15 Tiết kiệm năng lượng trong hóa phân tích 15.1 Tiêu thụ năng lượng trong các phương pháp phân tích Hóa học và công nghiệp hóa chất là trung tâm của các sáng kiến đa ngành hiệu quả nhất. Hóa học góp phần vào xây dựng cuộc sống, gia tăng tuổi thọ của chúng ta và phát triển kinh tế, tìm ra vật liệu tốt hơn cho cuộc sống hàng ngày và chỗ ở, thuốc để chữa bệnh và nâng cao sức khỏe, cung cấp nước tinh khiết và các hoạt động khác của con người. Quy định mới về môi trường và ý thức xã hội ngày càng tăng để bảo vệ thiên nhiên, đã đẩy các ngành khoa học và công nghiệp hóa hướng tới một khuôn khổ mới, trong đó phòng ngừa ô nhiễm và tiết kiệm năng lượng là những cân nhắc quan trọng. Năng lượng và hóa học là chủ đề chính trong các cuộc thảo luận về tương lai bền vững. Tình trạng này là một thách thức công nghệ và khoa học t đòi hỏi sự phát triển sáng tạo các sản phẩm và công cụ để giảm thiểu các tác động đến môi trường. Ngoài việc giảm ô nhiễm và các chất thải, tiết kiệm năng lượng đã trở thành một vấn đề quan trọng. Các nguyên tắc của hóa học xanh [1] cung cấp những hướng dẫn tốt cho sự phát
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
15
Tiết kiệm năng lượng trong hóa phân tích
15.1 Tiêu thụ năng lượng trong các phương pháp phân tích
Hóa học và công nghiệp hóa chất là trung tâm của các sáng kiến đa ngành hiệu quả nhất.
Hóa học góp phần vào xây dựng cuộc sống, gia tăng tuổi thọ của chúng ta và phát triển
kinh tế, tìm ra vật liệu tốt hơn cho cuộc sống hàng ngày và chỗ ở, thuốc để chữa bệnh và
nâng cao sức khỏe, cung cấp nước tinh khiết và các hoạt động khác của con người. Quy
định mới về môi trường và ý thức xã hội ngày càng tăng để bảo vệ thiên nhiên, đã đẩy
các ngành khoa học và công nghiệp hóa hướng tới một khuôn khổ mới, trong đó phòng
ngừa ô nhiễm và tiết kiệm năng lượng là những cân nhắc quan trọng. Năng lượng và hóa
học là chủ đề chính trong các cuộc thảo luận về tương lai bền vững. Tình trạng này là một
thách thức công nghệ và khoa học t đòi hỏi sự phát triển sáng tạo các sản phẩm và công
cụ để giảm thiểu các tác động đến môi trường.
Ngoài việc giảm ô nhiễm và các chất thải, tiết kiệm năng lượng đã trở thành một vấn đề
quan trọng. Các nguyên tắc của hóa học xanh [1] cung cấp những hướng dẫn tốt cho sự
phát triển và đang được thực hiện trong các trường đại học và ngành công nghiệp.
Những nguyên tắc này có thể được áp dụng để phân tích hóa học và các lĩnh vực khác của
hóa học cũng như công nghệ hóa học. Chủ yếu là mối quan tâm đến giảm thiểu chất thải
và giảm bớt việc sử dụng các dung môi hữu cơ và hóa chất độc hại; nhưng tiết kiệm năng
lượng cũng không kém phần quan trọng và có tác động lớn đến sự phát triển trong hóa
phân tích. Điều này được thể hiện trong các nguyên tắc của kỹ thuật xanh bởi Anastas và
Zimmerman đề xuất [2]
Thiết kế cho hiệu quả năng lượng - Các yêu cầu năng lượng của các quá trình hóa học nên
được giảm. Đây là phần lớn, chịu ảnh hưởng của việc chuẩn bị và điều kiện phân tích
mẫu. Các quy trình cần được thiết kế cho môi trường xung quanh nhiệt độ và áp suất, để
giảm thiểu chi phí năng lượng kết hợp với điểm cực của nhiệt độ và áp suất.
Tối đa hóa lượng - không gian - và thời gian - Hiệu quả - Quy trình và các hệ thống cần
được thiết kế để tối đa hóa lượng - không gian - và thời gian - hiệu quả. Nếu một hệ
thống được thiết kế cho, sử dụng, hoặc áp dụng ít hơn hiệu quả tối đa, các nguồn tài
nguyên đang bị lãng phí trong suốt chu kỳ cuộc sống.
Bảo quản phức tạp - Các lựa chọn và tính phức tạp của việc thiết kế phải tính đến tái chế,
tái sử dụng, hoặc bố trí có lợi trên tất cả các quy mô thiết kế.
Đáp ứng sự cần, Giảm thiểu sự dư thừa - Giảm thiểu việc sử dụng các vật liệu sử dụng
không đúng mức và không cần thiết để tăng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng mà mục tiêu
đặc trưng và nhu cầu của người sử dụng cụ thể cung cấp giải pháp thay thế cho việc đưa
ra các giải pháp cho điều kiện khó hoặc không thực tế.
Tích hợp Vật liệu địa phương và dòng chảy năng lượng - Sản phẩm, quy trình và hệ thống
tích hợp và kết nối phải có dòng chảy năng lượng và nguyên liệu có sẵn. Bằng cách lợi
dụng dòng chảy năng lượng và vật chất hiện có, sự cần thiết để tạo ra năng lượng và /
hoặc tiếp thu và xử lý nguyên liệu thô sẽ được giảm thiểu. Chiến lược này có thể được sử
dụng trong quá trình sử dụng nhiệt sinh ra bởi các phản ứng tỏa nhiệt để điều khiển phản
ứng khác với năng lượng hoạt hóa cao.
Thiết kế vòng đời của một sản phẩm phải dựa trên các vật liệu và năng lượng đầu tư. Các
thiết bị được sử dụng trong hóa phân tích có thể được tái chế. Điều này sẽ mở rộng tuổi
thọ của một công cụ phân tích. Để giảm thiểu chất thải, các thành phần còn duy trì chức
năng và có giá trị có thể thu hồi để tái sử dụng / hoặc cấu hình lại. Các thiết kế của thế hệ
sản phẩm tiếp theo, quy trình và hệ thống phải tính tái đến sử dụng giá trị của các thành
phần bị thu hồi.
Cơ quan Bảo vệ môi trường EPA đã đề ra một chính sách tương tự như: kỹ thuật xanh l,
thương mại hóa, và sử dụng các quy trình và các sản phẩm có tính khả thi và kinh tế trong
khi giảm thiểu; (1) ô nhiễm tại nguồn và (2) các nguy cơ đối với sức khỏe con người và
môi trường. Kỹ thuật xanh bao trùm các khái niệm rằng các quyết định để bảo vệ sức
khỏe con người và môi trường có thể có ảnh hưởng lớn nhất và có hiệu quả nhất nếu
chúng được áp dụng ngay từ đầu để thiết kế và phát triển của một quá trình hoặc sản
phẩm [3].
Chiến lược để giảm việc sử dụng năng lượng trong các phòng thí nghiệm hiện nay rất phổ
biến và các nguyên tắc nêu trên được áp dụng trong phân tích hóa học và các phòng thí
nghiệm phân tích.
Có ít nhất ba lựa chọn để phát triển:
1. Các tiếp xúc các phương pháp thực tế: bảo tồn hoặc giảm sử dụng (ngắn và trung đến
dài hạn);
2. Các phương pháp hành chính: giáo dục và đào tạo (trung hạn);
3. áp dụng công nghệ tốt : thay thế linh kiện quan trọng (dài hạn).
Theo lối cũ – phương pháp trung hạn để giảm tiêu thụ năng lượng trong một quá trình là
giảm thiểu và ngăn ngừa các chất thải. Điều này có thể tiết kiệm đáng kể và có thể được
xem như là một cách tiết kiệm thời gian trong khi phát triển các cách tiếp cận bền vững
hơn. Tuy nhiên, nếu một sự đầu tư đáng kể đã được thực hiện trong một cụ thể giải pháp,
ví dụ, lò nhiệt tiên tiến, công nghệ này có xu hướng để tồn tại ngay cả khi tình hình đã
thay đổi.
Một số tiến bộ đã được thực hiện đối với các chiến lược trung hạn và tiết kiệm trong các
phòng thí nghiệm, chẳng hạn như kiểm soát máy tính của phòng thí nghiệm với các tòa
nhà. Tuy nhiên, nhiều người trong số những cải tiến này chỉ thực sự hiệu quả nếu những
người làm việc trong các phòng thí nghiệm. Có nhiều cách có thể giảm tiêu thụ năng
lượng trong phòng thí nghiệm và điều này có thể đạt được qua các chương trình giáo dục
và đào tạo trong thực tiễn. Đó là một nhiệm vụ quan trọng cho các nhà quản lý phòng thí
nghiệm để giáo dục các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm trong những cách mà họ
có thể tiết kiệm năng lượng, và để họ tham gia vào việc giảm tiêu thụ năng lượng.
Phương pháp thứ ba và dài hạn là mục tiêu của hóa học xanh - rằng hóa học chính nó sẽ
tạo ra không có chất thải và trở nên hiệu quả hơn trong việc sử dụng năng lượng. Chìa
khóa để phát triển bền vững là thiết kế các quá trình hóa học, thiết bị và dụng cụ sản xuất
một số lượng tối thiểu chất thải và sử dụng năng lượng phù hợp với nhu cầu và lượng cần
thiết để đạt được các phản ứng giữa các thành phần. Một cách nữa là thiết kế thiết bị và
quy trình hoạt động ở gần với điều kiện môi trường xung quanh (nhiệt độ phòng và áp
suất thường). Nó cũng bao gồm mô phỏng sinh học; mô hình hóa các sản phẩm và quy
trình sau khi hệ thống sinh học. Các loại năng lượng nhiệt thường được sử dụng là không
phù hợp cho quá trình này; đó là nó không tác động vào các liên kết hóa học. Phần lớn
năng lượng được 'lãng phí' trong nóng lên lò phản ứng, dung môi và cả môi trường xung
quanh, thay vì tác động lên phân tử. Điều này đưa chúng ta đến cách tiếp cận thứ hai; sử
dụng các nguồn năng lượng khác, chẳng hạn như ánh sáng, lò vi sóng, và có thể, âm
thanh.
Hóa phân tích hơi khác so với hoá học tổng hợp, mục đích của nó là để sản xuất vật liệu
(mới). Các nhà phân tích phải cung cấp thông tin về sự tồn tại và lượng chất dựa trên tín
hiệu nhất định. Tín hiệu phân tích thu được là kết quả của sự tương tác giữa năng lượng
và các cấu tử của mẫu (ví dụ như nguyên tử, ion, phân tử). Thông thường, để thực hiện sự
tương tác này có hiệu quả nhất, một hệ thống năng lượng bên ngoài (ví dụ như năng
lượng hoá học, phóng xạ, nhiệt) phải được áp dụng thông qua một số phương tiện (dung
môi). Các tín hiệu được đo bằng lượng vật lý, chẳng hạn như thể tích, khối lượng và điện
lượng, và một trong những khác biệt về nhiệt độ và năng lượng bức xạ, mô tả và định
lượng bằng bước sóng hay tần số và cường độ.
Thiết bị phân tích nhận tín hiệu và chúng được biểu hiện dưới dạng (ví dụ như một tập tin
dữ liệu, quang phổ, sắc ký đồ, hoặc hình ảnh) để biết thêm xử lý thông tin.
Nhiều sự phát triển trong hóa phân phù hợp công nghệ xanh, và kết quả trong tiết kiệm
năng lượng:
● Xử lý ướt - hóa học trong việc chuẩn bị và xử lý mẫu;
● Tìm kiếm các dung môi thay thế, và sử dụng các kỹ thuật không dung môi;
● Giảm sự cần thiết cho dẫn suất bằng phương pháp khác nhau của việc phát hiện và xử
lý tín hiệu;
● Thay thế năng lượng nhiệt bằng các năng lượng khác (chiếu xạ siêu âm, lò vi sóng,
laser chiếu xạ);
● Sử dụng quang kích hoạt và kích hoạt cơ khí;
● Phân tích mẫu trực tiếp mà không cần xử lý, bằng cách sử dụng quang phổ học hay,
phân tích bề mặt, chủ yếu là sử dụng tia laser như là nguồn ánh sáng;
● Giảm khối lượng của mẫu; thu nhỏ bằng cách sử dụng phòng thí nghiệm nhỏ để phân
tích, và cảm biến sinh học và xét nghiệm miễn dịch;
● Tự động hoá và sử dụng các kỹ thuật có gạch nối.(hyphenate)
Nói chung, sự phát triển của các phương pháp công cụ tạo ra một hiệu quả khi sử dụng
năng lượng, đặc biệt là khi phương thức này được tự động hóa cao và sử dụng một lượng
tối thiểu của mẫu. Dạng năng lượng khác, ví dụ, siêu âm và vi sóng, có thể thay thế năng
lượng nhiệt lãng phí.
Trong hóa học phân tích, những phát triển được theo hướng tăng độ nhạy và độ chọn lọc.
Điều này có thể được thực hiện hiệu quả hơn với thiết bị hiện đại.
Nhu cầu phát triển nhanh chóng với công cụ phân tích mới trong lĩnh vực hóa học phân
tích (FAC), trong đó, không giống như các phương pháp phòng thí nghiệm dựa trên
truyền thống. Các tiêu chí quan trọng nhất đối với một phương pháp lý tưởng FAC là một
yêu cầu tối thiểucho sức mạnh và hàng tiêu dùng, dẫn đến sự phát triển của hiệu quả và
nhạy cảm bị đo cầm tay.Tăng hiệu quả trong quá trình giám sát được thúc đẩy bởi những
tiến bộ trong công nghệ và việc sử dụng các vật liệu mới và cũng là kết quả của những
thách thức liên quan đến các thiết bị giám sát mới và pháp luật nhằm giảm thiểu ô nhiễm.
Để có hiệu quả và hiệu quả, phân tích nên được thực hiện trong thời gian thực, đó là, kết
quả sẽ được lấy 'ngay lập tức'.
Một chủ đề có liên quan chặt chẽ là sàng lọc hóa chất, mà là kiểm tra một số lượng lớn
của các đối tượng (ví dụ, hàng hóa hoặc thậm chí người) để xác định những người có một
vấn đề liên quan đến hóa học cụ thể hoặc tính năng. Bởi vì thời gian và chi phí là vấn đề
quan trọng của một phương pháp phân tích. Quá trình chiết đơn giản có thể là thích hợp
hơn một hệ thống phức tạp với sự thu hồi cao hơn, hoặc một tập hợp các detector có chọn
lọc có thể là thích hợp hơn một mô hình phổ quát. Tìm kiếm giải pháp ít chi phí sẽ có lợi
cho quá trình định lượng, và các giải pháp hữu hiệu có thể tạo ra năng lượng quá trình
định lượng hiệu quả hơn.
Nghiên cứu định lượng tiếp tục xây dựng trên những tiến bộ trong máy tính ,công nghệ và
nghiên cứu về cảm biến liên quan tiến hành trong phòng thí nghiệm trường đại học và
phòng nghiên cứu. Những phát triển trong việc thu nhỏ, điện quang học, vật liệu mới, và
xử lý thông tin / cho thấy triển vọng bước đột phá bằng cách sử dụng vật liệu nano mới
nổi, lượng tử ánh sáng, kỹ thuật xét nghiệm sinh học được cải thiện, và như thế. Các lĩnh
vực của ngành công nghệ nano đã có một tác động; vật liệu nano đang cải thiện đáng kể
trong khoa học tách và cảm biến và cung cấp vật liệu xây dựng tiềm năng cho các bộ cảm
biến mới. Tương lai của công nghệ phân tích sẽ bị ảnh hưởng đáng kể bởi những đổi mới
trong vi-thiết bị đo đạc, và các hệ thống microanalytical đa năng sẽ cung cấp sự linh hoạt
cần thiết để cải thiện và làm cho phòng thí nghiệm và kiểm soát quá trình hoạt động kinh
tế hơn và hiệu quả năng lượng.
