Zvyšování produktivity díky spolehlivé elementární analýze - případová studie

Element Material Testing Group je jedním z předních světových poskytovatelů služeb v oblasti testování, inspekce a certifikace. Element nabízí jeden z nejkomplexnějších rozsahů služeb testování materiálů dostupných v sektoru TIC (Testing, Inspection and Certification), který zahrnuje výběr materiálů, jejich použití, testování výkonnosti i analýzu příčin poruch.

S více než 9 000 zaměstnanci a 270 laboratořemi poskytuje Element své služby po celém světě 55 000 zákazníkům z různých odvětví, včetně letectví, energetiky, životního prostředí, průmyslu a biověd.

Laboratoř Element Edmonton je akreditována podle normy ISO 17025 a specializuje se na anorganickou analýzu. S trojicí systémů ICP-MS a pěti systémy ICP-OES provádí stanovení anorganických kovů v půdách a vodách. Typickými klienty jsou společnosti z ropného průmyslu, stavebnictví, zemědělství, komunálního vodárenství a mnohá další.

Alexsandra Robert je vedoucí vědecká pracovnice, která ve společnosti působí již 20 let a má více než 15 let zkušeností s analýzou metodou ICP. Analýzy ICP-MS prováděné v zařízení v Edmontonu se zaměřují především na stanovení úrovní kontaminace těžkými kovy v půdě a vodě.

Analýza půd a vod na obsah elementárních kontaminantů nebo minerálů se obvykle provádí buď pomocí optické emisní spektroskopie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES), nebo hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS), aby byly splněny různé analytické a regulační požadavky zákazníků. „Volba mezi ICP-OES a ICP-MS je z velké části řízena faktory, jako jsou požadované meze detekce, počet analytů, regulační pokyny a typ informací požadovaných našimi klienty,“ doplnila Alexsandra.

„Jako hlavní výrobní laboratoř společnosti Element v Albertě v současnosti každoročně analyzujeme více než 40 000 půd a 15 000 vod na obsah kovů.“
– Alexsandra Robert, vedoucí vědecká pracovnice, Element Material Testing Group

Vytížené analytické laboratoře mají obrovské pracovní zatížení a musí zajistit, aby svým cenným zákazníkům včas dodávaly spolehlivé výsledky. Alexsandra poznamenala: „Dosažení spolehlivých analytických výsledků s minimálním časem a zdroji je velmi důležité pro celkový úspěch každé analytické laboratoře.“

Systém Thermo Scientific™ iCAP™ MSX ICP-MS řízený softwarem Thermo Scientific™ Qtegra™ Intelligent Scientific Data Solution byl zařazen do instrumentálního portfolia laboratoře Element v Edmontonu a je využíván pro testování environmentálních vzorků, včetně podzemních, jezer­ních a povrchových vod a různých typů půd. Zatímco analýza vodných vzorků je poměrně přímá, půdní vzorky je nutné nejprve rozložit kyselinou pomocí mikrovlnného rozkladu nebo na horké desce před vlastní analýzou ICP-MS. Vzorky se obvykle ředí mimo přístroj pomocí ultračistého rozpouštědla, aby celkový obsah rozpuštěných pevných látek nepřekročil toleranci ICP-MS systémů. Alexsandra vysvětlila běžný postup environmentální laboratoře: „Pro laboratoře, které denně analyzují stovky vzorků, je offline ředění časově náročný a nákladný krok, který může vést k chybám a zároveň vyžaduje čas, manuální zásahy i drahé chemikálie a pomůcky.“

Thermo Fisher Scientific: iCAP™ MSX ICP-MS

Alexsandra, která má praktické zkušenosti s původními Thermo Scientific ICP-MS systémy a dalšími komerčně dostupnými přístroji, uvedla: „Jsem ohromena změnami v systému pro zavádění vzorku na iCAP MSX ICP-MS. Magnety na chlazené mlžné komoře jsou skvělé a umožňují snadno sledovat, zda nedochází k poruchám průtoku. Líbí se mi nové nastavení peristaltického čerpadla bez napínacích kolíků – žádné obavy o správné napětí a kapilára vydrží dvakrát déle než u srovnatelných přístrojů.“

