360 likes | 497 Views
Elválasztástechnikai Kutató és Oktató Laboratórium. Elválasztástechnika. kv1n1lv1. Kromatográfia. Kromatográfia. GC. HPLC. OPLC. TLC. ….
E N D
Elválasztástechnikai Kutató és Oktató Laboratórium Elválasztástechnika kv1n1lv1
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 …
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
A kromatogram Jel Idő Kromatogram: A detektor jelének intenzitása az idő függvényében.
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
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
k, α, R Retenciós tényező(=kapacitás faktor) Elválasztási tényező(=szelektivitási tényező) Felbontás
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
TÁNYÉRSZÁM tR nagy Sok idő a csúcsszélesedésre Tányérszám Effektív tányérszám Csak adott komponens és kromatográfiás rendszer párosára értelmezhető!
HEPT • Elméleti tányérhossz • azaz Height Equivalent to a Theoretical Plate HEPT:
Sebességi elmélet • Diffúzió Longitudinális diffúzió az álló és a mozgó fázisban Áramlásprofil kialakulása • Eddy diffúzió • Anyagátadási ellenállás
A van Deemter egyenlet Elméleti tányérmagasság: Lineáris áramlási sebesség:
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.)
Alap egyenlet Hatékonyság Kapacitás Szelektivitás
A gázkromatográf felépítése Gas Purifiers Injection Port Regulators Detector PC Column Carrier Hydrogen Air Gas
Fűtött egységek Heated to Vaporize Sample Heated to Control Separation Injection Port Column Carrier Gas Column Integrator Detector Data System Heated to Keep Clean
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)
Milyen a jó oszlophossz? N L L R L t R
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
A gáz-folyadék kromatográfia állófázisai Poli-dimetil-sziloxán (PDMS) Poli-fenil-metil-sziloxán Poli-etilénglikol (PEG) Ciano-propil-sziloxán
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:
A gázkromatográf felépítése Gas Purifiers Injection Port Regulators Detector PC Column Carrier Hydrogen Air Gas
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
Mozgófázis A gázkromatográfiában mindig GÁZ!
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)
A gázkromatográf felépítése Gas Purifiers Injection Port Regulators Detector PC Column Carrier Hydrogen Air Gas
Injektálás A minta lehet: gőz, gáz vagy folyadék Követelmények: • Reprodukálható • Reprezentatív (minőségileg és mennyiségileg is) Mintabemérő hurok Fecskendő Egyéb
Mintabemérő hurok A hurok feltöltése Vivőgáz be Minta be Vent oszlop
Mintabemérő hurok Injektálás Vivőgáz be Minta be Vent oszlop
Injektor típusok Töltetes oszlop • on column injektor Kapilláris oszlop • split/splitless injektor • programozható hőmérsékletű injektor Minta-előkészítéssel egybekötött injektálási technikák (pirolizátor, TDU…)