Nó là cần thiết để xem xét các nguyên tắc của hóa học xanh khi thiết kế các phương pháp
và công nghệ mới; tự động hóa và mô hình thu nhỏ để tăng sự thân thiện môi trường và
chính xác của các số liệu phân tích. Đây là một khía cạnh quan trọng của hóa học phân
tích. Quá trình phân tích được bao gồm một số bước sau: lấy mẫu hiện trường và xử lý
mẫu, chuẩn bị mẫu phòng thí nghiệm và tách, định tính, lượng tử hóa, và sự đồng nhất.
Tất cả các bước phải được thực hiện với hệ thống đo lường chất lượng. Bất cứ khi nào
thay đổi, cải tiến hoặc thay thế được thực hiện trong phương pháp phân tích, mục tiêu nên
được để cải thiện chất lượng của hệ thống. Việc áp dụng các nguyên tắc hóa học xanh liên
quan đến giảm chất thải và sử dụng hiệu quả năng lượng phải tăng chất lượng quá trình
phân tích.
15.2 Kinh tế và tiết kiệm năng lượng trong phòng thí nghiệm thực hành
Các phòng thí nghiệm tiêu thụ nhiều năng lượng. Con người thoải mái không phải là việc
xem xét chính là nó đang ở trong khu dân cư và hầu hết các tòa nhà thương mại. Các yêu
cầu về sức khỏe và sự an toàn và điều kiện môi trường cho các nghiên cứu quan trọng
không kém. Các phòng thí nghiệm hoạt động phức tạp với nhiều yêu cầu dịch vụ. Họ sử
dụng một lượng lớn nước nóng và thông gió và thiết bị hút khói, điện để vận hành quạt,
ánh sáng, nhiều thiết bị phòng thí nghiệm chuyên ngành, cũng như nước và quá trình làm
lạnh nước. Một số cơ sở phòng thí nghiệm cũng sử dụng một lượng đáng kể khí đốt tự
nhiên. Nhờ tỷ lệ cao không khí thay đổi, nhiều yêu cầu dịch vụ cơ khí và điện, và mức
tăng nhiệt tạo ra bởi các thiết bị, các chiến lược hiệu quả năng lượng thường được sử
dụng trong các tòa nhà thương mại không thể được dễ dàng hay dễ dàng áp dụng trong
phòng thí nghiệm. Tòa nhà phòng thí nghiệm là luôn luôn có thể tốn kém để hoạt động.
Labs sử dụng 4-5 lần năng lượng hơn so với các phònghọc, văn phòng cho mỗi mét
vuông.
Hữu cơ, các phòng thí nghiệm nghiên cứu hóa học vô cơ và tổng hợp sử dụng rộng rãi
trong tủ hút. Các cơ sở này có các yêu cầu thông gió cao để loại bỏ hơi dung môi và hơi
khí. Các phòng thí nghiệm phân tích ít có nhu cầu thông gió để ngăn chặn và an toàn..
Nhiệt độ và độ ẩm thường cần phải được kiểm soát chặt chẽ; kiểm soát việc gây ô nhiễm
không khí đến mức thấp nhát. Tăng nhanh và tăng đáng kể trong chi phí năng lượng dẫn
đến việc càng tăng sự khan hiếm tài nguyên thiên nhiên đã dẫn đến việc phải quản lý có
trách nhiệm hơn về tài nguyên và phòng ngừa ô nhiễm, để giảm sử dụng năng lượng có
hiệu quả nhất. Cải tiến cơ sở thiết kế, bao gồm điều khiển bằng máy tính, có thể dẫn đến
tiết kiệm năng lượng đáng kể trong các tòa nhà phòng thí nghiệm. Công nghệ tái tạo như
mặt trời sưởi ấm nước nóng, năng lượng gió cục bộ hoặc các hệ thống quang điện cũng
cần được xem xét. Những đòi hỏi phải phân tích cẩn thận, bởi vì các phòng thí nghiệm
cần năng lượng theo yêu cầu, chứ không phải là nguồn cung cấp liên tục và lan tỏa mà
thường kết hợp với các công nghệ này. Một nguồn năng lượng phụ trợ sẽ được yêu cầu để
đáp ứng các yêu cầu chức năng của các phòng thí nghiệm. Những biện pháp này phải
được kèm theo dịch vụ dọn phòng thí nghiệm tốt, mà còn góp phần đáng kể vào việc giảm
tiêu thụ năng lượng.
15.2.1 quản lý tốt, kiểm soát và bảo trì
Các biện pháp tiết kiệm năng lượng liên quan đến việc sử dụng tiết kiệm thời gian và tối
ưu hóa thiết bị là kết nối chặt chẽ với thực hành phòng thí nghiệm tốt. Một nơi quan trọng
để bắt đầu là với điều khiển và bảo trì.Các thiết bị phải hoạt động với thông số kỹ thuật
thiết kế, và nhiệt độ phải được tối ưu hóa. Đây có thể dễ dàng được thực hiện bằng hệ
thống giám sát và điều khiển kỹ thuật số trên máy vi tính hiện đại được thiết kế để cảnh
báo sớm các sự cố hoặc hoạt động không hiệu quả.
Quản lý tốt cũng là điều cần thiết và thường xuyên bảo trì và bôi trơn có thể cải thiện
năng lượng hiệu quả và kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Chất bôi trơn hiệu quả cao và các bộ
phận chuyển động là tốt cách để giảm mức tiêu thụ năng lượng. Rò rỉ van và đường ống
cần được sửa chữa. Luồng không khí và nước phải được điều chỉnh để phù hợp với nhu
cầu. Tủ đông cần phải được rã đông thường xuyên để loại bỏ sương build-up, và kiểm tra
để xử lý các mẫu cũ. Máy rửa thủy tinh tự động hoặc nồi hấp nên được nạp đầy đủ. Các
chiến lược hiệu quả cho các phòng thí nghiệm phải bao gồm ba lĩnh vực chính, đó là kết
nối với nhau chặt chẽ [4]:
1. Hệ thống thông gió;
2. sưởi ấm và làm mát hệ thống;
3. Hệ thống chiếu sáng.
Các hoạt động hỗ trợ các chiến lược sau đây:
● Tối ưu hóa hệ thống thông gió và giảm thiểu các khu vực đòi hỏi tốc độ thông thoáng
cao; sử dụng hiệu năng cao / tủ an toàn.
● Làm việc sử dụng tủ hút
● Hạn chế việc sưởi ấm và làm mát trong phòng thí nghiệm với thời gian tối thiểu cần
thiết, tối ưu hóa quá trình chạy và tránh trường hợp detector hoạt động quá mức.
● Báo cáo nhiệt độ phòng không bình thường - nhiệt độ phòng quá nóng hoặc lạnh có thể
gây ra bởi nhiệt bị lỗi hoặc điều khiển khác bị hư hỏng hoặc sai sót trong quá trình cài đặt.
● Sử dụng màu và rèm có thể giúp giữ cho nội thất mát vào những ngày nắng.
● Kết hợp các loại năng lượng để xử lý và có một loạt các nguồn năng lượng để đáp
ứngnhu cầu cụ thể của quá trình thực hiện trong phòng thí nghiệm.
● cách nhiệt hiệu quả các quá trình đó phải duy trì sự khác biệt nhiệt độ bên trong.
● Sử dụng trao đổi nhiệt để thu nhiệt được sản xuất trong một quy trình cho các quá trình
khác, hoặc để tối ưu hóanhiệt độ tại nơi làm việc.
● Sử dụng thiết bị tiết kiệm năng lượng với giờ tự động tắt chúng đi khi không sử dụng
(ví dụ vào ban đêm).
● Lựa chọn các thiết bị điện với logo Energy Star hoặc báo cáo khác chứng nhận rằng họ
đã
được thiết kế để bảo tồn năng lượng.
● Cài đặt sự chiếm chỗ và cảm biến ánh sáng ban ngày để kiểm soát ánh sáng; tắt đèn và
thiết bị điện bất cứ khi nào chúng không cần thiết.
● Sử dụng đèn khu vực nhỏ hơn là ánh sáng trên cao rọi toàn bộ phòng thí nghiệm.
● Tối đa hóa việc sử dụng ánh sáng mặt trời nếu thiết kế của tòa nhà cho phép.
● Xác định các thiết bị phân tích và quá trình có thể được tắt khi không sử dụng; xử lý
hàng loạt
khi hoạt động liên tục là không cần thiết.
● Sử dụng giờ để biến thiết bị và tắt. Máy vi tính và thiết bị liên quan như màn hìnhtiêu
thụ một lượng đáng kể của điện và cần được tắt qua đêm hoặc đặt ở chế độ chờtrong một
thời gian ngắn hoạt động, chẳng hạn như khi người dùng đang tham dự các cuộc họp, hội
thảo.
An toàn là ưu tiên cao nhất trong thiết kế phòng thí nghiệm và hoạt động. Các biện pháp
sử dụng hiệu quả năng lượng nên luôn luôn duy trì hoặc cải thiện an toàn liên quan đến
tiêu chuẩn thực hành. Hiệu quả năng lượng, mặt khác, cần phải có các chương trình đảm
bảo chất lượng phòng thí nghiệm hơn với hóa học xanh. Cách tiếp cận màu xanh có thể
được nhấn mạnh khi thực hiện tiết kiệm năng lượng đầy thử thách và có thể đo bằng cách
giới thiệu, phương pháp phân tích nhiều năng lượng ít mới và thủ tục.
Chương trình có sẵn để giúp cải thiện hiệu suất môi trường và năng lượng của các phòng
thí nghiệm hóa học, chẳng hạn như Labs21®. Đây là một chương trình hợp tác tự nguyện
tài trợ bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ và Bộ Năng lượng Mỹ [5] được dành để
nâng cao hiệu suất môi trường tại Mỹ các phòng thí nghiệm. Việc áp dụng các phương
pháp tiếp cận Labs21 sẽ khuyến khích các phòng thí nghiệm: (1) làm cho các quyết định
đầu tư dựa trên tiết kiệm chi phí vòng đời, (2) theo đuổi tiên tiến, HVAC tiết kiệm năng
lượng (thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa nhiệt độ) công nghệ, (3) Hệ thống thiết kế
phục hồi và nhiệt thải trao đổi và các hình thức khác của năng lượng tự do, và (4) kết hợp
các hệ thống năng lượng tái tạo.
Năng lượng tiêu thụ của việc sử dụng thiết bị (tủ lạnh, nồi hấp, máy ly tâm, vv) tạo thành
từ 10 đến khoảng 50% tổng số năng lượng sử dụng trong phòng thí nghiệm (không bao
gồm năng lượng kết hợp với làm mát). Tuy nhiên đã được để nâng cao hiệu quả của
chúng , một phần là do thiếu thực tế và nhận thức của sự lựa chọn tiết kiệm năng lượng
trong các thiết bị phòng thí nghiệm, và một phần vì thiếu dữ liệu năng lượng tiêu thụ trên
thiết bị phòng thí nghiệm. Nhiều nhà khoa học, nhà quản lý phòng thí nghiệm và tư vấn
thiết kế phòng thí nghiệm được bắt đầu sử dụng hiệu quả năng lượng như một tiêu chí lựa
chọn cho các thiết bị phòng thí nghiệm, và một số nhà sản xuất đang bắt đầu quảng cáo
của các đặc tính xanh "của các sản phẩm của họ. Labs21 đã phát triển một bộ công cụ -
Năng lượng-hiệu quả phòng thí nghiệm Thiết bị Wiki [6] - để chia sẻ thông tin về hiệu
quả thiết bị thí nghiệm trong những người dùng, và khuyến khích các nhà sản xuất để
cung cấp nhiều dữ liệu hơn trên các đặc điểm sử dụng năng lượng tiêu thụ của các sản
phẩm của họ.
15.3 Các nguồn năng lượng cho các quá trình
Tín hiệu phân tích là kết quả của sự tương tác giữa các thành phần của mẫu (ví dụ nguyên
tử, ion, phân tử) và một số dạng năng lượng. Sự tương tác này thường diễn ra trong một
chất khí hoặc môi trường lỏng. Các tín hiệu được đo bằng điện tích, sự khác biệt về nhiệt
độ, bước sóng hay tần số, cường độ và năng lượng bức xạ. Thiết bị phân tích hiện đại tạo
ra và đo tín hiệu và trình bày chúng dưới dạng có thể sử dụng để biết thêm thông tin .Để
có hiệu quả, năng lượng phải được áp dụng một cách chính xác tại thời điểm cần thiết và
chỉ có số lượng cần thiết để sản xuất ra các phản ứng giữa các thành phần. Bởi vì phản
ứng này phụ thuộc vào nhiệt độ, kiểm soát nhiệt độ thận trọng là cần thiết để tạo ra các tín
hiệu phân tích hiệu quả. Năng lượng nhiệt được sử dụng phổ biến không cụ thể để xử lý,
có nghĩa là, nó không phải là mục tiêu của các liên kết hóa học. Phần lớn năng lượng
được 'lãng phí' trong quá trình làm nóng lò phản ứng, dung môi và cả môi trường xung
quanh, thay vì chỉ nhắm mục tiêu phân tử trải qua phản ứng. Trong nhiều trường hợp, nó
có thể sử dụng các nguồn năng lượng khác, chẳng hạn như ánh sáng, lò vi sóng, hoặc âm
thanh, ở nơi xảy ra phản ứng.
15.3.1 Sử dụng lò vi sóng ở vị trí của hệ thống sưởi nhiệt
Cách phổ biến nhất để ngăn ngừa nhiệt tỏa môi trường trường xung quanh là sử dụng lò
vi sóng
Lò vi sóng là 1 m đến 1 mm (0,3-300 GHz) trong bức xạ điện từ dài, và do đó có tần số
tương tự như các thiết bị radar và viễn thông. Hộ gia đình và công nghiệp thiết bị được
quy định và hoạt động trên tần số cố định (thường 2,45 GHz). Năng lượng vi sóng là một
loại không ion hóa của bức xạ điện từ gây ra chuyển động phân tử thông qua sự di cư của
các ion và sự quay của các lưỡng cực mà không thay đổi cấu trúc phân tử. Bởi vì cơ chế
mà năng lượng vi sóng được hấp thu là phức tạp và thay đổi đối với các chất khác nhau,
nó không phải là một thay thế phổ quát. Các năng lượng hấp thụ được chuyển thành năng
lượng động học phân tử và mẫu nóng lên gần như ngay lập tức. Các chất không có một
điểm lưỡng cực (hoặc không thể được gây ra) không thể được làm nóng trực tiếp bằng lò
vi sóng. Bởi vì các khoảng cách lớn giữa các phân tử, khí cũng có thể không được làm
nóng bởi bức xạ vi sóng. Tuy nhiên, lò vi sóng là một nguồn hiệu quả hơn sưởi ấm hơn
nhiệt sưởi ấm thông thường bởi vì năng lượng được truyền trực tiếp vào môi trường.
