Elválasztástechnikai Kutató és Oktató Laboratórium

1. Elválasztástechnikai Kutató és Oktató Laboratórium Elválasztástechnika kv1n1lv1

2. Kromatográfia Kromatográfia GC HPLC OPLC TLC … Olyan módszerek, ill. folyamatok gyűjtőneve, melyekben a komponenseknek egy álló fázis és egy azon keresztül áramló mozgó fázisközötti megoszlása következtében megy végbe a komponensek térbeli elkülönülése (szétválása). Elválasztástechnika Elektroforetikus módszerek Extrakciós módszerek Centrifugálás Szűrés Dialízis Liofilizálás Szitálás …

3. Kromatográfiás módszerek csoportosítása gáz folyadék gáz/folyadék gáz/szilárd oszlop planáris töltetes kapilláris folyadék/szilárd folyadék/folyadék (megoszlási) normál fázisú fordított fázisú ioncserélő méret kizárásos affinitás ionpár

4. A kromatogram Jel Idő Kromatogram: A detektor jelének intenzitása az idő függvényében.

5. A kromatográfiás csúcs Szimmetria faktor T = a/b 0,5 h 2s =Wi W1/2 0,6 h h a b 0,1 h W=4s alapvonal Ideális esetben:T = 1 a>b: leading b>a: tailing Gauss görbe

6. A KROMATOGRAM Korrigált retenciós idő: tR A tR B tR C tR D t0 Retenciós idő: az injektálástól a csúcsmaximum megjelenéséig eltelt idő tR t0 Holtidő: a retencióval nem rendelkező komponens „retenciós” ideje A B C D

7. k, α, R Retenciós tényező(=kapacitás faktor) Elválasztási tényező(=szelektivitási tényező) Felbontás

8. Ismétlés vége

9. Tányérelmélet • A desztilláció analógiájára • A desztillációs folyamat során az elválasztás egyensúlyi fokozatok sorozatából tevődik össze, ahol egyensúlyi fokozaton, azaz elméleti tányéron a rektifikáló oszlop azon szakasza értendő, ahol a két fázis egyensúlyba jut. A kromatográfia NEM egyensúlyi folyamat! 1 – metán2 – acetilén 3 – etilén4 – etán5 – metil-acetilén6 – propilén7 – propán

10. TÁNYÉRSZÁM tR nagy Sok idő a csúcsszélesedésre Tányérszám Effektív tányérszám Csak adott komponens és kromatográfiás rendszer párosára értelmezhető!

11. HEPT • Elméleti tányérhossz • azaz Height Equivalent to a Theoretical Plate HEPT:

12. Sebességi elmélet • Diffúzió Longitudinális diffúzió az álló és a mozgó fázisban Áramlásprofil kialakulása • Eddy diffúzió • Anyagátadási ellenállás

13. A van Deemter egyenlet Elméleti tányérmagasság: Lineáris áramlási sebesség:

14. A csúcsszélesedés további lehetséges okai • Az injektor és oszlop valamint az oszlop és a detektor közötti térben a lamináris áramlás és a lehetséges holtterek miatti elkenődés • A detektorban előfordulhat ún. „visszakeveredés” • Az injektor nem ideális „négyszög”-jelet produkál, hanem egy viszonylag meredek felfutású és viszonylag lassú lefutású csúcs-alakú jelet • Az elektronika hibája (nem elég gyors, nem megfelelő csillapítás stb.)

15. Alap egyenlet Hatékonyság Kapacitás Szelektivitás

16. A gázkromatográf felépítése Gas Purifiers Injection Port Regulators Detector PC Column Carrier Hydrogen Air Gas

17. HP 5890

18. Agilent 7890

19. Fűtött egységek Heated to Vaporize Sample Heated to Control Separation Injection Port Column Carrier Gas Column Integrator Detector Data System Heated to Keep Clean

20. Gázkromatográfiás oszlpok Töltetes Kapilláris Megabore WCOT (wide) WCOT (narrow) Hossz(méter) 0.5-10 5-100 5-100 5-100 I.D. (mm) 2-4 0.530 0.25-0.32 .05-0.2 Áramlási sebesség (ml/min.) 10-60 4-30 1-15 0.3-8.0 Nyomásesés (psi) 10-90 1-20 1-40 5-90 Mintakapacitás 100 ng/csúcs 10 ng/csúcs 1 ng/csúcs <1 ng/csúcs Töltetes Kapilláris Porous Layer Open Tubular(PLOT) Wall Coated Open Tubular (WCOT)

21. Milyen a jó oszlophossz? N L  L R  L t  R

22. Kapilláris oszlop

23. A gáz-szilárd kromatográfia álló fázisai • Szervetlen adszorbensek: • Aktív szenek • Al2O3 (alumina) • Szilikagél • Molekula sziták (Molecular sieve 5A, Linde 13X stb.) • Szerves adszorbensek: • Sztirol-divinil-benzol kopolimer különböző típusai • Például: Chromosorb 101-108 sorozat, Porapak Q

24. A gáz-folyadék kromatográfia állófázisai Poli-dimetil-sziloxán (PDMS) Poli-fenil-metil-sziloxán Poli-etilénglikol (PEG) Ciano-propil-sziloxán

25. Az állófázis szelektivitása 3 2 5% phenyl methyl silicone (e.g. DB-5) 50 % phenyl methyl silicone (e.g. DB-17) 1 6 7 4 9 8 5 6 3 4 2 1 9 8 7 C11 4-chlorophenol 1-decylamine C13 methyl caprate C14 acenaphthylene 1-dodecanol C15 Structure of acenaphthylene:

26. A gázkromatográf felépítése Gas Purifiers Injection Port Regulators Detector PC Column Carrier Hydrogen Air Gas

27. A hőmérséklet hatása a retenciós időre

28. Csúcsszélesedés oszlop:80cm x 2mm ID, Carbosieve B 80/100, 200°C izoterm A HŐMÉRSÉKLET-PROGRAMOZÁS segít 1 – metán2 – acetilén 3 – etilén4 – etán5 – metil-acetilén6 – propilén7 – propán

29. Egy oszlop doboza

30. Mozgófázis A gázkromatográfiában mindig GÁZ!

31. Mozgófázis HETP Helium Nitrogen Hydrogen (mm) (58 cm/sec) (58 cm/sec) (58 cm/sec) N 1.2 2 1.0 He .8 .6 H 2 .4 .2 10 30 60 20 50 70 40 90 80 R = 1.37 R = 1.17 Average Linear Velocity (cm/sec)

32. A gázkromatográf felépítése Gas Purifiers Injection Port Regulators Detector PC Column Carrier Hydrogen Air Gas

33. Injektálás A minta lehet: gőz, gáz vagy folyadék Követelmények: • Reprodukálható • Reprezentatív (minőségileg és mennyiségileg is) Mintabemérő hurok Fecskendő Egyéb

34. Mintabemérő hurok A hurok feltöltése Vivőgáz be Minta be Vent oszlop

35. Mintabemérő hurok Injektálás Vivőgáz be Minta be Vent oszlop

36. Injektor típusok Töltetes oszlop • on column injektor Kapilláris oszlop • split/splitless injektor • programozható hőmérsékletű injektor Minta-előkészítéssel egybekötött injektálási technikák (pirolizátor, TDU…)