k

g)

Mediciones + 20% Tolerancia recomendada. - 20% Tolerancia recomendada.

Concentración Característica. Lim. Control sup. Lim. Control inf.

Lim. Confianza sup. Lim. Confianza inf.

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� Aplicar las buenas prácticas de laboratorio y de medición.

� Conservar los MRC de acuerdo a las condiciones de temperatura recomendadas en el certificado.

� En la preparación de las disoluciones empleada en los puntos de la curva calibración, igualar la matriz con la de la muestra.

� Emplear materiales de referencia certificados.

� Validar los métodos.

Recomendaciones Generales

� Validar los métodos.

� Si es necesario hacer alguna dilución de la muestra considerar lo siguiente:

– Transferir en un recipiente el volumen necesario para tomar la alícuota y desechar el sobrante, nunca regresarlo a la botella.

– No tomar alícuotas menores a 5 mL, utilizar material de vidrio calibrado.

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Recomendaciones generales EAAF

1. Identificar y mantener bajo control todas las interferencias.

2. Optimización del sistema de introducción de muestra, quemador,

nebulizador, flama.

4. Medir dentro del intervalo de absorbancia del intervalo de trabajo.

5. Determine el tiempo de integración adecuado.

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5. Determine el tiempo de integración adecuado.

6. Seleccione las concentraciones adecuadas para mejor exactitud.

7. Prepare adecuadamente las muestras, blancos, materiales de referencia

para la calibración analítica y control.

8. Incluir en la secuencia de medición materiales de referencia de control.

9. Mantener el equipo dentro de un programa de mantenimiento.

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Recomendaciones para la medición por

EAA-GH

� Permitir el calentamiento de la lámpara hasta obtener la máximaenergía.

� Verificar la limpieza de las ventanas de la celda de cuarzo, en caso deestar sucias limpiarlas con agua destilada y secar al aire o connitrógeno.

� Contar con un juego de accesorios (chemifold, tubería y celda decuarzo etc.) para las mediciones realizadas con NaBH como agente

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cuarzo etc.) para las mediciones realizadas con NaBH4 como agentereductor.

� Alinear la mantilla de calentamiento de forma que se obtenga lamínima absorbancia al momento de colocar la celda de cuarzo, el valormáximo para esta absorbancia está dado en el manual del equipo. Sino se obtiene este valor, es posible que sea necesario acondicionar lacelda de cuarzo (revisar las recomendaciones en el manual delinstrumento).

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EAA-GH

� En el sistema de inyección de flujo, es importante verificar el buenestado de las mangueras.

� Optimizar el flujo de las disoluciones acarreadora (HCl 10 %) yreductora (NaBH4 2 % en NaOH 0,05 %) de acuerdo al manual delequipo. Optimizar el flujo de argón necesario para obtener la mejorseñal del analito.

En el bloque de separación gas líquido del sistema de inyección de

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� En el bloque de separación gas líquido del sistema de inyección deflujo es importante cambiar el filtro cada vez que se requiera.

� La manguera usada para introducir la muestra a la celda de cuarzodebe estar perfectamente seca sin gotas adheridas en su interior.

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EAA-GH

� En el sistema de inyección de flujo, es importante verificar el buen estadode las mangueras.

� Optimizar el flujo de las disoluciones acarreadora (HCl 10 %) y reductora(NaBH4 2 % en NaOH 0,05 %) de acuerdo al manual del equipo.Optimizar el flujo de argón necesario para obtener la mejor señal delanalito.

200714

� En el bloque de separación gas líquido del sistema de inyección de flujoes importante cambiar el filtro cada vez que se requiera.

� La manguera usada para introducir la muestra a la celda de cuarzo debeestar perfectamente seca sin gotas adheridas en su interior.

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Recomendaciones para la medición

de As por EAA-GH

� Es necesario realizar una pre-reducción del As(V) a As(III), como parte críticase considera el tiempo de pre-reducción.

� El reactivo más utilizado para este fin es el yoduro de potasio (KI) y se recomienda utilizarlo con ácido ascórbico para prevenir la oxidación por el aire del yoduro a triyoduro. El KI solo puede reducir al arsénico en un medio acido fuerte, lo cual se asegura adicionando ácido clorhídrico concentrado.

