Desenvolupament danalitzadors automàtics per a la monitorització de processos industrials i mediambientals
- Autores: Mariona Massana i Aiguadé
- Directores de la Tesis: Julián Alonso Chamarro (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2006
- Idioma: catalán
- Tribunal Calificador de la Tesis: Salvador Alegret Sanromà (presid.), Antonio Florido Perez (secret.), Francisco Javier Lafuente Sancho (voc.), Santiago Hernández Cassou (voc.), Manel Poch Espallargas (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
Actualment, és necessari disposar dinformació útil i en temps real per al desenvolupament sostenible en diversos camps. La monitorització és una eina eficaç per a la caracterització de processos industrials i mediambientals, i comprèn un conjunt de tasques aplicades amb la finalitat dobtenir informació qualitativa i quantitativa de paràmetres indicadors dun procés. Les tendències actuals en la monitorització són utilitzar tècniques analítiques i/o sistemes de transducció que subministrin informació ràpida, fiable i representativa sobre lestat real del procés. Per això, cal apropar la instrumentació al procés i minimitzar la intervenció humana. Així doncs, els dispositius de mesura utilitzats han doferir selectivitat suficient, sensibilitat adequada, temps de resposta ràpid i llargs períodes operatius sense supervisió.
El disseny danalitzadors de procés basats en metodologies de flux continu i sensors electroquímics (potenciomètrics) com a detectors permetrien resoldre molts dels problemes existents derivats del mesurament directe en un procés complex i subministrarien informació de tipus químic en temps real. Aquests equips conjugarien les avantatges derivades de la integració del procediment analític que aporten els sensors químics potenciomètrics amb la simplificació en termes dautomatització, pretractament de mostra i funcionament autònom que aporten les metodologies de flux continu.
La tesi presentada semmarca dintre de diferents projectes de desenvolupament i transferència tecnològica i estableix les bases daplicabilitat dels sensors químics potenciomètrics en termes de fiabilitat de la informació obtinguda i robustesa en llargs períodes de monitorització.
Els resultats presentats han permès la monitorització dun procés industrial de preparació disocianurat sòdic desenvolupant un sistema en flux que incorpora un ESI (elèctrode selectiu dions) de membrana amb portador mòbil carregat selectiu a monohidrogenisocianurat. Daltra banda, sha desenvolupat un analitzador automàtic de nitrat basat en la tècnica danàlisi per injecció en flux continu (FIA) i un dispositiu sensor selectiu a ió nitrat per a la determinació daquest paràmetre en letapa de nitrificació duna planta pilot de tractament daigües residuals industrials. Per al mateix procés, sha desenvolupat un analitzador per a la monitorització de nitrit basat en una detecció colorimètrica de la reacció de Griess-Ilosvay. Lautomatització del procediment sha dut a terme amb la tècnica FIA i integra una etapa de difusió gasosa per eliminar els problemes derivats de la mesura colorimètrica directa. Finalment, sha desenvolupat un sistema semiautomàtic danàlisi de fangs residuals per a la determinació indirecta de sulfur dhidrogen. Aquest sistema integra una cel·la de pervaporació com a sistema dextracció danalits volàtils. Desprès de letapa de pervaporació, la determinació de lió sulfur es duu a terme de forma contínua mitjançant un elèctrode selectiu dions.
______________________________________________________________ Nowadays, it is necessary to have useful information at real time for a sustainable development in different areas. Monitoring is a powerful tool for the industrial and environmental processes characterization and includes a set of tasks focused on the obtaining of qualitative and quantitative information of key process parameters. Monitoring approaches tend to use analytical techniques and/or transduction systems to afford feasible and real-time information about the process status. Therefore, it is necessary to situate the analysers in process stream and to minimize human intervention. Consequently, these devices have to provide enough selectivity, suitable sensitivity, short response time and to operate reliably over long periods of time without supervision.
The process analysers based on flow continuous techniques and electrochemical sensors (potentiometric transduction) as detectors avoid most of the existing problems due to the direct measurements in complex processes and the obtaining of chemical information at real time. This instrumentation combines the advantage of the analytical procedure integration provided by chemical sensors and the simplicity in terms of automation, sample pre-treatment and unattended operation offered by continuous flow methodologies.
The thesis presented is enclosed in different development and technological transfer projects and it establishes the applicability of potentiometric chemical sensors in terms of information reliability and robustness in long monitoring time.
The results presented have allowed the monitoring of isocyanurate sodium manufacturing process by developing a flow continuous method which integrates an ISE (ion selective electrode) based on ion-exchanged carrier selective to monohidrogenisocyanurate. On the other hand, it has been developed an automatic analyser based on the flow injection analysis technique (FIA) and a chemical sensor selective to nitrate for the determination of this parameter in a nitrification stage from a pilot Waste Water Treatment Plant. For the same process, an automatic analyser for the nitrite monitoring based on the Griess-Ilosvay colorimetric reaction has been set up. The automation of the procedure has been carried out by FIA and it integrates a gas diffusion step to eliminate the problems due to the direct colorimetric method. Finally, it has been developed a semiautomatic analysis system for the indirect determination of hydrogen sulphide in sludge. This system integrates a pervaporation module to remove volatile analytes. After pervaporation, the detection of sulfide ion has been carried out continuously by means of an ion selective electrode.