Việc sử dụng lò vi sóng trong phòng thí nghiệm là phổ biến và kỹ thuật chuẩn bị mẫu vi
sóng được hỗ trợ được sử dụng trong các phòng thí nghiệm phân tích tất cả các nơi trên
thế giới [7 8]. Các tiến bộ mới nhất trong việc áp dụng kỹ thuật vi sóng đến các lĩnh vực
khác nhau của hóa học phân tích bao gồm: phân hủy mẫu để phân tích nguyên tố dung
môi chiết xuất, sấy mẫu, đo độ ẩm, giải hấp chất phân tích và hấp phụ mẫu sạch,phản ứng
tạo màu “speciation and nebulization of simple solutions [9].”
15.3.1.1 chiết gia tốc
Nâng cao nhiệt độ sản xuất cho việc khai thác hiệu quả cao như là kết quả của việc tăng
độ khuyếch tán của dung môi vào bên trong và tăng cường giải hấp. Hiệu quả của năng
lượng vi sóng phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của cả hai dung môi và chất nền. Thông
thường, một dung môi chọn hấp thụ mạnh năng lượng vi sóng. Tuy nhiên trong một số
trường hợp (đối với hợp chất thermolabile) các lò vi sóng được hấp thu chỉ bởi chất nền
làm nóng mẫu và giải phóng các chất tan vào dung môi lạnh.
Các tính năng độc đáo của chiết MW là thành phần có thể được chiết xuất chọn lọc bằng
cách làm nóng chọn lọc của một giai đoạn hoặc một thành phần duy nhất của một hệ
thống (ví dụ, các phân tử nước tự do trong tế bào thực vật) hoặc bằng cách chọn một dung
môi hữu cơ mà mục tiêu là một thành phần đặc biệt. Áp lực là một yếu tố quan trọng
trong hệ thống khép kín; Tuy nhiên nó phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ. Nhiệt độ cao MW
nhiệt có thể sản xuất trong hệ thống khép kín có thể thay đổi đáng kể các tính chất của
nhiều loại dung môi và chúng thậm chí có thể đạt được điều kiện siêu tới hạn.
Lò vi sóng chiết tăng tốc (MAE) sử dụng các dung môi hữu cơ hoặc hỗn hợp các dung
môi chiết. Các điển hình nhất là methanol và isopropanol, và hỗn hợp của hexane và
acetone. Sử dụng dung dịch nước và bề mặt không ion như chất chiết cũng có thể. Chất
lỏng ion là phương tiện hấp dẫn đối với các quá trình bức xạ MW vì khả năng hấp thụ
năng lượng bức xạ MW là rất cao. MAE (chủ yếu là ở dạng năng lượng tập trung của nó)
hiện đang được coi là một lựa chọn tốt để chiết. Soxhlet truyền thống cho chất phân tích
khác nhau trong mẫu rắn vì nó làm giảm thời gian khai thác (ví dụ từ 20-30 phút mỗi lô
như nhiều như 12 mẫu) sử dụng một lượng nhỏ của dung môi (30 ml trong MAE so với
300 ml trong khai thác Soxhlet) và cải thiện sản lượng chiết. EPA đã phê duyệt MAE
(Phương 3546) để chiết xuất các hợp chất hữu cơ từ các mẫu môi trường rắn [10].
Những lợi ích của dung môi chiết xuất lò vi sóng hỗ trợ bao gồm:
● Quá trình chiết nhanh có thể hoàn thành trong vòng vài phút;
● sử dụng dung môi thấp hơn, làm giảm chi phí mua và xử lý dung môi;
● sự thu hồi chất phân tích cao;
● Đơn giản ,ngăn cản sự cần thiết phải thay đổii hóa học hiện có;
● Điều khiển bằng máy vi tính chính xác của tất cả các thông số quá trình, cho phép tái
lặp;
● Sử dụng lò vi sóng để chiết xuất hữu cơ nâng cao
Tuy nhiên MAE không có một số nhược điểm: chiết xuất phải được lọc sau khi khai thác
và hầu như luôn luôn đòi hỏi phải sạch-up (vì MAE là rất hiệu quả) dung môi phân cực là
cần thiết và các thiết bị là tương đối đắt. Áp dụng năng lượng vi sóng đối với các hợp chất
hữu cơ dễ cháy có thể gây ra mối nguy hiểm nghiêm trọng; do đó nó được khuyến khích
mạnh mẽ rằng chỉ các thiết bị đã được phê duyệt cho các phòng thí nghiệm được sử dụng.
15.3.1.2 Hổ trợ thủy phân
Phương pháp ướt thông thường để phân hủy mẫu rắn để phân định lượng các kim loại
thường được thực hiện trong các bình có chứa các mẫu và một khối lượng lớn các chất
phản ứng thủy phâ , thường 15-100 ml axit nitric, tinh khiết hoặc kết hợp với HCl hoặc
axit flohydric, được nung nóng trong một thời gian dài sử dụng một tấm nóng, lớp mỏng
gia nhiệt, hoặc lò nướng. Đây là loại bình thủy phân mở có nhiều hạn chế, bao gồm cả
việc sử dụng khối lượng lớn (và nhiều bổ sung) của thuốc thử, một tiềm năng đáng kể cho
việc ô nhiễm của các mẫu bằng vật liệu khác và môi trường phòng thí nghiệm, và tiếp xúc
của người phân tích và các phòng thí nghiệm với khói chất ăn mòn.
Lò vi sóng đóng sử dụng một công nghệ khác nhau đáng kể để phân hủy mẫu [11]. Hầu
hết các mẫu rắn có thể được phân hủy sử dụng với số lượng gần tỷ lượng của thuốc thử,
thông thường là 10 ml và thường có thể được hoàn thành trong 10-15 phút. Giảm thời
gian chuẩn bị mẫu này có thể là do áp lực cao trong bình kín và làm nóng nhanh chóng
của hỗn hợp mẫu. Nhiệt độ cao hơn, đạt được gần như ngay lập tức, cung cấp cho lò vi
sóng thủy phân một lợi thế động học trên thủy phân đĩa nóng. Trong một hệ thống bình
kín, có thể giữ lại các yếu tố thậm chí dễ bay hơi.
Thủy phân hoàn chỉnh hơn vì nhiều axit có khả năng oxy hóa cao hơn ở nhiệt độ cao.Hiệu
quả quá trình phân hủy phụ thuộc vào các thông số nhiệt độ cụ thể và các thuốc thử. Điều
này quan trọng không chỉ đối phân hủy hoàn toàn, cũng như cho khai thác tái sản xuất
(lọc),có thể dùng cho các chất phân tích dễ hòa tan,chất phân tích dễ bay hơi, phương
pháp này ổn định và quan trọng nhất, an toàn. Các chất thủy phân thường được sử dụng
nhất là axit nitric, axit clohydric, hydrofluoric axit, axit sulfuric, acid percloric và
hydrogen peroxide. Các nhà phân tích phải đánh giá phản ứng của axit với mỗ chất nên cụ
thể vì mỗi chất nền có các tương tác hóa học riêng.Một sửa đổi có hiệu quả tương tự như
biện pháp sử dụng lò vi sóng được sử dụng trong các bước giới thiệu mẫu phổ nguyên tử.
Thermospray (TSP) gần đây đã thu hút sự chú ý nhiều hơn bởi vì nó tạo ra sol khí nóng
và nhỏ, cho phép một tỷ lệ phần trăm cao của chất phân tích để đạt được các hạt sương.
TSP do đó thực hiện tốt hơn nhiều so với phun sương khí nén thông thường về độ nhạy và
giới hạn phát hiện cho hầu hết các yếu tố. Khi TSP với nhiệt thích nghi được sử dụng để
làm nóng một thạch anh hoặc mao mạch thép không gỉ để tạo sol khí, một gradient nhiệt
xảy ra từ các thành mao mạch đến trung tâm của dòng chất lỏng. Nếu chất lỏng có chứa
một số lượng tương đối lớn các chất phân tích, hoặc nhiệt độ không được kiểm soát một
cách chính xác, chất phân tích sẽ được tẩm trên thành mao mạch. Vì lý do này, rất khó để
sử dụng một kỹ thuật thermospray để phân tích bùn hoặc dung dịch mẫu có hàm lượng
muối cao. Nếu các mao mạch thạch anh được đun nóng với bức xạ vi sóng, không có
građien sức nóng từ các thành đến trung tâm của dòng chất lỏng và một số lượng tối thiểu
của chất phân tích sẽ được tẩm lên thành. Hơn nữa, hơi dung môi sẽ kết hợp với các chất
lỏng còn lại, và về mặt lý thuyết, sự phân bố đường kính giọt sol khí sẽ hẹp hơn nhiều.
Trong hầu hết các nghiên cứu của TSP, đường kính mao quản phải rất nhỏ (25-200 mm)
để tránh nhiệt tập trung, trong khi với lò vi sóng, đường kính mao quản có thể lên đến 1
mm. Do đó, lò vi sóng thermospray (MWTN) có hiệu quả ở áp suất chất lỏng thấp hơn, và
có thể được sử dụng để phân tích các dung dịch mẫu với hàm lượng muối cao hoặc thậm
chí bùn [12].
15.3.1.3 sấy, hỗ trợ giải hấp và hấp phụ
Làm khô vi sóng là một phương pháp đơn giản để loại bỏ các hợp chất dễ bay hơi từ một
mẫu mà là nhanh hơn và tiêu thụ ít năng lượng hơn so với sấy bằng không khí nóng.
Nước thường là các hợp chất dễ bay hơi chính loại bỏ từ mẫu. Bởi vì năng lượng bức xạ
vi sóng được hấp thụ trực tiếp bởi nước, làm nóng và bốc hơi xảy ra nhanh hơn nhiều so
với điều kiện tiêu chuẩn. Khi hết hơi ẩm, giảm nhiệt và nhiệt độ của những giọt mẫu,
ngăn ngừa sự quá nhiệt. Làm khô vi sóng hỗ trợ cũng có thể được thực hiện ở áp suất
thấp; nước (hay dung môi lò vi sóng hấp thụ khác) bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn, do đó ít
phân hủy hoặc mất mát của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và sự hình thành các điểm
nóng tập trung. Làm khô vi sóng cũng đã được sử dụng để làm khô kết tủa trong phân
tích trọng lựơng. Những lợi thế của làm khô bằng lò vi sóng trong điều kiện chân không ở
nhiệt đọ nhỏ, hơi nước được loại bỏ nhanh chóng hơn, giảm thời gian phân tích, và sự
biến chất hoặc quá trình oxy hóa của các mẫu được giảm thiểu. Kỹ thuật lò- hoặc máy sấy
khô truyền thống làm tốn nhiều thời gian (8 giờ đến vài ngày), trong khi sấy chân không
vi sóng của các chất cặn mất ít thời gian và xử lý nhiều mẫu. Cùng loại của các phương
pháp có thể được thực hiện sau khi thủy phân, làm bay hơi dung môi và làm giàu các mẫu
để phân tích thêm. Trong những năm gần đây, sấy lò vi sóng đã trở nên phổ biến như là
một phương pháp thay thế để sấy trầm tích biển và một loạt các sản phẩm thực phẩm,
chẳng hạn như trái cây, rau quả, thực phẩm ăn nhẹ và các sản phẩm từ sữa. Một số biện
pháp an toàn phải được thực hiện với phương pháp làm khô lò vi sóng vì các tương tác có
thể có giữa năng lượng vi sóng và mẫu.
Bức xạ vi sóng không được sử dụng rộng rãi để chuẩn bị mẫu cho mẫu phân tích sinh học
và nó có một số nhược điểm. Cho đến khi các cơ chế theo đó bức xạ sóng ngắn làm trung
gian phản ứng xúc tác thay thế được hiểu tốt hơn, rất khó để dự đoán các quá trình sinh
hóa và phân tích sẽ được hưởng lợi từ năng lượng vi sóng.
15.3.2 Sử dụng siêu âm trong xử lý mẫu
Siêu âm chiếu xạ cũng có thể tiết kiệm một lượng đáng kể thời gian và năng lượng trong
một số quy trình xử lý mẫu. Siêu âm (US) được sử dụng chủ yếu trong các phòng thí
nghiệm phân tích để cải thiện hoặc tăng tốc các bước sơ bộ của quá trình phân tích. US hổ
trợ trong việc điều hòa các mẫu (ví dụ trộn hoặc hòa tan) và chuyển nó đến đầu dò (ví dụ:
với US khí dung hóa, bay lên hoặc hình thành bùn) [13]. Thiết bị siêu âm hoạt động trong
phạm vi 20-100 kHz là tương đối rẻ tiền và sẵn có. Một số thiết bị tần số cao (500 kHz)
cũng đã được sử dụng nghiên cứu cơ bản.
Năng lượng siêu âm gây ra lỗ hổng âm thanh - hình thành bọt khí và sự nổ - trong các
dung dịch. Sự nổ của những bọt khí này tạo ra áp lực rất cao và nhiệt độ tại giao diện giữa
các bọt khí và các pha khác. Hơn nữa, hiệu ứng nhiệt đọ rất cao và áp suất tại các giao
diện giữa một dung dịch nước và một chất nền rắn, kết hợp với năng lượng oxy hóa của
các gốc hydroxyl và hydrogen peroxide được tạo ra trong các sonolysis nước, tăng cường
độ phản ứng hóa học. cavitation Acoustic do đó cung cấp một sự tương tác giữa năng
lượng và vật chất và năng lượng chiết hơn thu được từ các dung môi.
15.3.2.1 chiết gia tốc và ngâm chiết
bức xạ siêu âm là một thay thế cho việc thúc đẩy một số bước trong xử lý mẫu rắn, như
hòa tan, nung chảy và ngâm chiết. Sự tạo ra lỗ hổng từ rung động âm thanh tạo điều kiện
cho việc loại bỏ các chất phân tích từ các bề mặt chất nền và tạo môi trường lớn với nhiệt
độ cao và áp suất. Sonication hỗ trợ chiết (SAE) là nhanh hơn (5-30 phút cho mỗi mẫu)
hơn so với chế độ Soxhlet và cho phép một số lượng lớn các mẫu được chiết xuất với tiêu
thụ năng lượng thấp hơn. Cùng một loạt các dung môi phù hợp cho SAE như chiết
Soxhlet. DSAE có nhiều lợi thế hơn chế độ liên tục thông thường, cải thiện động lực học
chiết. Hơn nữa, lọc sau chiết và rửa được loại bỏ và tiêu thụ dung môi và các rủi ro về mất
mát và / hoặc ô nhiễm của các chất chiết trong thao tác được giảm. Ngâm chiết siêu âm
của các kim loại từ các trầm tích, mặc dù chưa được khai thác đầy đủ, có thể là một thay
thế hấp dẫn thông thường, bom axit và thủy phân vi sóng; trừ thời gian cần thiết cho thủy
phân, tháo liệu phản ứng nhanh hơn khi không có nhiệt độ cao và áp lực. Các loại và
nồng độ axit trong chiết xuất chất lỏng là tham số quan trọng nhất để lọc siêu âm. Thật
không may, SAE sử dụng nhiều dung môi như chiết Soxhlet và lọc là cần thiết sau khi
chiết. Hơn nữa, nó khá tốn sức vì ngoài sự phân cực của dung môi, hiệu quả của chiết là
phụ thuộc vào bản chất và tính đồng nhất của nền mẫu, tần số siêu âm và thời gian
sonication. EPA đã phê duyệt chiết sonication hỗ trợ như Phương pháp 3550C [14].