As5+ + I¯ → As3

+ + I+

� Para la pre-reducción se recomienda tomar una alícuota de la muestra yponerla en contacto con 10 mL de una disolución que contenga KI al 5 % y

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� Para la pre-reducción se recomienda tomar una alícuota de la muestra yponerla en contacto con 10 mL de una disolución que contenga KI al 5 % yácido ascórbico al 5 % y adicionar 10 mL de HCl concentrado. Se recomiendadejar en reposo esta mezcla durante 24 h y aforar con agua.

� En el desarrollo de nuestra metodología observamos que 5 horas essuficiente tiempo para pre-reducir la muestra en una concentración de 10µg/kg; sin embargo para efecto práctico de la medición empleamos un tiempode 24 horas.

� La etapa de pre-reducción debe realizarse en la muestra, en el material dereferencia de control y en las disoluciones de calibración.

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Recomendaciones para la medición de

As por EAA-GH

� Es necesario realizar una pre-reducción del As(V) a As(III) para que selleve a cabo la formación del hidruro. Como parte crítica se considera eltiempo de pre-reducción.

� Para la pre-reducción se recomienda tomar una alícuota de la muestra yponerla en contacto con 10 mL de una disolución que contenga KI al 5 %y ácido ascórbico al 5 % y adicionar 10 mL de HCl concentrado. Serecomienda dejar en reposo esta mezcla durante 24 h y aforar con agua.

En el desarrollo de nuestra metodología observamos que 5 horas es

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� En el desarrollo de nuestra metodología observamos que 5 horas essuficiente tiempo para pre-reducir la muestra en una concentración de 10µg/kg; sin embargo para efecto práctico de la medición empleamos untiempo de 24 horas.

� La etapa de pre-reducción debe realizarse en la muestra, en el materialde referencia de control y en las disoluciones de calibración.

� Se recomienda cuantificar utilizando el método de interpolación entre dospuntos para la calibración analítica.

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As por EAA-GH

� Para generar el hidruro de arsénico (AsH3) que es una especie más volátilque el As3+, se utilizó el borohidruro de sodio al 0,2 % con hidróxido desodio al 0,05 %, esta reacción se realiza inmediatamente antes de lamedición, utilizando para este fin el sistema de análisis por inyección de flujo(FIAS) donde se utiliza como carrier ácido clorhídrico al 10 % , la reacciónque se tienes es:

As3+ + 3BH4 + 3H+ → AsH3 + 4BH3

BH3 +3H2O → H3BO3 +3H2

� Permitir el calentamiento de la lámpara hasta obtener la máxima energía.

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� Verificar la limpieza de las ventanas de la celda de cuarzo, en caso de estarsucias limpiarlas con agua destilada y secar al aire o con nitrógeno.

� Contar con un juego de accesorios (chemifold, tubería y celda de cuarzo etc.)para las mediciones realizadas con NaBH4 como agente reductor.

� Alinear la mantilla de calentamiento de forma que se obtenga la mínimaabsorbancia al momento de colocar la celda de cuarzo, el valor máximo paraesta absorbancia está dado en el manual del equipo. Si no se obtiene estevalor, es posible que sea necesario acondicionar la celda de cuarzo (revisarlas recomendaciones en el manual del instrumento).

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As por EAA-GH

0, 2 0 00, 2 5 00, 3 0 00, 3 5 00, 4 0 0Uabs200718 620-Q003-0127-PA

32 410 , 4 5 2 450, 0 0 00, 0 5 00, 1 0 00, 1 5 0U

T ie m p o d e p r e r e du c c i ón e n h o r a s

AS- EAAF-GH-experimentos.xls

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EAA-GVF

� Permitir el calentamiento de la lámpara hasta obtener la máximaenergía.

� Verificar la limpieza de las ventanas de la celda de cuarzo, en caso deestar sucias limpiarlas con agua destilada y secar al aire o connitrógeno.

� Contar con un juego de accesorios (chemifold, tubería y celda decuarzo etc.) para las mediciones realizadas con cada agente reductor.

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cuarzo etc.) para las mediciones realizadas con cada agente reductor.

� Alinear la mantilla de calentamiento de forma que se obtenga lamínima absorbancia al momento de colocar la celda de cuarzo, el valormáximo para esta absorbancia está dado en el manual del equipo. Sino se obtiene este valor, es posible que sea necesario acondicionar lacelda de cuarzo (revisar las recomendaciones en el manual delinstrumento).

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EAA-GVF

� En el sistema de inyección de flujo, es importante verificar el buenestado de las mangueras.

