1 / 67

เทคนิคการแยก Separation Techniques

เทคนิคการแยก Separation Techniques. โดย ดร. พุทธรักษา วรานุศุภากุล. ทำไมต้องแยก. การตรวจวัดบางเทคนิคที่มีความจำเพาะกับสารชนิดหนึ่ง อาจถูกรบกวนจากสารอื่นๆ (Interference) หรือเมทริกซ์ (Matrix) ทำให้ได้สัญญาณมากไปหรือน้อยไป จึงต้องแยกสารรบกวนออกจากระบบ

orde
Download Presentation

เทคนิคการแยก Separation Techniques

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. เทคนิคการแยกSeparation Techniques โดย ดร. พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  2. ทำไมต้องแยก • การตรวจวัดบางเทคนิคที่มีความจำเพาะกับสารชนิดหนึ่ง อาจถูกรบกวนจากสารอื่นๆ (Interference) หรือเมทริกซ์ (Matrix) ทำให้ได้สัญญาณมากไปหรือน้อยไป จึงต้องแยกสารรบกวนออกจากระบบ • การตรวจวัดบางเทคนิคให้สัญญาณได้กับสารหลายชนิดเหมือนๆ กัน ทำให้ไม่สามารถบอกได้ว่าสัญญาณใดเป็นของสารที่สนใจ และสารที่ไม่ต้องการอาจทำให้เข้าใจผิดได้ จึงต้องแยกให้สารแต่ละชนิดได้รับการตรวจวัดไม่พร้อมกัน (Chromatography) พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  3. เป้าหมายของการแยก เป้าหมายของการแยกอาจแตกต่างกันในแต่ละงาน สามารถแบ่งเป็นกลุ่มใหญ่ๆ ได้ดังนี้ • แยกเพื่อเก็บองค์ประกอบ (Preparative separation) • แยกเพื่อทำการวิเคราะห์องค์ประกอบ (Analytical separation) • วิเคราะห์ทางปริมาณที่ถูกต้อง โดยการลดหรือกำจัดสิ่งรบกวนในของผสมที่ซับซ้อน • วิเคราะห์เอกลักษณ์ โดยการจำแนก หรือบ่งชี้องค์ประกอบนั้นๆ ด้วยเทคนิคการตรวจวัดทางโครงสร้าง เช่น แมสสเปกโตรเมทรี พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  4. A แยกอย่างสมบูรณ์ B ของผสมABCD D C หลักการแยก การแยกสามารถทำได้ 2 แบบ คือ • แยกอย่างสมบูรณ์ • แยกบางส่วน แยกของผสมจนได้เป็นองค์ประกอบเดี่ยวๆ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  5. ของผสม ABCD แยกบางส่วน A ของผสม BCD หลักการแยก การแยกสามารถทำได้ 2 แบบ คือ • แยกอย่างสมบูรณ์ • แยกบางส่วน แยกสารออกเป็นกลุ่มย่อยๆ หรือแยกสารเดี่ยวออกมาจากของผสม พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  6. ปัจจัยในการเลือกวิธีแยกปัจจัยในการเลือกวิธีแยก • เป้าหมายของการแยก • สารที่จะแยก • มีความหลากหลายของสารในของผสม เช่น มวลโมเลกุล ความสามารถในการกลายเป็นไอ (volatility) เป็นต้น • กลไกในการแยก • อาศัยกระบวนการสมดุล (equilibrium process) • อาศัยความแตกต่างของอัตราเร็ว (rate process) • อาศัยขนาดของอนุภาค (particle separation) พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  7. ตัวอย่างเทคนิคการแยก พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  8. การแยกโดยการตกตะกอน (Separation by Precipitation)