15.3.2.2 Assisted matrix solid-phase dispersion
Matrix pha rắn phân tán (MSPD) là một hình thức của microextraction cho cả chất lỏng
và chất rắn. Đối với các mẫu chất lỏng, chất hấp thụ được phân tán trong mẫu để hấp thụ
các chất phân tích. sau đó các chất hấp thụ được tách ra khỏi chất lỏng và chuyển đến một
cột và sau đó chất phân tích được hấp thu nhiệt để phân tích thêm. Đối với rắn hoặc mẫu
nửa rắn, một loại vật liệu thích hợp pha rắn (silica ví dụ dẫn xuất, gel silica, cát hoặc
Florisil) là tự pha trộn với mẫu. Các hỗ trợ vững chắc và mẫu này sau đó được chuyển
đến một cột và tách rửa với một dung môi thích hợp. Trong MSPD, phá vỡ các mẫu và
phân tán vào các hạt của sự hỗ trợ nguyên liệu diễn ra trong một bước duy nhất. Các yếu
tố quan trọng nhất cho các loại hình khai thác phân tán là những đặc điểm của vật liệu rắn
giai đoạn (ví dụ như kích thước hạt), tỷ lệ mẫu để hỗ trợ vật chất, việc sử dụng các bộ
điều chỉnh hóa học (ví dụ như axit, bazơ, hoặc các chất tạo phức), các dung môi rửa giải
và khối lượng. các MSPD Kỹ thuật này đặc biệt rất thích hợp với các mẫu sinh học và
nguồn gốc thực vật. Lợi thế chính của nó là khả năng xử lý một lượng rất nhỏ các mẫu, và
tiêu hao dung môi thấp.Ultrasonic hỗ trợ nền mẫu pha rắn phân tán (UA-MSPD), là một
phương pháp đã được phát triển để giải nén và loại bỏ thuốc trừ sâu (OPPS) và triazines
từ nhiều loại trái cây [17]. năng lượng siêu âm đã được tìm thấy để tăng tốc và nâng cao
hiệu quả khai thác trong khai thác rắn-lỏng của thuốc trừ sâu.
So với MSPD thông thường, phương pháp đề xuất nâng cao hiệu quả khai thác, giảm sự
phân tán của kết quả và hoàn thành xử lý mẫu trong vòng vài phút. Những kết quả, đặc
trưng với giới hạn thấp của phát hiện (LODs), chỉ ra rằng các quá trình thích hợp để xác
định chính xác các mục tiêu chất phân tích ở mức quy định trong pháp luật hiện hành đối
với các khoản của mẫu nhỏ như 100 mg [18].
15.3.3 ánh sáng như một nguồn năng lượng
Ánh sáng là một thuốc thử sạch mà không để lại dấu vết; do đó, quang hữu cơ được coi là
một phương pháp hóa học xanh [19]. Các nguồn cung cấp dồi dào nhất của năng lượng
trên trái đất xuất phát từ bức xạ mặt trời - cho tất cả các mục đích thực tế, một nguồn lâu
năm sẽ tiếp tục vượt quá mọi nhu cầu của nhân loại (25 000-75 000 kWh mỗi ngày và ha).
Con người chỉ sử dụng trực tiếp một phần nhỏ của năng lượng này. Cây xanh sử dụng
năng lượng mặt trời và quang xúc tác chiếm một vị trí quan trọng trong cân bằng sinh
thái. Một loạt các phương pháp tổng hợp nhân tạo đã được phát triển trong đó photon
được sử dụng như một thuốc thử hóa học, nhưng những không có kết nối trực tiếp với các
quá trình xảy ra trong tự nhiên. Photon đóng vai trò tương tự như thuốc thử và / hoặc chất
xúc tác trong tổng hợp hữu cơ. Hơn nữa, trái với tác nhân khởi động là hóa chất, ánh sáng
là thuốc thử tiêu hao hết hoặc phần còn lại đưa vào hỗn hợp phản ứng và như vậỵ quá
trình được đơn giản hóa.quang hữu cơ tổng hợp đã bị lờ đi bởi các ngành công nghiệp hóa
chất, chủ yếu là bởi vì hầu hết các nguồn sáng nhân tạo đòi hỏi một lượng lớn năng lượng
để tạo ra ánh sáng. Tuy nhiên, đi - ốt phát sáng ( Dây dẫn ) có thể cải thiện tình huống này
và họ sẵn sàng đưa vào nhiều bước sóng phát ra, tạo điều kiện thuận lợi lựa chọn của phù
hợp nhất giữa nguồn và thuốc thử hấp thụ. Nhà nghiên cứu hiện đang nghiên cứu nguồn
gốc cuối thế kỷ thứ 19 của quang hoá học hữu cơ, khi ánh sáng mặt trời là nguồn có hiệu
lực của phát xạ duy nhất [ 20 ]. Ngược lại với các thiết bị thường được ứng sớm, các phản
ứng quang hóa năng lượng mặt trời đang được thực hiện với các lò phản ứng năng lượng
mặt trời hiện đại và vừa phải để ánh sáng mặt trời tập trung cao độ, sản xuất ra sản lượng
thời gian-không gian cao [21]. Điều này do đó có thể được coi là một quá trình tiết kiệm
năng lượng. Tuy nhiên, năng lượng mặt trời không được sử dụng trực tiếp trong các
phương pháp phân tích vì các cường độ khá thấp và cửa sổ quang phổ rộng.Ánh sáng và
các nguồn khác của bức xạ điện từ là phương tiện chính Để sản xuất các tín hiệu trong
hóa phân tích. Các nguồn khác của ánh sáng hơn mặt trời được sử dụng rộng rãi trong
phân tích hoá học; phương pháp trắc phổ phổ biến nhất được lựa chọn để phát hiện và xác
định các chất. Ánh sáng laser dựa trên đã ảnh hưởng đến một cuộc cách mạng lớn trong
quang phổ. Nó được dẫn đến các kỹ thuật phân tích mới dựa trên plasma laser gây ra thế
hệ và các kỹ thuật liên quan phân tích quang phổ.Năng lượng được bảo toàn bằng cách
nung nóng một lượng rất nhỏ chất mẫu trong một thời gian rất ngắn. Khi một xung laser
ngắn thời gian với mật độ năng lượng hiệu quảtập trung trên bề mặt của một vật, nhiệt độ
bề mặt lên tới 5000-6000 K trong một thời gian ngắn extremelyn (~7 ns), dẫn đến sự hình
thành các khối lượng rất nhỏ của huyết tương (microplasma) trong đóbẻ liên kết hóa học
tạo ra các nguyên tử bằng điện tử kích thích và ion, bất kể loại và hình dạng của vật liệu
[22]. Những sự kích thích trong huyết tương hầu như tất cả có thể được sử dụng cho mục
đích phân tích. phổ plasma Laserinduced, hoặc laser gây ra sự cố phổ (libs), vì nó được
biết đến nhiều hơn, có những ưu điểm sau đây: (1) chuẩn bị mẫu đơn giản (2) tiêu thụ tối
thiểu và tiêu hủy mẫu, (3) có độ nhạy cao và chọn lọc cho DelaGuardia_c15.indd 301
DelaGuardia_c15.indd 301 2012/02/01 09:20:21 2012/02/01 09:20:21 302 Sổ tay Hóa
học Xanh phân tích dấu vết phân tích, (4) phân tích nhanh chóng, (5) phân tích phần tử-
đa, và (6) ứng dụng cho nhiều hợp chất.Trong phép đo libs điển hình, nhiều xung laser
được hình thành. Libs được thực hiện bằng một bắn laser duy nhất, làm cho nó lý tưởng
cho các ứng dụng đòi hỏi phân tích hóa học nhanh chóng và / hoặc các phép đo không phá
hủy. Trong libs single-shot, một xung laser tạo ra plasma duy nhất để phân tích quang
phổ. Bằng cách bắt ánh sáng từ mycoplasma trong khoảng 200-980 nm, yếu tố này được
xác định bởi bước sóng cụ thể của họ, số lượng các hóa chất được đo bằng cường độ của
ánh sáng ở bước sóng cụ thể và tất cả các vấn đề được phát hiện, bởi vì mỗi nguyên tố
phát ra đâu đó trong 200 -980 phạm vi nm. Libs là vốn nhạy cảm và vì thời gian phản ứng
ngắn hạn, nó được coi là một phương pháp thời gian thực. Hơn nữa, libs phát hiện các hạt
nhỏ, đặc biệt là khi kích thước của các hạt tương tự như đường kính 20-30 micron của
chùm tia laser hội tụ. duy nhất-shot libs cho thấy nhiều hứa hẹn cho các phân tích hóa học
và nhận dạng của một loạt các loại mẫu. Độc-shot libs đã chứng minh tiềm năng để phân
tích di sản văn hóa, sinh học, môi trườngvà mẫu pháp y, cũng như chất nổ, các ứng dụng
quân sự, các kim loại và hợp kim kim loại, phân tích quá trình đốt cháy và chuyển đổi xúc
tác. Những lợi thế của libs single-shot bao gồm phân tích hóa học nhanh chóng và bảo
quản và lập bản đồ mẫu.Hạn chế lớn nhất của kỹ thuật này là tái sinh của cường độ dòng
quang phổ, có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Shots có thể thay đổi như là kết quả của
nguồn laser (ví dụ xung ổn định), tương tác (ví dụ xung laser-plasma, plasma mẫu và mẫu
pulse- laser), số lượng mẫu ablated, đặc điểm của mẫu (độ nhám, thành phần hóa học ví
dụvà tính đồng nhất), các hiệu ứng nền, các yếu tố môi trường (ví dụ như sự hiện diện của
các hạt bụi hoặc hơi ẩm) và tán xạ ánh sáng. Những biến shot-to-bắn làm cho nó khó khăn
để sử dụng libs single-shot cho việc định lượng.Matrix hỗ trợ laze giải hấp / ion hóa
(MALDI) tương tự như ký thuật ion hóa được sử dụng trong khối phổ. Nó tạo điều kiện
phân tích các phân tử sinh học (chẳng hạn như protein, peptide và đường) và lớn các phân
tử hữu cơ (như polyme, dendrimer và các đại phân tử khác), mà có xu hướng dễ vỡ và
mảnh khi bị ion hóa bằng các phương pháp thông thường. Ion hóa được kích hoạt bởi một
chùm tia laser (thường là một laser nitơ). Một nền được sử dụng để bảo vệ các phân tử
sinh học bị phá hủy bởi một chùm tia laser trực tiếp và để tạo điều kiện bay hơi và ion
hoá. kỹ thuật MALDI thường sử dụng laser UV (337 nm, 355 nm và 266 nm). Laser hồng
ngoại cũng đôi khi được sử dụng bởi vì chế độ mềm mại của chúng khi ion hóa.Khi laser
được bắn ra, quá trình khác nhau diễn ra.. Về lý thuyết, các nền mẫu chuyển một phần
điện tích của nó để các phân tử chất phân tích, do đó ion hóa chúng trong khi bảo vệ
chúng khỏi những năng lượng gây rối của laser [23]. Ion từ kết quả quá trình này bao gồm
một phân tử trung tính [M] và một ion dương hoặc âm MALDI có khả năng tạo ion đơn
tính, nhưng nhiều ion tích điện ([M + nH] n +) cũng có thể được tạo ra, như một phần của
nền mẫu, cường độ laser và / hoặc điện áp. Mặc dù hiệu quả cao, các công cụ này rất phức
tạp và đắt tiền, và không phải mọi phòng thí nghiệm có khả năng.
15.4 Sử dụng dung môi thay thế cho tiết kiệm năng lượng
Nhiều quy định của dung môi công nghiệp và xử lý chất thải, và pháp luật kiểm soát ô
nhiễm ngày càng nghiêm ngặt đã làm tăng sức hấp dẫn của, không độc, dung môi công
nghiệp chấp nhận được với môi trường thay thế. kỹ thuật tách nhiều năng lượng, chẳng
hạn như chưng cất, cũng đang trở nên đắt hơn do chi phí năng lượng tăng cao. Có hai loại
dung môi - chất lỏng siêu tới hạn và các chất lỏng ion - có tiềm năng để làm cho các quá
trình môi trường an toàn hơn và giảm tiêu thụ năng lượng bằng cách thay thế các dung
môi hữu cơ trong chất lỏng / Chiết lỏng, xúc tác và phân ly. Sử dụng chúng sẽ làm giảm
hoặc loại bỏ các chi phí, yêu cầu xử lý, và các mối nguy hiểm liên quan đến các hợp chất
hữu cơ dễ bay hơi (VOC).Ưu điểm chính của chúng,so với các dung môi thông thường, là
một khả năng điều chỉnh các thuộc tính của dung môi, cho phép họ thay thế các dung môi
cụ thể trong một loạt các quá trình khác nhau.Cải thiện hiệu suất quá trình là cách đểgiảm
tiêu thụ năng lượng. Hơn nữa, các đặc tính độc đáo của cả hai chất lỏng đã dẫn đến các
lĩnh vực nghiên cứu mới: CO2 siêu tới hạn và các chất lỏng ion hoạt động với nhau vì
chất lỏng ion không hòa tan trong chất lỏng siêu tới hạn; Tuy nhiên, các chất lỏng là có
thể trộn với chất lỏng ion và điều này cho phép chất lỏng siêu tới hạn được sử dụng để
chiết xuất các hợp chất từ chất lỏng ion [24].
15.4.1 Ưu điểm của chất lỏng ion
chất lỏng ion có hai ưu điểm chính: không biến động và nhiệt mạnh. Hầu hết trong số
chúng hoạt động trong một phạm vi nhiệt rộng (thường là -40 ° C đến 200 ° C) không có
áp suất hơi đo lường được. Điều này cho phép một mức độ cao kiểm soát động học và
loại bỏ hơi dung môi. áp suất hơi không đáng kể là sự hỗ trợ chính đối với khiếu nại mà
ILS là một dung môi 'xanh'.
Các thuộc tính của ILS (tính lưu động trên một phạm vi nhiệt độ rộng, áp suất hơi cực kỳ
thấp, trộn lẫn hoặc không trộn lẫn với nước và các dung môi khác, khả năng hòa tan nhiều
chất hữu cơ và vô cơ, độ dẫn điện, độ ổn định điện, độ chấy nổ thấp, gây nổ, và khó ăn
mòn) có thể được điều chỉnh khi chọn thích hợp anion và cation. Thuộc tính này có thể
được gọi là 'tunability hóa' của chất lỏng ion . Có ILS với các nhóm chức năng cụ thể, mà
đã làm tăng việc xác định các chất lỏng nhiệm vụ cụ thể ion (đuôi) và đã đạt được sự chú
ý rộng.
Ngoài những lợi thế được cung cấp bởi các đặc tính vật lý của chúng, ILS thường tạo ra tỷ
lệ cao hơn phản ứng, sản lượng cao hơn, và tính chọn lọc tốt hơn so với các dung môi hữu
cơ thông thường khi được sử dụng trong tổng hợp hữu cơ. Chúng đã được sử dụng một số
lượng lớn trong các phản ứng, đặc biệt là trong xúc tác, và đặc biệt là ở xúc tác sinh học
và công nghệ hóa sinh vì nhiều enzyme giữ lại hoạt động trong các dung môi. Việc áp
dụng ILS - thường được thúc đẩy bởi nhận thức rằng chúng là dung môi 'xanh' - đã được
thử nghiệm trong các hóa chất, dầu khí và các lĩnh vực như phương tiện phản ứng, dùng
cho mạ điện, chà axit-khí và khử lưu huỳnh nhiên liệu vận chuyển. Thay thế các dung môi
dễ bay hơi với ILS được kỳ vọng sẽ ngăn chặn sự phát xạ của VOC.
Các tác động môi trường của các giai đoạn chu kỳ sống của ILS tương đối so với các
phương pháp khác vẫn chưa được nghiên cứu. Một đánh giá vòng đời (LCA) là điều cần
thiết để hợp pháp hóa bất kỳ khiếu nại của ' hóa học màu xanh'. Những tuyên bố tương tự
có thể được thực hiện liên quan đến tiêu thụ năng lượng với. Bằng chứng nữa là yêu cầu
mà quá trình phân tích sử dụng chất lỏng ion là phương tiện , hóa chất hoặc chất xúc tác
sẽ nhanh hơn và tiêu thụ ít năng lượng để tạo ra các tín hiệu phân tích đo lường được.