� Optimizar el flujo de las disoluciones acarreadora y reductora deacuerdo al manual del equipo. Optimizar el flujo de argón necesariopara obtener la mejor señal del analito.


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� La manguera usada para introducir la muestra a la celda de cuarzodebe estar perfectamente seca sin gotas adheridas en su interior.

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EAA-GVF

� En el sistema de inyección de flujo, es importante verificar el buen estadode las mangueras.

� Optimizar el flujo de las disoluciones acarreadora (HCl 10 %) y reductora(NaBH4 2 % en NaOH 0,05 %) de acuerdo al manual del equipo.Optimizar el flujo de argón necesario para obtener la mejor señal delanalito.

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� En el bloque de separación gas líquido del sistema de inyección de flujoes importante cambiar el filtro cada vez que se requiera.

� La manguera usada para introducir la muestra a la celda de cuarzo debeestar perfectamente seca sin gotas adheridas en su interior.

� Evitar la acumulación de vapor de agua en la celda de cuarzo

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EAA-GVF

� Se recomienda el uso de material de vidrio para lapreparación de las disoluciones intermedias para loscalibrantes las muestras.

� Se sugiere el uso de algún agente oxidante con el fin deestabilizar el mercurio, alguno puede ser el dicromato depotasio.

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potasio.

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En ICPAES, pueden existir diferentes factores que influyen en lavariabilidad de los resultados, los cuales pueden minimizarse de lasiguiente manera:

1. Revisar y mantener en buenas condiciones el sistema deintroducción de muestra.

2. Revisar el plasma: “solid plasma”, se llama así cuando no tieneel canal central, lo que implica que hay una fuga debido a:

– Fugas en el gas acarreador del nebulizador.


ICPAES

23

– Fugas en el gas acarreador del nebulizador.

– Posible bloqueo en el nebulizador o en el tubo inyector de la antorcha.

– Insuficiente presión en el drenaje de la cámara de spray.

3. Verificar que la calidad del argón sea la adecuada y no estécontaminado con algún hidrocarburo.

4. Hacer pruebas de fugas para el argón:

– Presurizar la línea y cerrar las llaves y esperar (la presión deberámantenerse)

– Evaluar el nebulizador con disolución jabonosa libre de fosfatos.

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Evaluación del desempeño instrumental:

1. Preparar una disolución multielemental y medirla.• Por ejemplo Mn, Fe y Cd.

2. Suponiendo que la señal esperada para cada uno de ellos es 14000, 37000 y 25000 cps respectivamente.

3. Si obtiene menor intensidad en todos los elementos medidos, posiblemente se tiene un problema en la introducción de muestra, revisar:


ICPAES

24

medidos, posiblemente se tiene un problema en la introducción de muestra, revisar:

4. Tubería.• Velocidad de la bomba peristáltica es incorrecta.

• El nebulizador está parcialmente obstruido.

• Argón no es el adecuado.

• Problema en la radiofrecuencia.

5. Si sólo dos de ellos se mantienen, puede deberse a la preparación.

6. Si todos incrementan la señal, pudo haberse contaminado con hidrocarburos.

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Optimización del método de medición:

Si va a realizar una medición simultánea de los analitos debe tener

en cuenta lo siguiente:

– Los parámetros optimizados (flujo de nebulizador, flujo de gas auxiliar, radiofrecuencia, velocidad de la bomba peristáltica, etc.) serán los mismos para todos los analitos a medir.

– Optimice de acuerdo a las características de los elementos


ICPAES

25

– Optimice de acuerdo a las características de los elementos manteniendo la radiofrecuencia con las condiciones recomendadas.

– Ajuste el flujo de nebulización y del gas auxiliar. Deje al final la velocidad de la bomba peristáltica.

– Por cada parámetro que ajuste, revise que no afecte demasiado la señal del ruido de fondo (background) y a la señal de los elementos a medir, recuerde que se pueden ajustar los parámetros y benefician a unos elementos pero a otros no.

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Optimización del método de medición:

� La finalidad es trabajar con bajo ruido de fondo para todoslos analitos a medir optimizando los parámetros descritosanteriormente.

� Revise continuamente con un blanco reactivo las señales


ICPAES

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� Revise continuamente con un blanco reactivo las señalesobtenidas.

� Evalúe el intervalo lineal y el límite de detección.

� Permita un tiempo razonable de estabilización del equipoa partir de que se enciende, aproximadamente 2 horas.Esto deberá ser evaluado por el usuario.