  9. หลักการแยกโดยการตกตะกอนหลักการแยกโดยการตกตะกอน • อาศัยความแตกต่างของการละลาย: พิจารณาจากค่าคงที่ของการละลาย, Ksp (Solubility Product Constant) • ควบคุมความเข้มข้นของสารที่ทำให้เกิดตะกอน: พิจารณาจากค่าผลคูณของไอออน, Qsp (Ion Product) Qsp > Kspเกิดตะกอน Qsp = Kspสารละลายอิ่มตัว Qsp < Kspตะกอนไม่เกิด พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  10. ทบทวน Kspกับ Qsp ถ้าทำการผสมสารละลาย 5.00 mL ของ 0.015 M Ca(NO3)2 กับสารละลาย 20.00 mL ของ 0.050 M Na2SO4 จะเกิดตะกอนของ CaSO4หรือไม่ Ca2+ (aq) + SO42- (aq)  CaSO4 (s) จากหนังสืออ้างอิง Ksp ของ CaSO4 = [Ca2+][SO42-] = 2.4 x 10-5 ในสารละลายผสม Ion product, Qsp = [Ca2+][SO42-] = [3.0x10-3 M] [0.040 M] = 1.2x10-4 Qsp > Kspเกิดตะกอน พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  11. P A B การแยกโดยการตกตะกอน • สามารถแยก A ออกจาก B โดยการตกตะกอนด้วย P ก็ต่อเมื่อค่า Kspของ AP และ BP มีความแตกต่างกันมาก และควบคุมความเข้มข้นของ P ให้ A ตกตะกอนแต่ B ไม่ตกตะกอน A (aq) + P (aq) AP (s) B (aq) + P (aq) BP (s) สามารถแยก A ออกจาก B ได้เมื่อ Ksp (AP) << Ksp (BP) Qsp (AP) > Ksp(AP) Qsp (BP) < Ksp (BP) AP ตกตะกอนก่อน BP เกิดตะกอน AP ไม่เกิดตะกอน BP พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  12. สารที่ทำให้เกิดตะกอน • มีความจำเพาะเจาะจง (Specificity) • มีความสามารถในการคัดเลือก (Selectivity) เช่น • ตกตะกอนด้วยไฮดรอกไซด์ (OH-) โดยการควบคุมความเป็นกรด-เบส (pH) • ตกตะกอนด้วยซัลไฟด์ (S2-), คลอไรด์ (Cl-), ซัลเฟต (SO42-) • ตกตะกอนด้วยสารอินทรีย์ • ตกตะกอนด้วยไฟฟ้า • ตกตะกอนด้วยเกลือ (Salting out) • ตกตะกอนด้วยการเติมตัวคอลเลคเตอร์ (Collector) • สำหรับการแยกสารปริมาณน้อย พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  13. ตัวอย่างการแยกด้วยการควบคุม pH • 0.1 M Fe3+และ 0.1 M Mg2+สามารถแยกจากกันได้ด้วยการควบคุม [OH-] • Kspของ Fe(OH)3 = [Fe3+][OH-]3 = 2 x 10–39 • Kspของ Mg(OH)2 = [Mg2+][OH-]2 = 7.1 x 10–12 • จากค่า KspFe3+จะตกตะกอนก่อน Mg2+ แยก Fe3+ออกจาก Mg2+ได้โดยการควบคุม [OH-] ให้ไม่เกิน [OH-]maxที่ทำให้ Mg2+ตกตะกอนและไม่น้อยกว่า [OH-]min ที่ทำให้เหลือ Fe3+ 1 ppt(ถือว่าน้อยมาก) สมมติให้เหลือ ≤ 1 ppt ของ 0.10 M Fe3+ ในสารละลาย [Fe3+]left ≤ (1/1000) x 0.10 ≤ 1.0 x 10-4 M Ksp = [Fe3+][OH-]3 = 2 x 10–39 2 x 10-39 = 1.0 x 10-4 x [OH-]3 [OH-]min = 3 x 10-12pHmin = 2.5 Mg(OH)2จะเริ่มตกตะกอนเมื่อ Ksp = [Mg2+][OH-]2 = 7.1 x 10–12 7.1 x 10-12 = 0.1 [OH-]2 [OH-]max = 8 x 10-6 M pHmax = 8.9 ต้องรักษา [OH-] ให้อยู่ระหว่าง 3 x 10-12และ 8 x 10-6 