Nghiên cứu cũng đang được tiến hành để tìm một hiệu quả sử dụng chất lỏng ion trong
các ứng dụng phân tích [25].
15.4.2 Sử dụng chất lỏng siêu tới hạn tới hạn và những loại chất lỏng siêu tới hạn
Độ đục là khía cạnh quan trọng của dung môi thay thế như chất lỏng siêu tới hạn mà làm
cho chúng hấp dẫn đối với các nhà nghiên cứu. Những thay đổi nhỏ về nhiệt độ và / hoặc
áp lực xung quanh các điểm quan trọng của chất lỏng siêu tới hạn gây ra những thay đổi
đáng kể về mật độ và các thông số vật lý khác mà làm cho nó có thể điều chỉnh độ tanvà
các tính chất khác của dung môi. Vì vậy, sử dụng dung môi siêu tới hạn mở rộng phổ
tổng thể hòa tan, phân cực và biến động của dung môi và giai đoạn khuếch tán. Khả năng
điều chỉnh các tính chất của môi trường dung môi làm cho nó là một ứng cử viên tốt để
thay thế các dung môi khác trong một loạt các quá trình khác nhau, hoặc để tạo ra phương
pháp mới để phân tích mẫu. Các dung môi tương tự có thể được sử dụng cho các ứng
dụng và các thủ tục khác nhau. Tuy nhiên, các thiết bị phù hợp có thể tạo ra áp lực và
nhiệt độ cần thiết để đạt đến trạng thái siêu tới hạn (ví dụ, đối với khí CO2, nhiệt độ tới
hạn là 31 ° C và áp suất là 73 bar) là cần thiết để làm việc với các chất lỏng siêu tới hạn.
máy bơm và hệ thống sưởi ấm tiêu thụ năng lượng, làm cho các công cụ này tiêu tốn
nhiều năng lượng. Các tính chất vật lý của chất lỏng cũng hạn chế ứng dụng của chúng.
sắc ký lỏng siêu tới hạn (SFC) sử dụng carbon dioxide lỏng như một chất rửa giải Nó
được sử dụng chủ yếu như là một chế độ dự bị trong sắc ký. sắc ký lỏng siêu tới hạn
thường sử dụng carbon dioxide trên hoặc gần nhiệt độ và áp suất tới hạn của nó, kết hợp
với một dung môi hữu cơ như methanol hoặc ethanol. Hầu hết các sẵn SFC thiết bị đo đạc
phân tích cũng là LC-tương thích. Các máy bơm và buồng trộn đã ở áp suất cao; Tuy
nhiên, đầu bơm phải được làm mát. Việc thay đổi chính là sự cần thiết để giữ cho các máy
dò UV ở áp suất cao. SFC giải ly nhanh hơn so với LC và sử dụng một lượng tối thiểu của
các dung môi hữu cơ. SFC pha động là carbon dioxide trên, nhưng có thể chứa lên đến
15% ethanol, methanol hoặc acetonitrile. Về mặt lý thuyết, hỗn hợp pha dung môi SFC ít
thân thiện với môi trường hơn so với pha CO2, nhưng chúng dễ dàng để xử lý hơn hoặc
tái chế hơn so với các dung môi hữu cơ LC-dịch hỗn hợp. Mao mạch SFC cung cấp sắc
ký có độ phân giải cao ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với phương pháp sắc ký khí và tạo
điều kiện phân tích nhanh các hợp chất bền nhiệt [26]. SFC đã được xem như một phần
mở rộng của phương pháp sắc ký khí (GC), trong đó một phần năng lượng nhiệt cần thiết
để các chất hoà tan được thay thế bằng năng lượng solvat hóa. Việc sử dụng SFC mao
mạch tăng nhanh, chủ yếu là do sự kết hợp mới của pha động siêu tới hạn và cột mở
silica. Đầu dò GC như ion hóa ngọn lửa, bắt điện tử, phốt pho nitơ, lưu huỳnh và
Chemiluminescence được phổ biến với SFC.
SFE và SFC là đặc biệt thuận lợi khi sử dụng cacbon dioxide dựa vào pha. Khí carbon
dioxide không gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu nhưng carbon dioxide được sử dụng
trong các quá trình này góp phần không có hóa chất mới vào môi trường, bởi vì nó thường
là một sản phẩm phụ của phản ứng hóa học khác hoặc được lấy trực tiếp từ không khí, và
khí thường được tái chế khi nó được sử dụng với số lượng lớn.
Trong sắc ký lỏng, khi nhiệt độ cao cần thiết cho hiệu xuất, chỉ sử dụng dung dịch nước
thường được đề xuất. S. Heinisch và J-L. Rocca vừa xem xét cao sắc ký lỏng nhiệt độ
[27]. Họ nhận thấy rằng, ngoài những lợi thế không độc tính , như đã thảo luận ở trên, nó
cũng có thể sử dụng ion hóa ngọn lửa, tia cực tím bước sóng thấp, plasma quy nạp cùng
khối phổ và dò cộng hưởng quang phổ từ thậm chí hạt nhân, với deuterium oxide nóng
như pha động [28, 29, 30]. lập trình nhiệt độ thay vì rửa giải Gradient có thể được thực tế
trong một số tình huống. Ví dụ, chiết tách sử dụng micro hoặc cột nano, khi gradient rửa
giải là khó khăn để hoạt động ở dòng chảy tỷ lệ rất thấp trong một hệ thống cụ thể, lập
trình nhiệt độ thường được khuyến cáo với các cột mao mạch do truyền nhiệt hiệu quả
hơn với đường kính nhỏ bên trong. Tuy nhiên, chương trình nhiệt độ đôi khi có vấn đề.
Một khoảng nhiệt độ rộng hơn so với môi trường xung quanh đến 200 ° C là thường cần
thiết cho chương trình. nhiệt độ cần thiết thường là (> 20 ° C min-1) được áp dụng để
phân tách HPLC vì truyền nhiệt trong chất lỏng là rất chậm so với truyền nhiệt trong khí.
Làm nóng một cột thép HPLC (một vật liệu có tính dẫn nhiệt rất thấp) có thể là quá chậm
là tốt. Lập trình nhiệt độ được sử dụng chủ yếu để cải thiện phân tích đẳng nhiệt isocratic
hơn để thay thế rửa giải gradient. Một khía cạnh thường bị bỏ qua sắc ký nhiệt tiêu thụ
nhiều năng lượng hơn. G. van der Vorst et al. [31] thực hiện một chu trình tách sắc ký
của đồng phân đối với ảnh hưởng của một hỗn hợp không hấp thu ánh sáng của phenyl
dẫn xuất của acid acetic để so sánh HPLC với SFC. Năng lượng cần thiết để tạo ra sắc
phổ có thể là đáng kể cho cả HPLC và SFC. Xem xét quasá trình, việc tiêu thụ năng
lượng chuẩn bị HPLC là cao hơn so với SFC khoảng 25%, do sử dụng lượng lón các dung
môi hữu cơ. Để xác định mức tiêu thụ năng lượng của một nhà máy người ta phải xem xét
năng lực của mình ( 'βsystem ranh giới') và thực hiện các tính toán có tính đến ranh giới
vật chất của nhà máy và các nguồn tài nguyên. Chúng bao gồm các nguồn lực mua của
các công ty dược phẩm để thực hiện việc tách và sản xuất các hỗn hợp không hấp thu
quang, làm mát và nước công nghiệp, làm mát và sấy, hơi nước và các chi phí lưu trữ các
sản phẩm. SFC dường như có lợi hơn bởi vì nó đòi hỏi ít tài nguyên khoảng 30% so với
HPLC như định lượng trong năng lượng. Tuy nhiên, các năng lượng tích lũy được chiết
xuất từ môi trường tự nhiên để cung cấp tất cả các lượng và năng lượng dòng chảy đến
điểm αand βsystem qua các mạng công nghiệp (ranh giới γsystem) tổng thể cho thấy
chẩn bị SFC đòi hỏi nhiều hơn khoảng 34% nguồn lực hơn chuẩn bị HPLC. Các tác giả
lý do mà các điện cần để sưởi ấm và làm mát và sản xuất CO2argues lỏng chống lại việc
15.5. Hiệu suất thiết bị thí nghiệm
D. Raynie [33] đã chia phòng thí nghiệm thiết bị thành ba loại, dựa trên năng lượng tiêu
thụ cho mỗi mẫu (xem bảng 15.1)Việc đánh giá năng lượng Bảng 15.1 cho thấy rằng
phương pháp hóa học ướt như chuẩn độ và những người dựa trên các xét nghiệm sinh hóa
sẽ được ở khu vực 'xanh'. phương pháp cụ đơn giản như GC và HPLC đang ở trong vùng
"vàng". phương pháp cụ phức tạp hơn và kết hợp rất nhiều năng lượng và do đó họ đang
có trong cột 'đỏ'. lượng mẫu cao rõ ràng là quan trọng bởi vì nó làm giảm tiêu thụ năng
lượng cho mỗi mẫu. Dung môi tạo ra nhu cầu năng lượng bổ sung. bay hơi dung môi là có
liên quan trực tiếp đến việc sử dụng năng lượng, và một phương pháp đòi hỏi sự bay hơi
của khối lượng lớn dung môi là phương phápkhông có lợi.Phân tích quang phổ đòi hỏi
khá ít năng lượng. Nhiều trong số chúng là thuốc thử, không phá hủy, nhanh chóng và có
thể xác định một số chất phân tích trong thời gian tương tự. Đối với những lý do này, nên
rất thân thiện với môi trường và có thể được coi là phương pháp phân tích màu xanh lá
cây [34]. đặc điểm phân tích độc đáo, chẳng hạn như độ nhạy cảm cao, độ phân giải phổ
cao, và giới hạn rất thấp phát hiện, có thể đạt được bằng cách sử dụng laser. Tuy nhiên,
nhược điểm lớn của họ bao gồm các chi phí của các thiết bị, tăng độ phức tạp và thực tế là
không phải tất cả các bước sóng có sẵn. Tuy nhiên, miniaturizing các máy dò ánh sáng
nguồn (ví dụ diodelaser) đã gia tăng việc sử dụng các phương pháp quang phổ trong các
cảm biến khác nhau và các ứng dụng phòng thí nghiệm.
Bảng : Xếp hạng thiết bị theo mức tiêu hao năng lượng
15.5.1 Các xu hướng trong xử lý mẫu
hóa học xanh được chú ý tới việc lấy mẫu, đặc biệt là mẫu chuẩn bị, mà thường liên quan
đến việc làm sạch và các bước tiền tập trung bởi vì nó đòi hỏi dung môi và hóa chất khác
tạo ra một lượng lớn chất thải. Việc xử lý dung môi cũng tiêu thụ năng lượng quá trình
chuẩn bị mẫu. đáng kể có thể bao gồm đồng nhất và lọc, ly tâm, chưng cất, chiết, phân
đoạn và tập trung. Việc thực hiện thành công các quá trình này sẽ đảm bảo rằng các chất
phân tích là thích hợp với các hệ thống phân tích. Lấy mẫu và mẫu trước khi điều trị
thường chiếm trên 60% tổng số thời gian phân tích và chất lượng của các bước chủ yếu
quyết định sự thành công của quá trnhf phân tích trên một nền mẫu phức tạp. Vì vậy, lựa
chọn và tối ưu hóa một bước chuẩn bị mẫu ảnh hưởng lớn đến độ tin cậy, chính xác và
lượng và năng lượng tiêu thụ của một phương pháp phân tích .Theo các nguyên tắc của
hóa học xanh, phương pháp mới chuẩn bị mẫu phải:
● Làm giảm đáng kể việc sử dụng các dung môi hữu cơ;
● Giảm phát thải hơi và phát sinh chất thải lỏng và rắn;
● Loại bỏ việc sử dụng các thuốc thử độc tính cao và sinh thái độc hại;
● Giảm lao động (thời gian) và tiêu thụ năng lượng.
Chuẩn bị mẫu để phân tích và phụ thuộc vào nên mẫu và loại và lượng của chất phân
tích. Các lựa chọn của việc chuẩn bị mẫu và điều kiện của việc chiết tách thường yếu tố
quan trọng trong việc phân tích mục tiêu-hợp chất. Tốc độ chiết, phức tạp của các thiết bị
đo đạc,đơn giản và linh hoạt của phương pháp và độ tin cậy của quá trình này là những
yếu tố rất quan trọng để tiêu thụ năng lượng.
Tại tuyến hoặc trên đường nối của việc chiết và làm sạch với quá trình tách là một yếu tố
quan trọng trong sự phát triển của các phương pháp chuẩn bị mẫu; thủ nhỏ đã là một yếu
tố quan trọng trong việc thiết kế các hệ thống phân tích tổng hợp để cung cấp lượng mẫu
cao hơn và / hoặc hoạt động tự động, để sử dụng tiết kiệm hơn các dung môi và hóa chất
và bảo tồn năng lượng.
Các phương pháp tiếp cận có thể bao gồm các phương pháp solventless, quy trình và hệ
thống dung môi mới. phương pháp solventless chuẩn bị mẫu có thể được phân loại như
khí, màng cơ sở, và chiết pha rắn [35]. Phân tích và xác định các chất phân tích biến
động trong môi trường dạng khí được thực hiện trên sắc ký khí. chiế có sử dụng khí siêu
tới hạn như CO2. Chiết màng là một phương pháp solventless khi chất phân tích là dễ
bay hơi và các phương tiện chấp nhận là một pha khí; nếu không, nó là một hình thức
chiết lỏng-lỏng. Việc chiết pha rắn (SPE) kỹ thuật có nguồn gốc từ phương pháp sắc ký
lỏng và trong những năm gần đây, SPE đã dần dần thay thế hầu hết các chiết lỏng-lỏng
(LLE) phương pháp như các kỹ thuật ưa thích, đặc biệt là đối với các mẫu sinh học trước
để định lượng phân tích [36]. sau đó các chất phân tích được hấp thụ từ chất hấp thụ vào
đầu vào phân tích bằng một dung môi thích hợp hoặc nhiệt (cách tiếp cận solventless ).
SPE giảm tiêu thụ dung môi và các chi phí và do đó quá trình này có thể được tự động.
Trong hệ thống microextraction phổ biến nhất, một sợi silica hợp nhất được phủ chất hấp
thụ và các chất phân tích được phân chia giữa các thanh hấp thụ và pha nền[37]. Phương
pháp này là đơn giản và có thể dễ dàng tự động. Đó là điểm khởi đầu cho sự phát triển
của một loạt các phương pháp chuẩn bị mẫu mới. SPE, trong tất cả các phương thức và
các định dạng của nó, được cho là phương pháp ưa thích cho việc chuẩn bị mẫu chất lỏng,
đặc biệt là những loại có chứa nhiều chất phân tích phân cực. On-line và tự động pha rắn
sắc ký chiết lỏng (SPE-HPLC có thể dễ dàng được thu nhỏ. Ngoài hiệu quả của các kỹ
thuật chiết , nhiều yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến phân tích [38]. Thay thế dung môi
mới (fluorous, polymer, chất lỏng ion vv) có thể làm cho hệ thống chiết lỏng-lỏng thông
thường hiệu quả hơn bằng cách giảm lượng dung môi cần thiết. Tuy nhiên, các thiết bị và
chi phí vận hành, độ phức tạp của phương pháp, lượng của dung môi hữu cơ và mức độ
tự động hóa cũng phải được xem xét.