620-Q003-0127-PA26


ICP-AES-GH

� Permitir un tiempo razonable de estabilización del equipo a partir de que se enciende, aproximadamente 2 horas.

� Realizar el paso de pre reducción donde aplique.

� Optimizar los parámetros de medición considerando: la radiofrecuencia, la velocidad de la bomba, el flujo de nebulización y del gas auxiliar. Hasta encontrar la intensidad máxima del pico con baja señal por ruido de fondo.

� Recomendaciones para la preparación del blanco reactivo: utilizar una concentración de HCl lo más baja posible.

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concentración de HCl lo más baja posible.

� Preparar el borohidruro de sodio estabilizado con hidróxido de sodio cada día de medición. Preferentemente filtrar la disolución y colocarla en un baño ultrasónico por 3 minutos para eliminar un poco el burbujeo.

� Durante la medición verificar constantemente el correcto drenado de los residuos.

� Ajustar y optimizar la velocidad de la bomba para la introducción de la muestra

620-Q003-0127-PA27


por EAA-HG

Un horno de grafito calienta la muestra a fin de desolvatarla y

atomizarla para medir la cantidad de analito presente en la

muestra; la alícuota de la muestra es consumida totalmente en

segundos en un proceso que involucra las siguientes etapas:

Secado Se evapora el disolvente de la muestra quedando la sal.

El tiempo depende del volumen de la muestra

200728

Pirólisis La materia orgánica se oxida, quedando los metales.

También se eliminan otras especies que pudieran

causar interferencias como: NO2-, NO3-, PO4-3, SO4

-2 etc.

Atomización Volatilización completa del elemento del interés

Limpieza Evitar adherencias de residuos en el tubo de grafito

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Puntos críticos para la medición por la

técnica de EAA-HG

1. Identificar y mantener bajo control todas las interferencias.

2. Seleccionar el modificador de matriz adecuado.

3. Permitir el calentamiento de la lámpara hasta la máxima energía.

2007

4. Optimizar el sistema de introducción de muestra en dentro del tubo de grafito.

5. Medir dentro del intervalo lineal de absorbancia recomendado.

6. Optimizar la rampa de temperatura de pirolisis y atomización.

7. Evaluar la masa característica del elemento a medir.

620-Q003-0127-PA29

Principio: La colorimetría es una técnica instrumental que tiene porobjeto determinar la absorción de luz visible por una muestra,que puede ser una sustancia pura o bien una mezcla odisolución.

Para ello se utiliza un instrumento constituido por los siguientes

elementos:

� Fuente de radiación (luz blanca)


por colorimetría

200730

� Fuente de radiación (luz blanca)

� Sistema dispersivo (rendijas de entrada y salida, y red de

difracción)

� Detector (fototubo que transforma la señal luminosa en una

señal eléctrica)

� Sistema de medida de la absorción, una vez amplificada

(convertidor analógico o digital).

620-Q003-0127-PA30


por colorimetría

• Utilizar blancos similares a la matriz de la muestra.

• Utilizar materiales de referencia certificados para preparar lacurva de calibración analítica ya que a partir de esta, se asignael valor a las muestras.

• Utilizar materiales de referencia como control en el proceso demedición para evaluar el desempeño del método,comportamiento del equipo y la aptitud técnica del analista.

Verificar el material volumétrico.

200731

• Verificar el material volumétrico.

• Trabajar dentro del intervalo de absorbancia de la curva decalibración analítica para evitar extrapolar para obtener laconcentración de la muestra.

• Verificar que la celda del equipo no esté sucia o rayada al hacerlas mediciones, lo cual genera interferencia en el paso del hazde luz.

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Bibliografía

� “Guidance on Equipment Qualification of Analytical Instruments: High

Performance Liquid Chromatography (HPLC)”. LGC/ VAM. 1998/026.2

� ”Guía Sobre la Calificación de equipo de instrumentos analíticos” basado

en el documento “The Development and application of Guidance on

Equipment Qualification of Analytical Instruments”, P. Bedson and M.

Sargent, Laboratory of the Government Chemist. 1996”

620-Q003-0127-PA620-Q003-0127-PA

32

� Analytical Methods for Atomic Absorption Spectroscopy. Perkin Elmer

manual. Sep 1996.

� Charles B. Boss. Concepts, instrumentation and techniques in inductively

coupled plasma optical emission espectrometry 1997 Perkin Elmer

corporation.

2.1 recomendaciones generales para mejorar la calidad de ... · pdf file“mercosur y...

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