Zavedení funkce easyAGD (argon gas dilution) umožňuje online ředění aerosolu vzorku při analýze komplexních matic, jako jsou odpadní vody nebo rozklady půd a sedimentů. Alexsandra poznamenala: „Líbí se mi systém AGD a souhlasím, že snižuje počet nutných offline ředění. Funkce LabBook-based internal cross-calibration je také skvělá pro rozšíření dynamického rozsahu. Kombinace těchto dvou vlastností umožňuje efektivnější analýzu kovů v rozkladech s vysokým obsahem kyselin.“

Díky těmto vylepšením umožňuje iCAP MSX ICP-MS analyzovat rozklady půdních vzorků bez dodatečného ředění kapalinou, které by jinak bylo nutné u ostatních ICP-MS systémů v laboratoři. Dodala také: 

„Věřím, že stabilita přístroje v průběhu času s různými matricemi vzorků se zlepšuje při použití AGD, což umožňuje méně rekalibrací a tedy rychlejší provoz. Také jsem zjistila, že kónusy vyžadují méně čištění, což sníží prostoje kvůli údržbě, což je vždy nejvyšší prioritou pro laboratoře s velkým množstvím vzorků.“
—Alexsandra Robert

Laboratoř analyzovala více než 4 000 vzorků během čtyř měsíců na přístroji iCAP MSX ICP-MS. Nejdůležitější je, že toto množství vzorků bylo zpracováno bez nutnosti jakékoli údržby přístroje, například čištění kónusů, zmlžovače nebo jiných částí zaváděcího systému. Výkon přístroje přitom každodenně úspěšně procházel kontrolou systémové způsobilosti během celého období. Obrázek 1 ukazuje trend výkonu přístroje během čtyř měsíců oproti akceptačním kritériím doporučeným společností Thermo Fisher Scientific. Jak je vidět, přístroj bez problémů splňoval výkonnostní požadavky v celém sledovaném období.

Výkonné softwarové balíky pro řízení přístroje, získávání a zpracování dat jsou pro analytické laboratoře jako Element stejně důležité. Software Qtegra ISDS nabízí funkce a pracovní postupy pro automatizaci každodenní laboratorní činnosti, čímž eliminuje nebo minimalizuje potřebu ručních zásahů laborantů. Alexsandra vysvětlila: „Je pro nás důležité, abychom mohli nové techniky rychle naučit ovládat nový software, protože analytik obvykle obsluhuje více přístrojů.“

Thermo Fisher Scientific: Obrázek 1. Trend výkonu přístroje během čtyř měsíců oproti výkonnostním specifikacím

Dále Alexsandra okomentovala software Qtegra ISDS a nové funkce, například „Dashboard“ poskytující přehled o aktuálním stavu přístroje, funkci „Get Ready“ pro automatickou a naplánovanou přípravu přístroje, Thermo Scientific™ Hawk™ Consumables and Maintenance Assistant pro efektivní správu spotřebního materiálu a předcházení neplánovaným prostojům pomocí proaktivních upozornění a nástroj Instrument Performance Monitoring (IPM), který umožňuje sledování trendů výkonu přístroje v čase. „Software Qtegra ISDS by byl vynikajícím nástrojem pro nové uživatele ICP-MS,“ poznamenala.

Díky celkovému vylepšení hardwaru i softwaru může laboratoř Element nyní analyzovat více vzorků denně s minimálními nároky na údržbu a prostoj. Alexsandra uzavřela: „Celkově jsem s iCAP MSX ICP-MS velmi spokojena a vřele bych jej doporučila ostatním analytickým laboratořím.“