Nitơ là một nguyên tố phổ biến, tồn tại dưới dạng nitơ hữu cơ, chủ yếu có trong protein, peptid, axit nucleic, nước tiểu, nhiều loại vật liệu hữu cơ tổng hợp và nitơ vô cơ với các dạng thường gặp là nitrat (NO3), nitrit (NO2) và ammoniac (NH3).
Máy phân tích nitơ được sử dụng trong nhiều ngành như sản xuất chất hóa học, dược phẩm, thực phẩm, hóa dầu, nông nghiệp và khoa học môi trường. Phân tích nitơ có ba ứng dụng chính: quan trắc môi trường nước, đất và các dòng chảy; xác định protein trong thực phẩm; xử lý và kiểm tra vật liệu và các chất hóa học.
Máy phân tích nguyên tố (N, S, Cl) (nguồn: cosaxentaur.com)
Ứng dụng:
– Trong lĩnh vực quan trắc môi trường: Nitơ là một thành phần dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng của cây trồng. Ni tơ có trong phân bón hay nước thải công nghiệp từ ngành công nghiệp làm lạnh và sản xuất các hợp chất chứa ni tơ. Các nguồn ni tơ này có thể đi vào môi trường nước làm tăng mức độ ni tơ trong nước, thúc đẩy sự phát triển của thực vật dưới nước, gây ảnh hưởng tới môi trường sống của các loài sinh vật thủy sinh do cạn kiệt oxy. Mức độ nitơ trong nước uống cao cũng nguy hiểm cho sức khỏe con người.
– Trong việc định tính, định lượng protein: nitơ hữu cơ là thành phần cơ bản của axit amin – đơn vị cơ bản tạo nên protein nên phân tích nitơ hữu cơ thường được dùng để xác định hàm lượng protein trong thực phẩm, đồ uống, cây trồng và thức ăn cho động vật.
– Trong việc xử lý và kiểm soát chất lượng: Mức độ nitơ và các thành phần khác (C, H, O, S), là căn cứ để kiểm tra chất lượng và các đặc tính của sắt, thép và các kim loại khác.
Các phương pháp thử nghiệm
Tổng Nitơ Kjeldahl (TKN) là phương pháp truyền thống để xác định nitơ vô cơ và hữu cơ. Phương pháp này dùng axít để xử lý mẫu, chuyển nitơ hữu cơ thành amoniac và sau đó định lượng bằng phương pháp đo màu hoặc chuẩn độ. Phương pháp TKN không tốn kém và dễ thực hiện nhưng lâu (vài giờ), phải xử lý chất thải hóa học sau phân tích và độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào kinh nghiệm của người thực hiện. Hiện nay, các tổ chức ra quy định quốc tế đề xuất phương pháp Dumas an toàn (vì không sử dụng thêm hóa chất nào) và nhanh chóng hơn (vài phút). Trong phương pháp này, việc ôxi hóa mẫu được thực hiện bằng cách đốt ở nhiệt độ cao và định lượng dựa trên phát quang hóa học hoặc dẫn nhiệt. Phương pháp này có thể được tự động hóa hoàn toàn, phù hợp với các phòng thí nghiệm cần phân tích liên tục.
Hệ thống phân tích Kjedahl tự động (nguồn: neutecgroup.com)
Những yếu tố cần xem xét khi mua máy phân tích nitơ
Khi mua máy phân tích, cần xem xét loại mẫu phân tích (rắn, lỏng hay khí), có cần phân tích đa nguyên tố hay không và thiết bị đó có phù hợp với hướng dẫn theo quy định không. Ngoài ra, các yếu tố chính khác cần xem xét là:
- Dải đo, giới hạn phát hiện và độ chính xác
- Tốc độ phân tích
- Khả năng tự động hóa
- Lượng mẫu phân tích
- Phần mềm xử lý dữ liệu
Nền mẫu: Hầu hết các máy phân tích nitơ được thiết kế để đo các mẫu rắn hoặc lỏng nhưng một số máy có thể đo đa năng: đất, bùn thải, nước thải, thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, thậm chí là dạng khí như các loại khí hóa lỏng LPG
Phân tích đa nguyên tố: Thông thường kết hợp phân tích nitơ với các nguyên tố khác, như cácbon, ôxi hay hyđrô. Một số máy phân tích được điều chỉnh có các tiện ích để phân tích thêm các nguyên tố khác.
Các qui định tiêu chuẩn: phân tích nitơ thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau nên khi lựa chọn máy cần căn cứ vào tiêu chuẩn hay qui định mà bạn cần áp dụng và thực hiện để lựa chọn máy phù hợp.
Dải đo, giới hạn phát hiện và độ chính xác: Dải đo, giới hạn phát hiện và độ chính xác khác nhau tùy theo lượng mẫu và có thể ở các mức ppm hoặc ppb, khối lượng trên gam hoặc phần trăm. Đối với các máy phân tích đa nguyên tố thì giới hạn phát hiện và độ chính xác của các nguyên tố khác nhau là khác nhau.
Tốc độ phân tích: Tốc độ phân tích nitơ phụ thuộc vào phương pháp được sử dụng, lượng mẫu và nhiệt độ đốt. Hầu hết các máy phân tích nitơ phải mất 3-4 phút cho mỗi lần phân tích. Các quá trình nạp mẫu và làm sạch sau phân tích sẽ ảnh hưởng đến kết quả.
Tự động hóa: có thể tự động hóa trong nhiều công đoạn, như đưa mẫu hay làm sạch tự động khi sử dụng liên tục hoặc hiệu chỉnh tự động khi vận hành từ xa (ví dụ tự động pha loãng mẫu khi vượt quá giới hạn đã cài đặt).
Lượng mẫu: mẫu được đo theo khối lượng đối với mẫu rắn và theo thể tích đối với mẫu lỏng và mẫu khí. Lượng mẫu rắn tiêu chuẩn là 1 g nhưng có thể dao động từ 1 mg tới 3g.
Phần mềm xử lý dữ liệu: Hầu hết các máy phân tích nitơ gồm có phần mềm ghi và phân tích kết quả. Hãy xem xét tính tiện dụng của phần mềm và xem nó có tương thích với hệ thống quản lý thông tin phòng thí nghiệm (LIMS) của bạn hay không.
Các yếu tố khác cần xem xét khi mua máy: Khi chọn mua máy phân tích, cần cân nhắc tới
– Chi phí đầu tư máy
– Chi phí hóa chất và các vật tư tiêu hao cho mỗi lần phân tích
– Chi phí bảo hành, bảo trì
– Chế độ bảo hành và hỗ trợ kỹ thuật từ nhà cung cấp
(nguồn: Labcompare.com)