M หรือ pH 2.5 - 8.9 พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  14. ตกตะกอนโดยการควบคุมความเป็นกรด-เบสตกตะกอนโดยการควบคุมความเป็นกรด-เบส พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  15. H2S(aq) + H2O(l)HS-(aq) + H3O+(aq) ;Ka1= 9.6 x10-8 HS-(aq) + H2O(l)S2-(aq) + H3O+(aq) ;Ka2= 1.3 x10-14 MS(s) M2+ + S2- [M2+] [S2-] = Ksp การแยกด้วยการตกตะกอนซัลไฟด์ (S2-) • แคทไอออนส่วนใหญ่ ยกเว้นไอออนโลหะหมู่ I สามารถเกิดตะกอนซัลไฟด์ที่มีค่า Kspตั้งแต่ 10-10ถึง 10-90 • โดยส่วนใหญ่มักนำมาแยกไอออนโลหะที่มีประจุ 2+ซึ่งจะใช้ [S2-] ระหว่าง 0.1 ถึง 8 x 10-22 M `โดย[S2-] สามารถควบคุมโดยควบคุม pH ของสารละลาย • หลักการแยกเหมือนกับการตกตะกอนโดยการควบคุมความเป็นกรด-เบสและจากค่า Kaของ H2S และค่า Kspของ MS ได้ความสัมพันธ์ดังนี้ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  16. ตัวอย่าง • แยก Cd2+และ Tl+ด้วย H2S จากสารละลายผสม 0.1 M ของแต่ละไอออน CdS (s) Cd2+ + S2- ; [Cd2+] [S2-] = 1 x 10-27 Tl2S (s) 2 Tl+ + S2- ; [Tl+]2 [S2-] = 6 x 10-22 • เนื่องจาก CdS มีค่า Kspต่ำกว่าจะตกตะกอนก่อน ดังนั้นต้องทำการควบคุมให้ [S2-] มากพอที่ตกตะกอน CdS แต่ต่ำกว่าค่าที่จะทำให้ Tl2S ตกตะกอน • คำนวณ [S2-] ที่จะทำให้ CdS ตกตะกอนได้หมด • คำนวณ [S2-] ที่จะทำให้ Tl2S เริ่มตกตะกอน • คำนวณช่วง [H3O+] ที่ทำให้ได้ [S2-] สำหรับการแยกไอออนคู่นี้ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  17. ตกตะกอนด้วยสารที่ทำให้เกิดตะกอนอื่นๆตกตะกอนด้วยสารที่ทำให้เกิดตะกอนอื่นๆ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  18. การแยกโดยการตกตะกอนในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ (Qualitative Analysis)

  19. การวิเคราะห์เชิงคุณภาพการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ • การตรวจสอบเชิงคุณภาพว่ามีไอออนใดบ้างอยู่ในสารละลายทำได้โดยการแยกไอออนออกเป็นกลุ่มโดยการเลือกตกตะกอนกับรีเอเจนต์ต่างๆ แล้วจึงนำตะกอนในแต่ละกลุ่มไปทดสอบต่อด้วยหลักการเดียวกันจนได้เป็นไอออนเดี่ยว แล้วจึงทำการทดสอบยืนยันด้วยรีเอเจนต์เฉพาะ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  20. การวิเคราะห์แคทไอออน การวิเคราะห์แคทไอออนสามารถแยกออกเป็นกลุ่มๆ ได้ ดังนี้ • กลุ่ม I: แคทไอออนที่เกิดตะกอนกับ Cl- • Ag+ Pb2+ Hg+ • กลุ่ม II: แคทไอออนที่เกิดตะกอนกับ H2S ซึ่งสามารถแบ่งเป็นกลุ่มย่อยได้อีก 2 กลุ่ม • กลุ่ม IIก: Pb2+ Hg2+ Bi3+ Cu2+ Cd2+ • กลุ่ม IIข: As3+ Sb3+ Sn4+ • กลุ่ม III: แคทไอออนที่เกิดตะกอนกับ (NH4)2S ซึ่งสามารถแบ่งเป็นกลุ่มย่อยได้อีก 2 กลุ่ม • กลุ่ม IIข: Fe3+ Al3+ Cr3+ Mn4+ (ตะกอนไฮดรอกไซด์) • กลุ่ม IIก: Mn2+ Ni2+ Co2+ Zn2+ • กลุ่ม IV: แคทไอออนที่เกิดตะกอนคาร์บอเนต • Ca2+ Ba2+ Sr2+ • กลุ่ม V: แคทไอออนที่ไม่เกิดตะกอน • NH4+ Na+ K+ Mg2+ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  21. แผนผังการวิเคราะห์แคทไอออนโดยการแยกออกเป็นกลุ่มๆ ด้วยรีเอเจนต์ต่างๆ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  22. การแยกโดยการสกัดSeparation by Extraction