Tất cả các quá trình trên tiêu thụ thêm năng lượng để tiến hành phân tích, đối với các yêu
cầu như sử dụng thiết bị hoặc các quá trình bổ sung, làm bay hơi dung môi, làm khô mẫu,
và như vậy. Kỹ thuật chuẩn bị mẫu truyền thống như chiết lỏng-lỏng (LLE) và Soxhlet
khai thác (SOX) dựa trên dung môi chiết. Chúng thường sử dụng một lượng lớn các dung
môi hữu cơ và clo, và có thời gian chiết dài (thường là 6-24 h). Chiết áp-lỏng (PLE)
trong pha tĩnh của nó (SPLE) và hình thức (DPLE) năng động đã được phát triển để thay
thế các kỹ thuật trước khi xử lý mẫu truyền thống. Rõ ràng là việc áp dụng nhiệt độ cao
để bảo tồn năng lượng rút ngắn thời gian và tăng hiệu quả của quá trình. PLE, còn được
gọi là chiết xuất chất lỏng áp lực (PFE), áp suất chiết dung môi (PSE), tăng tốc chiết dung
môi (ASE) và tăng cường chiết dung môi, tạo quá trình chiết nhanh hơn vì khuyếch tán
cao, cải thiện khả năng hòa tan và tương tác chất phân tích hiệu quả hơn trong các dung
môi lỏng ở nhiệt độ trên nhiệt độ sôi của chúng . PLE chiết định lượng với mức tiêu thụ ít
dung môi và thời gian chiết ngắn hơn đáng kể so với phương pháp Soxhlet. Đối với một
số chất ô nhiễm hữu cơ PLE là tương đương hoặc thậm chí tốt hơn so với chiết Soxhlet.
Dung môi tương tự như dùng cho khai thác Soxhlet thường mang lại kết quả tốt, vì vậy nó
là tương đối đơn giản để thay thế phương pháp cũ với PLE. Hỗn hợp dung môi ít phân
cực và phân cực cao thường chiết hiệu quả hơn các chất phân tích hơn so với chỉ sử dụng
một dung môi duy nhất. Nhiệt độ thường trong khoảng 60-200 ° C. Ngoại trừ chất phân
tích không ổn định hoặc mẫu, nhiệt độ khai thác cao hơn sẽ làm tăng hiệu quả của PLE
Kết quả của làm ướt mẫu tăng cường và thâm nhập tốt hơn của dung môi chiết, và cũng vì
sự khuếch tán cao hơn và giải hấp của các chất phân tích từ các nền dung môi. Có thể sử
dụng dung môi hoàn toàn dung dịch nước trong PLE, (tức là áp lực chiết nước nóng
(PHWE), còn gọi SWE, chiết nước - nóng, chiết nước ở nhiệt độ cao, chiết quá nhiệt
nước và khai thác liquidwater nóng ). Kỹ thuật này sử dụng nước như một dung môi chiết
ở nhiệt độ 100-350 ° C và áp suất đủ cao để giữ cho nó lỏng. Thời gian chiết điển hình
cho PLE là 10-30 phút, làm giảm đáng kể nhu cầu năng lượng cho mỗi mẫu. Tuy nhiên,
cụ PLE hiếm khi có thể được sử dụng cho PHWE bởi vì các vật liệu hàn kín không chịu
được nhiệt độ cao.
15.6 Ảnh hưởng của tự động hóa và thu nhỏ diện tích về tiêu thụ năng lượng
Như đã đề cập ở trên, nhu cầu phân tích hóa học được phát triển nhanh chóng, đặc biệt là
cho mục đích môi trường về đất đai và - thậm chí quan trọng hơn - trong biển và đại
dương. Quy trình phân tích hóa học, để thu thập dữ liệu phân tích về hoạt động sản xuất
quy mô lớn, là một chuyên ngành khác nhanh chóng mở rộng [39,40]. Những yêu cầu này
gây áp lực lên các phòng thí nghiệm để tăng hiệu xuất và rút ngắn thời gian phản xuất dữ
liệu cho việc ra quyết định. Ngoài ra, các phòng thí nghiệm phải có khả năng xác định rõ
thủ tục dự kiến sẽ là duy nhất hoặc sử dụng thường xuyên. Có nhu cầu ngày càng tăng
cho các thiết bị đo lườngthu nhỏ , thiết bị cảm biến quét và dữ liệu nhanh chóng xử lý với
thông lượng cao và nền tảng thử nghiệm chuyên sâu. Các mục tiêu được thay đổi từ đơn
giản chứng minh tính khả thi của một phản ứng hóa học để thực hiện sâu hơn về khoa
học nghiên cứu và thử nghiệm công nghiệp. Chất lượng của các dữ liệu đồng thời phải
được duy trì hoặc cải thiện.
Các yếu tố chính cho hiệu quả phòng thí nghiệm là chi phí thiết bị, chi phí vận hành bao
gồm năng lượng, dung môi, hóa chất và hàng tiêu dùng, sự phức tạp của các phương pháp
và mức độ tự động hóa. Những yếu tố quyết định chi phí cho mỗi phân tích. Để đạt được
lợi nhuận cao nhất có thể về năng suất, dòng chảy quá trình thí nghiệm phải được nghiên
cứu kỹ lưỡng để xác định các điểm mà tại đó tự động sẽ có tác động đo lường được. Dụng
cụ nhạy cảm với năng suất cao sẽ cải thiện hiệu suất tổng thể của các phòng thí nghiệm.
Tự động hóa trong phòng thí nghiệm có thể loại bỏ các khiếm khuyết và sai sót trong quá
trình thí nghiệm, và nó thường có thể là một cách để giảm thiểu sai sót của con người.Chi
phí cao của các phân tích cụ thể cấm nghiên cứu mở rộng hơn tầm soát môi trường và
giám sát thực địa. Sàng lọc dư lượng hóa chất là không dễ dàng bởi vì các phương pháp
phải có khả năng đạt được giới hạn rất thấp phát hiện (LOD). Nhiệm vụ cũng rất phức
tạp, bởi vì ngay cả khi LOD thấp giá trị có thể đạt được, chúng thay đổi tùy các chất phân
tích, các kỹ thuật lấy mẫu và chuẩn bị mẫu và nền mẫu, trong đó đặc biệt quan trọng đối
với các mẫu thực phẩm. Nó cũng có thể là khó khăn để đạt được mức độ nhạy cảm cần
thiết cho tất cả các chất phân tích với một cùng một phương pháp.Mặc dù hoạt động đáng
kể trong lĩnh vực nghiên cứu này, vẫn còn nhiều lỗ hổng trong kế hoạch giám sát trong
phòng thí nghiệm của chính phủ uỷ quyền cho ma trận nhất định và dư lượng. Vì lý do
này, đa dư lượng 'catch-all' phương pháp, hoặc thậm chí kết hợp các phương pháp khác
nhau sử dụng các kỹ thuật như LC-MS, đang rất hấp dẫn về hiệu xuất cao và độ nhạy và
khả năng đáp ứng các yêu cầu luật định. Tuy nhiên, chúng là tốn kém, và họ yêu cầu các
dung môi và hóa chất cho mẫu tiền xử lý và các chuyên gia có trình độ để vận hành các
phòng thí nghiệm.
Một sự cân bằng hợp lý phải được tìm thấy giữa các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm
và hiện trường. Dòng thiết bị đặc biệt cần cải tiến nghiêm trọng. thiết bị hiện trường phân
tích lý tưởng nên (1) có thể sản xuất các thông tin cần thiết về một thời gian thực hoặc
gần cơ sở thời gian thực, (2) có khả năng situ / tại chỗ phân tích và có ít hoặc không cần
thiết phải chuẩn bị mẫu, (3) được cầm tay để sử dụng lĩnh vực với một yêu cầu tối thiểu
cho điện (năng lượng pin là mong muốn), hàng tiêu dùng như các loại khí hoặc / dung
môi, và không gian sạch sẽ để xử lý mẫu và (4) có đủ nhạy cảm và có chọn lọc.
15.6.1 Thu nhỏ trong xử lý mẫu
Giảm việc sử dụng các dung môi là điều quan trọng chính thúc đẩy sự phát triển của các
phương pháp xử lý mẫu. May mắn thay, giảm dung môi được hầu như luôn luôn đi kèm
với mức tiêu thụ năng lượng giảm. Thu nhỏ là một cách để giảm việc sử dụng dung môi
và năng lượng. Một số nỗ lực đã được thực hiện để thu nhỏ chiết lỏng-lỏng (LLE). Ba
trong số đó sẽ được thảo luận: microextraction (SDME), pha lỏng microextraction
(SPME) và chiết electromembrane (EME).
Trong SDME,microdrop dung môi (khoảng 1-3 ml) được treo từ đỉnh của một
microsyringe thông thường và sau đó tiếp xúc với khoảng trống của mẫu hoặc trong một
dung dịch mẫu trong đó nó là immiscible [41, 42]. Các chất phân tích khuếch tán vào giọt
này. Sau khi chiết xong, thả được rút lại vào ống tiêm và tiêm vào hệ thống sắc ký để
phân tích. Ưu điểm chính của SDME là yếu tố làm giàu cao của nó, đó là do khối lượng
rất nhỏ . Những lợi thế khác của kỹ thuật đơn thả bao gồm phù hợp với một loạt các dung
môi, dung môi tiêu thụ tối thiểu và chí phí thấp. Ngoài ra, không có chuẩn bị trước và
hiệu ứng bộ nhớ là tránh hệ thống sợi rỗng hoạt động tương tự để dung môi giọt, nhưng
dung môi được cố định trong các lỗ chân lông của sợi. Các chất xơ cũng có thể hoạt động
như một màng chất lỏng được hỗ trợ, và chất nhận có thể được đặt bên [43]. Hệ thống này
được gọi là pha lỏng microextraction (LPME). Ưu điểm của LPME là sự hiện diện của
một chất hỗ trợ dung môi hữu cơ và gây cản trở việc giải ly hoặc bay hơi của dung môi đó
xảy ra trong SDME. yếu tố làm giàu cao cũng có thể đạt được với kỹ thuật này vì khối
lượng tương đối nhỏ . Nhược điểm chính của tất cả các kỹ thuật màng là việc khai tháccó
xu hướng không được đầy đủ. Sự phục hồi thường ở một mức độ tương tự như trong
SPME, và hiệu chuẩn là bắt buộc. Chiết có chọn lọc có thể lựa chọn dung môi, cũng như
các vật liệu và kích thước của màng tế bào. Kích thước lỗ là rất quan trọng bởi vì ngoài
các quá trình chiết , làm tăng tính chọn lọc.Chiết hệ thống màng dựa trên sợi và túi màng
có thể được sử dụng để lấy mẫu .
Nó cũng được biết đến tài liệu kỹ thuật hóa học mà các quá trình LLE có thể được thao
tác và tăng cường bởi các ứng dụng của điện trường trên giao diện chất lỏng-lỏng [44, 45]
Quá trình .Đây được gọi là chiết màng điện (EME). Các lĩnh vực điện trợ sự chuyển động
của các hợp chất tích điện, để các chất phân tích mục tiêu được tính trong thời gian chiết.
chất phân tích khác nhau tính độ linh động khác nhau mà có thể được điều khiển bởi tiềm
năng điện và áp dụng các điều khiển khả năng chọn lọc của quá trình chiết. Điều quan
trọng là các dung môi vẫn cố định trong các lỗ của sợi rỗng trong chiết vì vậy mà nó hoạt
động như là một màng chất lỏng được hỗ trợ ổn định (SLM). EME đã được đánh giá khả
thi cho các mẫu phức tạp và nó đã được tối ưu hóa cho các loại khác nhau của các chất
phân tích (cơ sở, axit, các hợp chất zwitterionic, các hợp chất không phân cực, và hợp
chất phân cực).Nhanh hơn so với LPME với các thiết bị tương tự, nhưng nhiều nghiên
cứu cần được tiến hành để kiểm tra và xác nhận độ tin cậy của các thủ tục định lượng
[46].
Lồng ghép các quá trình và kết hợp các phương pháp phân tích dẫn đến cắt giảm đáng kể
mức tiêu thụ năng lượng. 'Micro' đề cập đến ít nhất một trong các tính năng sau: khối
lượng tối thiểu của các dung dịch rửa giải, kích thước nhỏ, hoặc tiêu thụ năng lượng thấp.
Microfluidics là khoa học về thiết kế, sản xuất, và các thiết bị xây dựng và xử lý có khả
năng xử lý khối lượng của chất lỏng vào thứ tự của nanolitres (10-9litre) hoặc picolitres
(10-12litre). Các kích thước của thiết bị trong khoảng từ milimét đến micromet. phần
cứng Microfluidics được xây dựng và thiết kế khác biệt so với các chất tương tự
macroscale thông thường của nó. Khi quy mô giảm bớt và kích thước của thiết bị đạt đến
một kích thước nhất định, các hạt của chất lỏng, hoặc các hạt lơ lửng trong chất lỏng, trở
nên so sánh kích thước với bộ máy chính nó, làm thay đổi đáng kể các hoạt động của hệ
thống.
Microfluidics và phân tích vi phân liên quan hệ thống này có khả năng làm giảm tiêu thụ
năng lượng; Tuy nhiên, trong giai đoạn hiện nay, điển hình thiết lập bao gồm một chip vi
lỏng nhỏ bao quanh bởi các công cụ máy tính để bàn có kích thước và nguồn điện. Để giải
quyết điều này phân tích giao diện sẽ cần phải được thu nhỏ hơn nữa. Lồng ghép các yếu
tố hỗ trợ thu nhỏ sẽ cho kết quả đúng vi tổng số hệ thống phân tích (μTAS) và sản xuất
tiết kiệm năng lượng bổ sung. μTAS kết hợp tất cả các thành phần của hệ thống trên một
chip. Máy bơm, van, máy trộn và do đó trên phải được thu nhỏ để tích hợp hệ thống, mà
đòi hỏi một sự lựa chọn giữa các phương pháp hoạt động - hiệu quả, nhưng rất khó để thu
nhỏ, và đòi hỏi nguồn năng lượng - và các phương pháp thụ động - dễ dàng hơn để tích
hợp, nhưng ít hiệu quả. Vì nhiều quá trình hoặc các nhiệm vụ, đặc biệt là trong công nghệ
sinh học, khối lượng vĩ mô của các phân tử và / hoặc các hạt phải được tập trung trong vi
lượng để sử dụng chip. Thu nhỏ của chuỗi xử lý toàn bộ vẫn còn là một thách thức rất lớn.
rào cản bổ sung được tạo ra bởi các hoạt động vật lý của hệ thống thu nhỏ,. Theo một số
nhà nghiên cứu, các giao diện thế giới-to-chip là nút cổ chai chính trong sự phát triển của
μTAS [47]. Giải quyết vấn đề này là đặc biệt quan trọng cho các ứng dụng thông lượng
cao. Một số giải pháp đã xuất hiện trong các tài liệu đã được xem xét và thảo luận trong
một bài báo [48].
Nhiều yếu tố của các hệ thống này có thể được thay thế bởi các thành phần thụ động hoạt
động mà không cần nguồn điện bên ngoài, sử dụng trọng lực, áp suất không khí, hoặc
hành động thủ công đơn giản để thao tác các chất lỏng. Sự phát triển của các thiết bị đơn
giản và có thể dùng một lần như vậy chủ yếu được thúc đẩy bởi nhu cầu đơn giản point-
of-chăm sóc (POC) kiểm tra đối với các nước kém phát triển, nhưng họ cũng có thể có ích
trong các nước phát triển, nơi hầu hết các chẩn đoán y tế được thực hiện trong tập trung.
