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Einfache Demonstration der Gaschromato graphie im Unterricht. Erwin Wiederholt Bergische Universität Wuppertal. Gliederung. Fachliche Grundlagen der Gaschromatographie Erfahrungen mit Lehr-Gaschromatographen im Unterricht Das Trennprinzip Ein low-cost Gaschromatograph
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Einfache Demonstration der Gaschromatographie im Unterricht Erwin Wiederholt Bergische Universität Wuppertal
Gliederung • Fachliche Grundlagen der Gaschromatographie • Erfahrungen mit Lehr-Gaschromatographen im Unterricht • Das Trennprinzip • Ein low-cost Gaschromatograph • Analyse der Luft • Trennbeispiele im Unterricht
Fachliche Grundlagen Unter Gaschromatographie versteht man eine physikalische Trennmethode für gasförmig vorliegende oder thermisch genügend stabile, verdampfbare Substanzgemische. Durch multiplikative Verteilung werden die einzelnen Gemischkomponenten zwischen einer mobilen gasförmigen (Trägergas) und einer stationären flüssigen oder festen Hilfsphase (Trennsäule) durch Adsorptions- oder Lösungsvorgänge aufgetrennt und anschließend detektiert. • Gas-Flüssig-Chromatographie GLC • Gas-Fest-Chromatographie GSC
Fließbild einer gaschromatographischen Anlage Fließbild einer gaschromatographischen Anlage
Warum Gaschromatographie im Unterricht? • GC ist eine fachwissenschaftlich bedeutsame Methode. • Zeitgemäßer Unterricht erfordertentsprechende neuartige Erkenntnisse und Methoden. • Unterrichtliche Voraussetzungen: • Die Methode muss: • für das Wissensgebiet exemplarisch sein, • übliche schulchemische Probleme lösen können, • experimentell demonstrierbar sein, • ökonomisch machbar sein, • ökologisch vertretbar sein. GC
Trennmodell Trennmodell
Wheatstone Brückenschaltung Wheatstone-Brückenschaltung Steckernetzteil U = 6 bis 12 V Lampen 4 x 24 V/20 mA Schaltdraht Befestigungsplatte
Chromatogramme von Feuerzeuggas Feuerzeuggas (WLD) Feuerzeuggas (FID) 0 1 2 3 4 5 t/min
Fließbild des vereinfachten Janák-Gaschromatographen Fließbild des vereinfachten Janák-Gaschromatographen
Integral/Differentialkurve Probe: Luft/Erdgas 2 mL, a: Integralkurve, b: Differentialkurve
Einfluss der Trägergasgeschwindigkeit Einfluss der Trägergasgeschwindigkeit
Molekularsiebe Typ A Typ X/Y
Ionenaustauscher Ca++-Bindung durch Ionenaustauscher
Luft Luft 0 1 2 3 t/min
Chromatogramme von N2 0 0 0 0 1min Chromatogramme von 0.7, 0.8, 0.9 mL N2 und 1.0 mL Luft
Atemluft 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 t/min Luft Atemluft
Stickluft 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 t/min Luft Stickluft
Erdgas Chromatogramm eines Erdgases 0 1 2 3 4 5 6 7 8 t/min
Pyrolyseapparatur Pyrolyseapparatur
Pyrolysegas Pyrolysegas aus PE 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t/min
Biogas-Entwickler Biogas-Entwickler
Biogas Chromatogramme von Biogas nach 2 bzw. 7 Tagen
Einstufen Demonstrationsmodell Einstufen-Demonstrations-Modell zur Frontalanalyse
DWA 0 0 0 1min Sauerstoffangereicherte, stickstoffangereicherte und Normalluft