  23. การสกัด (Extraction) • การสกัดเป็นการดึงเอาสารที่ต้องการมาอยู่ในตัวสกัดโดยจะขึ้นกับสมดุลของการกระจายตัวของตัวถูกละลายระหว่างเฟส 2 เฟสที่ไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกัน • เทคนิคการสกัดที่ใช้ในปัจจุบันอาจแบ่งตามเฟสของตัวสกัดได้เป็น • การสกัดด้วยวัฏภาคของเหลว (Liquid-Liquid Extraction, LLE) • การสกัดด้วยวัฏภาคของแข็ง (Solid-Phase Extraction, SPE) พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  24. Aorg Aaq ค่าคงที่สมดุลของการกระจายตัว, Kd • เมื่อเกิดสมดุลของการกระจายตัวของตัวถูกละลายระหว่างเฟส 2 เฟสที่ไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกัน เช่น เฟสน้ำ (aq) และเฟสตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไม่มีขั้ว (org) ค่าคงที่สมดุลของการกระจายตัว (Kd) จะเท่ากับอัตราส่วนของตัวถูกละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ (org) ต่อในน้ำ ค่าคงที่สมดุลของการกระจายตัว พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  25. Aorg Aaq การสกัดด้วยวัฏภาคของเหลว • การสกัดด้วยวัฏภาคของเหลว (Liquid-Liquid Phase Extraction) - แยกสารที่ต้องการจากสารละลายด้วยเฟสของเหลว • สมดุลของการกระจายตัวของตัวถูกละลายระหว่างเฟสของเหลว 2 ชนิดที่ไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกันส่วนใหญ่ได้แก่น้ำ (aq) และตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไม่มีขั้ว (org) พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  26. Aorg Aaq ค่าคงที่สมดุลของการกระจายตัว, Kd • สารที่ละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์จะมีการกระจายตัวอยู่ที่ชั้น organic มากกว่าชั้นน้ำ และในทางตรงกันข้ามสำหรับสารที่ละลายในน้ำได้ดี • สำหรับการสกัดสารจากน้ำด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ ค่า Kdของสารที่ชอบละลายในตัวทำละลายอินทรีย์จะสูงกว่าสารที่ชอบละลายในน้ำ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  27. การสกัดด้วยตัวทำละลายการสกัดด้วยตัวทำละลาย • ขั้นตอนการสกัดด้วยตัวทำละลาย (Liquid-Liquid Extraction หรือ LLE) เขย่าเพื่อเพิ่มโอกาสในการแพร่กระจายของสารจากสารละลายสู่ตัวทำละลายอินทรีย์ ตั้งไว้ให้เฟสของเหลวทั้ง 2 เฟสแยกออกจากกัน เติมตัวทำละลายในสารละลายที่ต้องการสกัด พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  28. 