George Whitesides và các đồng nghiệp của ông tại Đại học Harvard gần đây đã chứng
minh rằng các thiết bị vi lỏng ba chiều có thể được làm từ các lớp xếp chồng lên nhau của
giấy thông thường và băng [49]. Đây là thiết bị vi lỏng với giá rẻ nhất và mạnh mẽ nhất
cho đến nay.
Thiết bị vi lỏng trên giấy (cảm biến) đặc biệt hữu ích cho y tế phân phối tại các nước đang
phát triển và giám sát môi trường và thử nghiệm nước. thiết bị vi lỏng 3D trên giấy có khả
năng mà khó có thể đạt được với kính mở kênh thông thường hoặc vi polymer. 3D trên
giấy thiết bị bấc chất lỏng và phân phối khối lượng microlitre mẫu từ điểm đầu vào duy
nhất để các mảng của khu phát hiện rằng số lượng lên đến hàng ngàn. Khả năng này làm
cho nó có thể thực hiện một loạt các giao thức phân tích mới đơn giản và không tốn kém
trên một mảnh giấy và không có pumps. bên ngoài thấm hút lượng giấy đã được thường
xuyên khai thác trong các bài kiểm tra y tế như những người cho lượng đường trong máu,
mang thai, và HIV . Việc miễn dịch sắc ký (ICS) khảo nghiệm là một ví dụ tốt. trong
vòng một vài phút của một mẫu được áp dụng cho các dải kiểm tra, một dòng chỉ số cho
thấy sự hiện diện hay vắng mặt của các chất phân tích có liên quan. Các mẫu thử di
chuyển thông qua nền giấy lọc, trong đó có cả kháng thể cố định và được thấm. Khi di
chuyển mẫu, solubilizes các kháng thể được gắn thẻ và gắn kết chúng với mục tiêu. Các
chất phân tích sau đó gặp tập thứ hai của kháng thể và tạo thành một ma trận bánh
sandwich kháng thể cần phân tích kháng thể với một tín hiệu nhìn thấy được. Bởi vì ICS
chứa thuốc thử không tốn kém và các thành phần, chi phí cho người dùng cuối ít hơn US
$ 2 trong nhiều trường hợp. dải ICS yêu cầu tương đối ít và đôi khi không xử lý mẫu, và
không yêu cầu công cụ. các hiện tượng hóa học vật lý đơn giản bên ngoài, chẳng hạn như
hành động mao mạch, bốc hơi, endo / phản ứng tỏa nhiệt, trọng lực và thành lớp dòng
chảy trong microchannels rất thích hợp cho các thiết bị chẩn đoán dùng một lần
microfluidics. Bởi vì một nguồn cung cấp điện có lẽ là không có sẵn, một số năng lượng
có thể được cung cấp bởi các nhà phân tích. Trong đánh giá của họ, Weigl et al. đưa ra
nhiều ví dụ về thiết kế như vậy [50] .Microfluidics đã làm dấy lên nhiều hy vọng và niềm
hứng khởi trong các nhà hóa học phân tích. Tính đến năm 2009, đã có hơn 5000 ấn phẩm
về các ứng dụng microfluidics trong hóa học và hóa sinh học [51]. Thời gian vỡ mộng là
quá khứ và tìm kiếm đã bắt đầu cho một ứng dụng 'sát thủ'. Becker định nghĩa một ứng
dụng sát thủ là một trong đó có tính chất mong muốn như vậy mà nó có khả năng tạo ra
doanh thu rất lớn với lợi nhuận hấp dẫn trong một khoảng thời gian tương đối ngắn thời
gian [52]. Ông hy vọng rằng một ứng dụng sát thủ trong microfluidics sẽ xuất hiện trong
vòng 5-10 năm và dự đoán rằng một ứng dụng như vậy có lẽ sẽ là trong lĩnh vực chẩn
đoán; có lẽ là một thiết bị hoặc chẩn đoán bộ máy point-of-chăm sóc cho văn phòng của
bác sĩ, hoặc nó có thể được liên kết với thuốc thú y, kiểm tra thực phẩm. Việc tiết kiệm
năng lượng từ loại của thiết bị này là hiển nhiên.
15.6.2 Sử dụng cảm biến
Bởi vì tiêu thụ tài nguyên - năng lượng và hóa chất - và phát sinh chất thải là vấn đề trọng
tâm, tính di động là một thuộc tính quan trọng của một công cụ phân tích xanh Dụng cụ
có thể được đưa đến vùng phân tích hoặc (POC) đang có nhu cầu ngày càng tăng. Các
POC có thể là một bệnh viện, nhà hoặc hiện trường phạm tội. Trong tất cả các yêu cầu,
tiêu thụ điện năng thấp là quan trọng nhất. công cụ phân tích nhỏ hơn tiêu thụ ít năng
lượng và phân tích nhanh hơn cho lượng mẫu cao.
Xu hướng hiện nay trong phân tích, , là hướng tới cảm biến đều tuân theo thu nhỏ. Thế hệ
mới của bộ cảm biến cung cấp tiềm năng to lớn cho việc thu thập thông tin phân tích
mong muốn trong một cách đó là nhanh hơn, đơn giản hơn và rẻ hơn so với các dụng cụ
thí nghiệm dựa trên truyền thống.
Một cảm biến hóa học có thể được định nghĩa như là một thiết bị đó, như là kết quả của
một quá trình tương tác hóa học, biến đổi hóa học hoặc các thông tin sinh hóa thành một
tín hiệu (thường là điện hoặc quang học), theo cách phản ứng với những thay đổi về nồng
độ mẫu trong môi trường hóa học . Một cảm biến có ba phần: một yếu tố nhận dạng, một
bộ chuyển đổi, và một bộ xử lý tín hiệu có khả năng liên tục và thuận nghịch báo cáo một
nồng độ hóa học [53, 54]. Đầu dò chuyển đổi một tín hiệu thu được bởi phần tử cảm biến
thành tín hiệu điện. Ngoài chuyển nhanh chóng thông tin về nồng độ của một hợp chất cụ
thể vào mộttín hiệu, và duy trì hoạt động của nó trong một thời gian dài, một bộ cảm biến
thường nhỏ và không tốn kém. Do kích thước của nó, là nhu cầu năng lượng của cảm biến
khá thấp.Nhóm các cảm biến đã được phát triển sau đây:
● Cảm biến quang học dựa trên độ hấp thụ, phản xạ, huỳnh quang, chiết suất, hiệu ứng
nhiệt và quang tán xạ ánh sáng;
● Cảm biến điện hóa dựa trên voltammetry và potentiometry;
● Cảm biến điện dựa trên các oxit kim loại, chất bán dẫn hữu cơ và độ dẫn điện;
● Đầu dò nhạy cảm dựa trên các thiết bị áp điện và bề mặt sóng âm;
● Cảm biến thuận từ cho oxy;
● Cảm biến Thermometric dựa trên hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học.
Cảm biến sinh học, trong đó cung cấp triển vọng để kết hợp việc công nhận sự kiện sinh
học với truyền tín hiệu điện tử và thiết kế một thế hệ mới của các thiết bị sinh học điện tử
có thể thực hiện các chức năng mới lạ, đặc biệt hứa hẹn. Từ góc độ năng lượng, nhiệt độ
hoạt động của họ là gần với nhiệt độ phòng,vì vậy các yêu cầu để sưởi ấm hoặc làm mát
là tối thiểu; nhiệt độ chỉ cần đượcổn định .sự tiến triển điện tử và thiết bị đo đạc đã làm
cho nó có thể để đo tín hiệu điện rất thấp. công nghệ không dây cho phép, những phản
ứng từ các cảm biến để được nhận tự động, các tín hiệu chuyển thành thông tin phân tích
và thay đổi theo thời gian đánh giá từ một địa điểm từ xa. Điều này là xa hơn và tiết kiệm
hơn so với quá trình điều khiển thông thường và giám sát môi trường, trong đó các mẫu
được thu thập và vận chuyển đến một phòng thí nghiệm trung tâm để xác định thành phần
hóa học của chúng. Một mức độ cao của hội nhập, hiệu quả, tốc độ ứng dụng trong môi
trường hoặc công nghiệp.
Hiệu chuẩn định kỳ hoặc hoàn toàn loại bỏ sự cần thiết phải hiệu chuẩn là một thách thức
đặc biệt. Nếu nó có thể được đảm bảo rằng tất cả các cảm biến bên trong một lô là chính
xác bằng trong giới hạn quy định của sự không chắc chắn, thì chỉ một trong số chúng cần
phải được hiệu chuẩn. Một thách thức khác là sản xuất một phản ứng thời gian thực mà
không có tác động, một trở ngại cho việc sử dụng các hệ thống dòng chảy. Bằng việc
cung cấp kịp thời, thông tin phân tích các thiết bị an toàn và hiệu quả như vậy cung cấp
đánh giá trực tiếp và đáng tin cậy của quá trình sản xuất hoặc các hiệu ứng và độ dốc của
các chất ô nhiễm tại vùng, làm giảm đáng kể chi phí phân tích. phát triển gần đây trong
công nghệ truyền thông không dây và điện tử miniaturizing đã tạo ra khả năng dễ dàng
tạo thành mạng lưới cảm biến mà rất nhiều sẽ tăng cường giám sát môi trường tự nhiên
(mà có thể là một ngôi nhà hoặc bệnh viện), và trong một số trường hợp, dẫn đến các kỹ
thuật đo lường mới hoặc việc triển khai cảm biến mà trước đây không thể. Như đã đề cập
trước đó, việc bảo đảm chất lượng của dữ liệu từ thiết bị được triển khai từ xa và trong
thời gian dài của thời gian là một vấn đề lớn cần được giải quyết. Tuy nhiên, theo
Lieberzeit và Dickert [55], mặc dù tiềm năng lớn của cảm biến, nghiên cứu chủ yếu được
giới hạn trong nghiên cứu phòng thí nghiệm và đã thường chưa đạt đến giai đoạn phát
triển kỹ thuật.
Mặc dù chi phí và tính phức tạp của các công cụ phân tích đã giảm, việc thực hiện các
phương pháp khác nhau, đặc biệt là ở những nước kém phát triển nơi mà cần phải giám
sát môi trường, thực phẩm và nước là cao hơn so với các nơi khác, đã bị cản trở bởi các
chi phí tương đối cao của các thiết bị đo đạc. Một số đề xuất rất thú vị đã được nâng cao,
sử dụng thiết bị điện tử tiêu dùng, bao gồm cả thiết bị quang học chi phí thấp như máy
quét kỹ thuật số, máy quay video, và các màn hình video để phân tích hóa học thông
thường. Suslick và đồng nghiệp cung cấp các minh họa đầu tiên của phương pháp này
[56] khi họ đã cho thấy làm thế nào một số máy quét có thể được chuyển đổi thành một
công cụ phân tích mạnh mẽ để xác định những thay đổi màu sắc tinh tế trong thuốc
nhuộm hóa học để phát hiện các hợp chất dễ bay hơi. Gần đây, các nhà khoa học từ Đại
học Lindköpping của Thụy Điển đã chứng minh tính hữu dụng của máy tính cá nhân để
xét nghiệm đo màu khác nhau. Filippini et al. cho thấy làm thế nào một màn hình máy
tính và một webcam rẻ tiền có thể được sử dụng như một máy quang phổ [57]. màn hình
máy tính photoassisted kỹ thuật này (CSPT) là dựa trên thực tế là một màn hình máy tính
có thể được lập trình dễ dàng để hiển thị màu sắc khác nhau bằng cách, kết hợp phát xạ
ngoài băng hẹp ba (đỏ, xanh lá cây và màu xanh) profile. các khía cạnh khác nhau của
việc sử dụng màn hình máy tính như là nguồn sáng kết hợp với xử lý dữ liệu chemometric
đã nhiệt tình nghiên cứu bởi nhóm Lindköpping [58]. Ngay từ cái nhìn đầu tiên, công
nghệ CSPT trông giống như một dự án khoa học trường, nhưng giá trị nằm trong khả
năng tiếp cận với một đối tượng cực kỳ rộng. Sử dụng màn hình máy tính như là nguồn
ánh sáng kiểm soát và máy ảnh web như máy dò hình ảnh, là một lựa chọn rõ ràng để
thực hiện các bài kiểm tra so màu nhanh chóng tại nhà hoặc các đơn vị chăm sóc chính
[59, 60]. Nó có tiềm năng đáng kể để hỗ trợ giám sát toàn cầu của các thông số môi
trường và vệ sinh, sử dụng các trình duyệt internet [61] . sản phẩm tiêu dùng khác với các
bộ phận quang điện có thể được sử dụng như là bộ cảm biến quang học trong công cụ
phân tích. microarray mật độ cao đã được nghiên cứu từ nhiều năm trước bởi H. Kido et
al. [62]. Nghiên cứu của họ chỉ ra là nhỏ gọn công nghệ microarray dựa trên đĩa có thể tạo
ra kết quả định tính và định lượng và có khả năng phân tích đồng thời nhiều phân tích.
Việc sử dụng máy tính thông thường ổ đĩa quang cho cảm biến hóa học và sinh học đã
được báo cáo. Một vài nhóm các nhà nghiên cứu như S. Lange [63] et al. và R. Potyrailo
et al. [64, 65, 66, 67] đã chứng minh rằng một tín hiệu tương tự có thể được chiết xuất từ
một ổ đĩa cho số lượng phát hiện những thay đổi quang trong các bộ phim cảm biến đọng
lại trên đĩa CD thông thường và ổ đĩa quang DVD. Việc sử dụng một chút thay đổi đọc
đĩa CD thông thường nêu bật những tiềm năng to lớn của phương pháp này, đặc biệt là
cho các thử nghiệm sử dụng các bề mặt đĩa audio-video chuẩn để phân tích môi trường
hoặc lâm sàng, phát hiện ma túy. Các phương pháp sàng lọc thông lượng cao đa dư lượng
độc giả sử dụng CSPT và CD là chi phí-hiệu quả, nhạy cảm, hoặc chẩn đoán ở những nơi
có nguồn tài nguyên ít ỏi đó có yêu cầu, năng lượng thấp giá rẻ và công nghệ không phức
tạp.
Công cụ là một phần thiết yếu của quá trình phân tích và đánh giá vòng đời thấu đáo về
những công cụ hạch toán vào màu xanh của phương pháp. Tuổi thọ chức năng của một
công cụ là một xem xét thiết kế có ảnh hưởng đến lựa chọn EOL (end-of-life) của nó.
Theo nguyên tắc chung, một dụng cụ mà đòi hỏi một lượng lớn đầu vào của các nguồn
lực cần được bền và tái sử dụng. Thiết bị có tuổi thọ ngắn nên được thiết kế theo cách như
vậy mà số tiền tối thiểu của các nguồn tài nguyên được chi tiêu để có được kết quả, đặc
biệt là nếu tái sử dụng hoặc tái chế là không khả thi. Điều này cũng áp dụng đối với hàng
tiêu dùng, đặc biệt là những người liên quan đến lĩnh vực sinh học trong đó hàng tiêu
dùng duy nhất sử dụng rất phổ biến. Các thiết kế của các sản phẩm này phải đảm bảo xử
lý của họ là dễ dàng và tiết kiệm năng lượng, hoặc năng lượng có thể được phục hồi, ví
dụ, bằng cách sử dụng chất dẻo có thể được đốt cháy mà không sản xuất khí thải độc hại.
15,7 Đánh giá hiệu quả năng lượng
Sản phẩm và quy trình thường được dán nhãn 'xanh' cho mục đích quảng cáo mà không
có bất kỳ bằng chứng vững chắc. Tuy nhiên, một lý do khách quan hơn cho thực hành này
là thiếu sự định lượng.
Hình 15.1 lập danh sách các biểu tượng “ xanh”
Sự nhấn mạnh chính là về chất lượng đo lường của dữ liệu, và chỉ gần đây đã chú ý được
hướng về phía thân thiện với môi trường của các phương pháp mà các dữ liệu thu được.
Các nhà khoa học và các kỹ sư đều nhận thức được vấn đề này và một số khái niệm hữu
ích đã được phát triển [68] .Phương pháp môi trường Index (Nemi) [69], mà là một cơ sở
dữ liệu internet, tìm kiếm miễn phí. Nó được tiếp tục mở rộng để bao gồm một số lượng
ngày càng tăng của các phương pháp và các loại của phương pháp. Trong cơ sở dữ liệu,
phương pháp này có thể dễ dàng tìm kiếm, sắp xếp và so sánh. Hy vọng rằng người dùng
sẽ bắt đầu đòi hỏi các phương pháp "xanh hơn". Tuy nhiên, đáp ứng yêu cầu thực hiện (ví
dụ mức độ phát hiện, mức độ thiên vị, độ chính xác, vv) là xem xét chính của người sử
dụng trong việc lựa chọn một phương pháp. Nemi là người đầu tiên cơ sở dữ liệu bao
gồm hồ sơ màu xanh của các phương pháp. Các hồ sơ màu xanh là một trong những
thông số đã được phát triển cho việc đánh giá các phương pháp phân tích [70]. Các tiêu
chí đã được xác định và phát triển hợp tác bởi một số lượng lớn của các chuyên gia trong
các phương pháp môi trường. Các hồ sơ được định hướng hướng tới độc tính, tích lũy
sinh học, phản ứng, phát sinh chất thải, ăn mòn, độ an toàn và các yếu tố liên quan, được
chia thành bốn loại rủi ro; sức khỏe, an toàn, môi trường và chất thải. Một cuộc khảo sát
thống kê các phương pháp phân tích chỉ ra rằng nhiều phương pháp tạo ra chất thải bởi vì
họ sử dụng một số lượng lớn các dung môi và hóa chất độc hại. Một nhược điểm của
phương pháp này là một tiêu chí năng lượng không được bao gồm trong hồ sơ màu xanh.
Tất cả các bước trong phân tích đóng góp cho sự tiêu thụ năng lượng trong phòng thí
nghiệm và phải được đưa vào tài khoản để tính toán một số năng lượng cho các phương
pháp. Douglas Raynie đã phát triển cân nhắc năng lượng như một tiêu chí đánh giá bổ
sung [33]. Việc đánh giá bao gồm năm loại rủi ro tiềm năng; sức khỏe, an toàn, môi
trường, năng lượng và chất thải. Nó cũng xác định ba cấp độ khác nhau để điểm số
phương pháp hóa học 1-3 trên từng thuộc tính, sử dụng dữ liệu hóa học có sẵn và được
đại diện bởi màu sắc xanh, vàng và màu đỏ tương ứng. công cụ đánh giá này cho phép các
nhà nghiên cứu cá nhân để đánh giá giữatiêu chuẩn. Mâu thuẫn này là tiêu chí đánh giá có
thể được đại diện bởi một nhân vật của một ngũ giác gồm năm hình tam giác màu theo
mức độ rủi ro (xem Hình 15.1) .Công số năng lượng được tính theo tổng số lượng năng
lượng trong kWh cần thiết để phân tích một mẫu: cho ≤0.1 kWh, tỷ số là 1 (màu xám
đen), cho> 0,1 đến ≤1.5 kWh, tỷ số là 2 (ánh sáng màu xám), và cho> 1,5 kWh, tỷ số là 3
(màu đen) (xem thêm Bảng 15.1). Tất cả các năng lượng tiêu thụ trong quá trình phân
tích, trong đó cần thiết cho việc chuẩn bị mẫu và phân tích, được bao gồm trong số này.
hệ thống ba tầng này cho phép sự linh hoạt hơn trong phương pháp đánh giá, nhưng đòi
hỏi nhiều dữ liệu hơn để tạo ra các hồ sơ. Số lượng các thông số cần thiết để cấu hình các
màu xanh của một phương pháp có thể được thảo luận, nhưng nó chắc chắn là sự sẵn có
của các thông tin này sẽ giúp trong việc lựa chọn một phương pháp thực hiện tốt nhất về
mặt thân thiện với môi trường và chất lượng đo lường.
Với các thông tin ngày càng tăng trong cơ sở dữ liệu của các phương pháp phân tích,
người dùng có các dữ liệu cần thiết để hỗ trợ lựa chọn nhiều thông tin hơn về các phương
pháp và cải thiện màu xanh của phân tích trong phòng thí nghiệm operations.The thông số
phổ biến nhất - E-yếu tố [71] - trong nguyên tắc rất đơn giản và rất phù hợp với đặc trưng
các quá trình hóa học. Mặc dù nó không xem xét chu kỳ đời sống vật chất giai đoạn ngoài
sản xuất, E-yếu tố là một biện pháp tác động môi trường và tính bền vững, thường được
sử dụng bởi các nhà hóa học. E-yếu tố bao gồm các tỷ lệ của sản phẩm với tổng đầu vào
(hoặc tất cả các vật liệu được sử dụng trong quá trình sản xuất) và được thể hiện bằng
phương trình sau đây:
E-yếu tố sẽ đưa vào tài khoản của tất cả các hóa chất liên quan đến sản xuất. Năng lượng
và nước đầu vào thường không được bao gồm trong tính toán E-yếu tố, cũng không phải
là sản phẩm của quá trình đốt cháy, như hơi nước và carbon dioxide. Bởi vì đơn giản của
nó và bất chấp những thách thức của bao gồm các hợp chất tái chế trong các công thức,
thông số này đang thu hút sự chú ý và thậm chí còn được sử dụng để phân tích các quá
trình phức tạp [72].
Tuy nhiên, E-yếu tố không thể áp dụng trực tiếp để phân tích hóa học vì 'sản phẩm' của
một phòng thí nghiệm phân tích là không thể định lượng được tính bằng kg, vì vậy
phương trình không thể được sử dụng để tính toán E-yếu tố của nó. Tất cả các hóa chất và
dung môi có thể về nguyên tắc trở thành chất thải, thậm chí sau khi tái chế cẩn thận. Tuy
nhiên, tỷ lệ số tiền cần thiết của các hóa chất và dung môi với lượng mẫu cần thiết để có
được một tín hiệu phân tích đo lường có thể được sử dụng để so sánh các phương pháp
phân tích khác nhau. Tiết kiệm nguyên tử là một thước đo quan trọng của hiệu quả tài liệu
về hóa học xanh [73]. Tiết kiệm nguyên tử tính toán hiệu quả mà các nguyên tử được sử
dụng làm nguyên liệu trong các biến đổi hóa học được đưa vào sản phẩm cuối cùng.
Không giống như E-yếu tố, mà là dựa trên các điều kiện và hoàn cảnh cụ thể của một quá
trình, Tiết kiệm nguyên tử là một chỉ số nội tại mà các biện pháp hiệu quả lý thuyết của
một quá trình theo điều kiện hoàn hảo. Số liệu này được thường xuyên nhất được áp dụng
để biến đổi hóa học trong đó chất của cấu trúc phân tử rời rạc được chuyển thành mới,
mục tiêu đồng nhất hóa phân tích. Một tham số hiệu quả có thể được phát triển dựa trên
các tín hiệu phân tích. Cách tiếp cận này cho phép đo phân tích, nó phải được thể để đánh
giá bao nhiêu phân tử chất phân tích sẽ đưa ra một tín hiệu phân tích đo lường được nơi
các giới hạn lý thuyết của một phân tử được biết đến. quang phổ quang học, đặc biệt là
huỳnh quang, điện hóa học và bioanalysis là lĩnh vực hóa học phân tích với các phương
pháp có độ nhạy cao, do tính chất cực kỳ có chọn lọc của phản ứng. Theo phương pháp
này, độ nhạy của phương pháp tương quan vớimàu xanh.Không may của nó, nó là hiếm
hoi mà một chất phân tích duy nhất có thể được phân tích mà không có một nền mẫu can
Vật liệu thu và đầu vào
Xây dựng, sản xuất và chế biến
Sử dụng sản phẩm
Đóng gói sản phẩm và phân phối
Tái sử dụng, tái chế và rác
thiệp; việc chuẩn bị mẫu thường là phức tạp, và do đó tính toán được nhiều số liệu hoàn
thành . Năng lượng thường như đối với đại chúng; ai có thể đưa vào tài khoản tất cả các
dạng năng lượng,. số đo có thể bao gồm [74]:
trong đó tất cả các yêu cầu năng lượng cho mỗi bước được đưa vào chu kỳ (quy trình, sản
xuất vật
Hình 15.2 Sơ đồ của một chu kỳ sống của sản phẩm
Như đã đề cập trước đó, điều quan trọng là tài khoản cho các nhu cầu năng lượng của chu
kỳ cuộc sống đầy đủ, đó không chỉ bao gồm các năng lượng cần thiết cho thế hệ tín hiệu
(trong tương tác), mà còn cần thiết cho hoạt động của các nhạc cụ, tái chế vật liệu và xử
lý của rác thải .Clark et al. [75] đề xuất năng lượng phản ứng đầu vào mỗi mol sản phẩm
mục tiêu trong các đơn vị của kWh mol-1
là một chỉ số năng lượng cho các phản ứng hóa học. Phát triển một số liệu năng lượng cho
phân tích hóa học phức tạp hơn vì các sản phẩm của quá trình này là một tín hiệu phân
tích từ các nguồn khác nhau - hóa học hoặc điện hóa phản ứng hoặc các quá trình vật lý -
và các tín hiệu được đo bằng số lượng vật lý như khối lượng, khối lượng, điện tích, sự
khác biệt về nhiệt độ, hoặc năng lượng bức xạ được thể hiện và định lượng trong các bước
sóng hay tần số và cường độ. Một số liệu năng lượng cho phân tích hóa học cũng phải đưa
vào tài khoản số năng lượng bổ sung là cần thiết để tạo ra một lượng dấu hiệu phân tích.
Có thể so sánh năng lượng (Energy Intensity) cần thiết để tạo ra một tín hiệu ở mức độ cụ
thể của đầu dò phân tích .Vòng đời A (LCA) là một kỹ thuật để định lượng và đánh giá
các yếu tố đầu vào và đầu ra ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động môi trường của một sản
phẩm trong suốt cuộc đời của mình chu kỳ, từ sản xuất, thông qua sử dụng, để xử lý
(Hình 15.2) .LCA bao gồm tất cả các khía cạnh của sản xuất như vốn và chi phí bảo trì,
hiệu quả, an toàn và nguy cơ rủi ro và quản lý chất thải. Các thông số chu kỳ sống của sản
phẩm có liên quan với sự linh hoạt thiết kế và hoạt động của nó. LCA có thể là một công
cụ mạnh mẽ cho nghiên cứu có hệ thống ảnh hưởng môi trường của sản phẩm và hỗ trợ
trong việc xác định các cơ hội để cải thiện phân tích.Hóa môi trường của nó là một quá
trình mà sau một phương pháp cụ thể, nhưng đầu ra của nó là một tín hiệu phân tích chứ
không phải là một sản phẩm hữu hình. Trong hóa học phân tích, người ta phải xem xét
trong vòng đời hoàn chỉnh của tất cả các thành phần của phương pháp, đó là, dụng cụ và
tất cả các vật liệu và hàng tiêu dùng cần thiết để tạo ra các tín hiệu phân tích, từ thăm dò
lấy mẫu lên đến trình bày của các dữ liệu. Về nguyên tắc, vòng đời của phương pháp này
tiếp tục cho đến khi một phân tích được thực hiện trên các công cụ tương tự sau các thủ
tục tương tự; Do vậy, số lượng mẫu phân tích theo phương pháp này là một tham số. LCA
quan trọng là một phương pháp rất có thể hỗ trợ trong việc xác định màu xanh của sản
phẩm. Tiêu chuẩn đánh giá vòng đời (LCA) giao thức đã tồn tại, chẳng hạn như 14040 Bộ
tiêu chuẩn ISO. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn và dữ liệu để đánh giá độc tính của các tài liệu
còn thiếu. LCA cũng cần được hỗ trợ bởi các thông tin trên bao bì và phân phối cách ảnh
hưởng đến tác động môi trường của sản phẩm [76]. Đối với những lý do này, một số,
phân tích định lượng toàn diện các sản phẩm hóa học đã được tiến hành, nhưng không ai
có được thực hiện các phương pháp phân tích. LCA không áp dụng trực tiếp đến thông tin
thu được từ quá trình đo lường, nhưng nó được áp dụng cho các thành phần (hóa chất,
dung môi, thiết bị đo đạc, thiết bị xử lý dữ liệu, vv) của quá trình. Do đó, LCA có thể
được sử dụng để đánh giá tác động môi trường của các phương pháp phân tích .LCA là
quan trọng cũng áp dụng trên thiết bị đo đạc phân tích những gì có liên quan trực tiếp đến
phân tích về phương pháp. Đây là vị trí theo một nguyên tắc của kỹ thuật xanh liên quan
đến thiết kế cho thương mại 'đời sau'; sản phẩm, quy trình và hệ thống cần được thiết kế
cho các chức năng trong một thương mại 'đời sau'. Để giảm thiểu chất thải, thành phần
duy trì chức năng và giá trị có thể thu hồi để tái sử dụng và / hoặc cấu hình lại. Các thiết
kế thế hệ tiếp theo của sản phẩm, quy trình và hệ thống phải đưa vào tài sản sử dụng chức
năng của các tài sản có giá trị của các thành phần bị thu hồi.
Trong trường hợp của kỹ thuật trưởng thành là những thay đổi lớn trong các nguyên tắc
điều hành đã không xảy ra trong suốt nhiều thập kỷ như sắc ký và các công cụ thực hiện
trong năm 1970 vẫn thực hiện tốt. mô hình mới không nâng cao chất lượng phân tích, và
không có nhu cầu cấp thiết để thay thế thiết bị đo đạc thường xuyên. Trong khi đó, thái độ
của sau này là dễ hiểu, những mong muốn của các nhà phân tích để thay thế thiết bị đo
đạc mỗi năm thứ hai là hầu như không hợp lý, thậm chí nếu ngân sách phòng thí nghiệm
có thể chứa nó. Sự xuất hiện của các công cụ mới trên thị trường có thể được hoan
nghênh nếu điều này là một sự phản ánh của một đột phá khoa học. Tuy nhiên, rất nhiều
các mô hình mới của công cụ khoa học tiêu chuẩn xuất hiện trên thị trường mỗi năm mặc
dù không có những khám phá khoa học mới đã được thực hiện. Các thị trường cụ được
khá bão hòa, và chỉ có những cuộc cách mạng thông tin-công nghệ có thể được theo sau
từ giao tiếp với máy tính mới và cài đặt phiên bản mới của phần mềm.
Tài liệu tham khảo
1. Anastas, P.T. and Warner, J.C. (1998) Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford
University Press, New York.
2. Anastas, P.T. and Zimmerman, J.B. (2003) Design through the 12 principles of green
engineering, Env. Sci. & Tech., 37, 94A–101A.
3. US Environmental Protection Agency (n.d.) Green Engineering Homepage. Available
at http://www.epa.gov/opptintr/greenengineering/ (accessed 8 November, 2011).
4. Mathew, P.A.; Sartor, D.A.; Bell, G.C. and Drummond, D. (2007) Major energy
efficiency opportunities in laboratories—Implications for health and safety, J. Chem.
Health & Safety, 5, 31–39.
5. US Department of Energy (n.d.) Available at http://www.epa.gov/lab21gov/ (accessed
7 November, 2011).
6. Labs21 (n.d.) Energy_Efficient_Laboratory_Equipment_Wiki. Available at