30 อนุภาค 100 mL org = 2 (Kd) 100 mL aq 300 อนุภาค 100 mL org = 2 (Kd) 100 mL aq ความเข้มข้นเริ่มต้นของสารละลาย • สมมติ A มีค่า Kd = 2 • การกระจายตัวระหว่างสารละลายที่มีความเข้มข้นเริ่มต้นไม่เท่ากัน แต่ใช้อัตราส่วนของสารละลายต่อตัวทำละลายอินทรีย์เท่ากัน จะได้อัตราส่วนการกระจายตัวของสารระหว่างสารละลายกับตัวทำละลายอินทรีย์เท่ากัน ถ้ามี A 30 อนุภาค ถ้ามี A 300 อนุภาค พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  29. 300 อนุภาค = 2 (Kd) 200 mL org 100 mL aq 300 อนุภาค 100 mL org = 2 (Kd) 100 mL aq ปริมาตรตัวทำละลายอินทรีย์ • ถ้าเพิ่มปริมาตรตัวทำละลายอินทรีย์ (org) เป็น 2 เท่า • ถ้าเพิ่มปริมาตรตัวทำละลาย (org) จะสามารถสกัดสารได้มากขึ้น 100 mL สกัดได้ 200 อนุภาค ขณะที่ 200 mL สกัดได้ 240 อนุภาค พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  30. สกัด A ได้ 200 อนุภาค สกัดครั้งที่ 1 เหลือ A อยู่ 100 อนุภาค (นำไปสกัดครั้งที่ 2) สกัดครั้งที่ 2 100 อนุภาค สกัด A ได้ 67 อนุภาค 100 mL org = 2 (Kd) 300 อนุภาค 100 mL aq เหลือ A อยู่ 33 อนุภาค 100 mL org = 2 (Kd) 100 mL aq จำนวนครั้งของการสกัด • ถ้าสกัดด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ (org) 100 mL 2 ครั้ง (ปริมาตรรวม 200 mL) รวม 2 ครั้ง สกัด A ได้ 200 + 67 = 267 อนุภาค พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  31. 100 mL x 2 100 mL org 200 mL org สกัด A ได้ 200 + 67 =267 อนุภาค 100 mL aq 100 mL aq 300 อนุภาค 300 อนุภาค 100 mL org 100 mL aq 100 อนุภาค 200 mL x 1 กับ 100 mL x 2 200 mL x 1 สกัด A ได้ 240 อนุภาค สกัดโดยการแบ่งปริมาตรตัวทำละลายสกัดหลายๆครั้งจะสกัดสารได้มากกว่าการสกัดเพียงครั้งเดียวด้วยตัวทำละลายที่มีปริมาตรรวมเท่ากัน พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  32. จำนวนครั้งของการสกัด • เมื่อทำการสกัดด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ปริมาตรเดิมหลายๆ ครั้ง สามารถคำนวณหาปริมาณสารที่เหลือในสารละลายหลังจากการสกัดได้ดังนี้ [A]i = ความเข้มข้นของสาร A ที่เหลืออยู่ในสารละลาย (aq phase) หลังการสกัด i ครั้ง i = จำนวนครั้งของการสกัด Vaq = ปริมาตรของสารละลายที่นำมาสกัด (aq) Vorg= ปริมาตรของตัวทำละลายอินทรีย์ที่ใช้ในการสกัดแต่ละครั้ง [A]o = ความเข้มข้นของสาร A ในตัวทำละลายอินทรีย์ (org phase) หลังการสกัด i ครั้ง ในสารละลายเริ่มต้น พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  33. ตัวอย่างการสกัดด้วยปริมาตรและจำนวนครั้งต่างกันตัวอย่างการสกัดด้วยปริมาตรและจำนวนครั้งต่างกัน • K of I2 ระหว่างตัวทำละลายอินทรีย์และน้ำ = 85 หา [I2] ในชั้นน้ำหลังจากการสกัดสารละลาย 50.0 mL ของ 1.00 x 10-3 M I2 ด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ a) 50.0 mL, b) 2 x 25.0 mL, c) 5 x 10.0 mL จะเห็นว่า การสกัดด้วยตัวทำละลายทีละน้อยๆ แต่หลายครั้ง จะเหลือสารอยู่ในสารละลายน้อยกว่า (หรือสารจะถูกสกัดมาอยู่ที่ตัวทำละลายอินทรีย์มากกว่า) การสกัดด้วยตัวทำละลายครั้งละมากๆ แต่น้อยครั้ง พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  34. ประสิทธิภาพของการสกัดประสิทธิภาพของการสกัด • ประสิทธิภาพของการสกัด (E)หรือ Recovery (R)  = Phase ratio; Vorg/Vaq สัดส่วนของสารที่ถูกสกัด (E) หลังการสกัด n ครั้ง พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  35. การสกัดด้วยตัวทำละลาย-LLEการสกัดด้วยตัวทำละลาย-LLE • นิยมใช้สกัดสาร non - semi volatile organic compounds ตัวอย่างน้ำ • การเลือกตัวทำละลายที่จะมาสกัดใช้หลักการ like dissolves like • ปริมาณสารที่ถูกสกัดขึ้นกับ KD และ  • สกัดโดยการแบ่งปริมาตรตัวทำละลายสกัดหลายๆครั้งจะสกัดสารได้มากกว่าการสกัดเพียงครั้งเดียวด้วยตัวทำละลายที่มีปริมาตรรวมเท่ากัน • ประสิทธิภาพการสกัด (Recovery) ไม่ขึ้นกับความเข้มข้นตั้งต้นของสารในสารละลายตัวอย่าง พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  36. ข้อด้อยของเทคนิค LLE • ใช้เวลานานในการทำการสกัดหลายๆ ครั้ง • มักจะสกัดได้ไม่สมบูรณ์ • ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ปริมาณมาก ส่งผลให้ต้องมีการทิ้งและกำจัดตัวทำละลายอินทรีย์ปริมาณมาก นอกจากนี้ตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิดมีความเป็นพิษต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม • เกิดอีมัลชันที่สลายตัวยาก • ใช้เครื่องแก้วที่ยุ่งยาก และต้องออกแรงในการปฏิบัติการ • ความเข้มข้นที่สกัดได้มีความเข้มข้นต่ำ ต้องมีขั้นตอนการเพิ่มความเข้มข้น • ทำระบบอัตโนมัติได้ยาก • ราคาค่อนข้างสูง พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  37. การปรับสมบัติตัวทำละลายการปรับสมบัติตัวทำละลาย • กระบวนการที่มีผลต่อสมดุลจะมีผลต่อสมบัติการคัดเลือก (Selectivity) ของการสกัดได้แก่ • การปรับ pH • Ion pair • Chelating agent • Salting out นำผลกระทบนี้มาใช้ประโยชน์ในการแยกสารโดยการสกัด เพิ่ม KD ในเฟสตัวทำละลายอินทรีย์ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  38. สารอินทรีย์ที่เป็นกรด-เบสสารอินทรีย์ที่เป็นกรด-เบส • สารอินทรีย์ที่เป็นกรด-เบส เช่น กรดคาร์บอกซิลิก, ฟีนอล และ เอมีน สามารถแตกตัวเป็นไอออน ซึ่งละลายน้ำได้ดี ทำให้สามารถสกัดได้ดีด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ Benzoic acid Chloroaniline Tributylmine Phenol พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  39. ตัวอย่างการเลือกสกัดโดยการปรับสมบัติสารละลายตัวอย่างการเลือกสกัดโดยการปรับสมบัติสารละลาย • Benzoic acid มีหมู่ที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ ในขณะที่ Naphthalene ไม่สามารถแตกตัวได้ • การสกัดแยกสารผสม benzoic acid กับ naphthalene ด้วย dichloromethane (CH2Cl2) ทำได้โดยการปรับสารละลายให้เป็นเบสด้วย 5% NaOH หรือ NaHCO3อิ่มตัว เพื่อให้ benzoic acid แตกตัวและไม่ถูกสกัดเข้าไปในชั้นตัวทำละลายอินทรีย์ (CH2Cl2) 5% NaOH หรือ Sat. NaHCO3 พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  40. แยกสารผสม benzoic acid กับ p-methoxyphenol • สกัดด้วย dichloromethane (CH2Cl2) • ทั้ง benzoic acid และ p-methoxyphenol ทำปฏิกิริยากับ NaOH ซึ่งเป็นเบสแก่ ไม่สามารถแยกออกจากกันได้ • ใช้เบสอ่อน NaHCO3โดยทำให้สารละลายมี pH> pKa ของ benzoic acid และ < pKa ของ p-methoxyphenol ประมาณ 2 หน่วย (ช่วง pH ~ 6-8) benzoic acid จะแตกตัวหมดละลายได้ดีในน้ำ ขณะที่ p-methoxyphenol จะไม่แตกตัวและละลายได้ดีใน CH2Cl2 pKa = 4.2 pKa ~ 10 พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  41. แยกสารผสม p-chloroaniline กับ benzoic acid • สกัดด้วย dichloromethane (CH2Cl2) • p-chloroaniline เป็นเบสอ่อน แต่ benzoic acid เป็นกรดอ่อน • ถ้าทำให้สารละลายเป็นกรด p-chloroaniline จะแตกตัวได้ ขณะที่ benzoic acid จะไม่แตกตัว(ปรับให้ pH < pKa 2 หน่วย ~ 2) ทำให้มีแค่ benzoic acid ถูกสกัดมาอยู่ที่ชั้น CH2Cl2 • ใช้ 5%HCl พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  42. NH3+ NH2 + H2O + H3O+ เพิ่มประสิทธิภาพการสกัด amine จากตัวอย่างน้ำ • ปรับสารละลายด้วยบัฟเฟอร์ให้มี pH อย่างน้อย 1.5 หน่วย สูงกว่า pKa ของ Aniline, Aniline จะอยู่ในรูปที่ไม่แตกตัวและสามารถสกัดด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ได้ดีขึ้น เพิ่ม ลด pKa = 4.6 สมดุลปรับ เติมเบส/คุม pH ด้วยบัฟเฟอร์ (pH 6.1) pH > pKa 1.5 หน่วย พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  43. อีมัลชัน (Emulsion) กับ การสกัด • อีมัลชันคือการเกิดหยดของตัวทำละลายอินทรีย์เล็กๆ ลอยอยู่ในเฟสน้ำ • เป็นที่ที่เกิดการเคลื่อนย้ายมวล (mass transfer) • เกิดจากการเขย่าอย่างรุนแรงเพื่อให้เฟส 2 เฟส สามารถเข้าไปหากันได้อย่างทั่วถึง ทำให้การสกัดมีประสิทธิภาพสูงสุด • อีมัลชันต้องสลายก่อนที่จะเก็บส่วนสกัด • อีมัลชันอาจสลายตัวได้ยาก ช้า หรือไม่สมบูรณ์ ในตัวอย่างที่มีสารลดแรงตึงผิว หรือสารพวกไขมัน พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  44. อีมัลชัน (Emulsion) กับ การสกัด เกิด Emulsion ไม่สามารถแยกส่วนสกัดได้ สามารถแยกส่วนสกัดได้ หลังสลาย Emulsion พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  45. การสลายอีมัลชัน การสลาย emulsion สามารถทำได้หลายวิธี • เพิ่ม-ลดการละลายของสารในชั้นน้ำและชั้นตัวทำละลายอินทรีย์ • เติมเกลือเล็กน้อยลงในชั้นน้ำ • เติมตัวทำละลายอินทรีย์อื่นๆ เล็กน้อย • นำภาชนะไปทำให้ร้อนและปล่อยให้เย็น • กรองผ่าน glass wool หรือกระดาษกรอง • เซนตริฟิวจ์ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  46. 2HQ(org) + M2+(aq)MQ2(org) + 2H+(aq) 2HQ MQ2 Organic phase Aqueous phase 2HQ 2H+ + 2Q- + M2+ MQ2 Q = 8-hydroxyquinoline การสกัดสารอนินทรีย์ • การแยกไอออนโลหะ โดยการเกิดสารเชิงซ้อนกับคีเลตอินทรีย์ • ไอออนโลหะบางชนิดสามารถเกิดปฏิกิริยากับตีเลตอินทรีย์ได้สารประกอบเชิงซ้อนที่ไม่มีประจุ ซึ่งสามารถละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์ สมดุลรวม พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  47. การสกัดสารอนินทรีย์ สมดุลรวม 2HQ (org) + M2+ (aq)MQ2 (org) + 2H+ (aq) [HQ]org มีปริมาณมากๆ เมื่อเทียบกับ [M2+]aq พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  48. การสกัดสารอนินทรีย์ • สัดส่วนความเข้มข้นของสารประกอบโลหะเชิงซ้อนและโลหะไอออนระหว่างทั้ง 2 เฟส จะเป็นสัดส่วนผกผันกับ [H+]2aq • K ของโลหะแต่ละชนิดมีค่าต่างกัน ทำให้สามารถทำการคัดเลือกแยกไอออนโลหะชนิดหนึ่งออกจากไอออนโลหะอีกชนิดหนึ่งได้ โดยการควบคุมสภาวะกรด-เบสด้วยสารละลายบัฟเฟอร์ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  49. การสกัดด้วยตัวทำละลายอย่างต่อเนื่องการสกัดด้วยตัวทำละลายอย่างต่อเนื่อง • การสกัดด้วยตัวทำละลายอย่างต่อเนื่อง (Continuous LLE)จะใช้กับการสกัดที่ • แยกสารที่มีค่า Kd ต่ำๆ • อัตราเร็วในการสกัดช้า • ตัวอย่างมีปริมาณมาก ต้องทำการสกัดหลายๆ ครั้ง • การสกัด: เป็นการควบแน่น วนกลับของตัวทำละลายอินทรีย์อย่างต่อเนื่อง หยดตัวทำละลายที่เกิดจากการควบแน่นจะหยดผ่านเข้าไปในเฟสของตัวอย่างน้ำ พุทธรักษา วรานุศุภากุล

  50. Continuous LLE กรณีตัวทำละลายอินทรีย์เบากว่าน้ำ ตัวทำละลายอินทรีย์ (solvent) ที่ควบแน่นจะถูกปล่อยทางด้านล่างของชั้นน้ำ (solute solution) ที่ต้องการสกัด เนื่องจากตัวทำละลายอินทรีย์เบากว่าน้ำ ดังนั้นจะลอยผ่านชั้นน้ำมารวมตัวกันด้านบนและไหลมารวมในขวดก้นกลม กรณีตัวทำละลายอินทรีย์หนักกว่าน้ำ ตัวทำละลายอินทรีย์ (solvent) ที่ควบแน่นจะถูกปล่อยทางด้านบนของชั้นน้ำ (solute solution) ที่ต้องการสกัด เนื่องจากตัวทำละลายอินทรีย์หนักกว่าน้ำ ดังนั้นจึงไหลผ่านชั้นน้ำมารวมกันที่ด้านล่าง และไหลตามท่อไปรวมที่ขวดก้นกลม G. LeBlanc, LC-GC, 19(11), 1120-1130 (2001) พุทธรักษา วรานุศุภากุล

More Related