دریافت فایل

Download Report

Transcript دریافت فایل

‫کروماتوگرافی گازی‬
‫مقدمه ای برکروماتوگرافی‬
‫‪ ‬جداسازي اجزاي يک مخلوط از طريق توزيع انتخابی اجزاء بين فاز متحرک و فاز ساکن‬
‫‪ ‬فاز متحرک )‪ = (Mobile Phase‬حالل يا گاز‬
‫‪ ‬فاز ساکن )‪ = (Stationary Phase‬مواد پرکننده يا پوشش دهنده درون ستون‬
‫تاريخچه کروماتوگرافی‬
‫‪ - Tswett 1903 ‬جداسازی رنگدانه های گياه بوسيله ستون پر شده با ‪CaCO3‬‬
‫‪ - Lederer & Kuhn 1931‬کروماتوگرافی مايع )‪ (LC‬کارتنوئيدها‬
‫‪ - 1938 ‬کروماتوگرافی اليه نازک )‪ (TLC‬و تعويض يونی )‪(Ion exchange‬‬
‫‪ - 1941 ‬معرفی گاز به عنوان فاز متحرک )‪ (GC‬توسط & ‪Synge Martin‬‬
‫‪ - 1950 ‬کروماتوگرافی مايع با فاز معکوس )‪(RP-LC‬‬
‫‪ –1954 ‬در يافت جايزه نوبل توسط ‪Martin & Synge‬‬
‫اهداف کروماتوگرافی‬
‫‪ ‬تجزيه ای )‪ :(Analytical‬تعيين ترکيب شيميايی يک نمونه‬
‫‪ ‬تهيه ای )‪ : (Preparative‬خالص سازی يا جمع آوری يک يا چند جزء از نمونه‬
‫طبقه بندی روش ها‬
‫بر اساس ‪:‬‬
‫‪ ‬فاز متحرک‬
‫‬‫‬‫‬‫‪-‬‬
‫گاز )‪(GC‬‬
‫آب )‪(LC‬‬
‫حالل آلی )‪(LC‬‬
‫سيال فوق بحرانی )‪(SFC‬‬
‫‪ ‬نيروهای موثر در فرايند جداسازی‬
‫ جذب سطحی‬‫‪ -‬تقسيمی‬
‫اساس کروماتوگرافی‬
‫جداسازي دو گونه ‪ A‬و‪ B‬به تفاوت در تمايل نسبي آنها براي دو فاز متحرک و ساکن بستگي دارد‬
‫به نحوي که يکي از آنها زودتر به انتهاي ستون ميرسد‪.‬‬
‫( ساکن ) ‪A‬‬
‫( متحرک ) ‪A‬‬
‫‪ = nm‬تعداد مولکول هاي حل شده در فازمتحرک‬
‫‪ = ns‬تعداد مولکول هاي حل شده در فاز ساکن‬
‫´‪ = k‬فاکتور ظرفيت ( معياري از بازداري گونه )‬
‫´‪ k2‬فاكتور ظرفيت گونه اي است که ديرتر از ستون خارج مي شود‬
‫´‪ k1‬بيانگر فاكتور ظرفيت براي گونه اي است كه زودتر از ستون خارج مي شود‪.‬‬
‫پهنای پيک در پايه پيک متناسب با ريشه دوم زمان سپري شده در ستون است‪:‬‬
‫‪ = w‬پهناي پيک در خط پايه‬
‫‪ = t‬زمان بازداري‬
‫‪ = N‬تعداد بشقابک تئوري (معياری از کارايي ستون )‬
‫‪ = L‬طول ستون‬
‫‪ = H‬ارتفاع بشقابک تئوری‬
‫‪k´ = ns/nm‬‬
‫´‪α = k2´/k1‬‬
‫‪wA/wB = (tA/tB)1/2‬‬
‫‪N = 16 ( t/w )2‬‬
‫‪N = L/H‬‬
‫عوامل موثر بر پهنای پيک‬
‫‪ B ،A‬و ‪ C‬مفادير ثابت‬
‫‪ = U‬سرعت خطي سيال حامل بر حسب سانتي متر بر ثانيه‬
‫‪H = A + B/U + CU‬‬
‫‪ ‬جمله اول( نفوذ گردابي) = طول مسير متفاوت برای مولکولهای يکسان هنگام عبور از درون ستون‬
‫‪ ‬جمله دوم( نفوذ طولي) = تمايل مولکولها برای حرکت از ناحيه با غلظت بيشتر به سمت ناحيه با غلظت كمتر‬
‫‪ ‬جمله سوم (مقاومت در برابر انتقال جرم) = زمان بر بودن نفوذ گونه از فاز متحرک به درون فاز ساکن و بالعکس‬
‫ايجاد فاصله ميان مولکولهاي نفوذ کرده به فاز ساکن و مولکولهای در حال حرکت درون فاز حامل‬
‫روابط کيفي بين سه جمله‪ ،‬منحني وانديمتر‬
‫در سرعت خطی بهينه )‪ ، (Uopt‬کارايی جداسازی ماکزيمم و پهنای پيک مينيمم‬
‫می باشد‪.‬‬
‫قدرت جداسازي‬
‫قدرت جداسازي معياري از درجه جداسازي پيک هاي مجاور است‬
‫])‪R = 2[tR(B) –tR(A)] / [ (wA+wB‬‬
‫کروماتوگرافي گازي (‪)GC‬‬
‫‪ ‬شرط اصلی تجزيه با ‪ ،GC‬پايدار بودن گونه در دماي مورد نظر براي تجزيه‬
‫‪ ‬مناسب براي تجزيه و شناسايي ترکيبات با وزن مولکولي متوسط‬
GC ‫قسمت هاي اصلي‬
( Carrier gas ) ‫ گاز حامل‬
( Column ) ‫ ستون‬
( Injection port ) ‫ محفظه تزريق‬
( Detector )‫ آشکار ساز‬
‫گاز حامل‬
‫‪H2, N2,He ‬‬
‫‪ ‬سرعت جريان = ‪ 25-150 ml/min‬ستون های پر شده‬
‫‪ ‬سرعت جريان = ‪ 1-25 ml/min‬ستون های موينه‬
‫ستون های ‪GC‬‬
‫ستون های پر شده‬
‫ستون های موينه‬
‫ستون های پر شده‬
‫‪ GC‬براساس ماهيت فاز ساکن ‪:‬‬
‫‪ ‬کروماتوگرافي گاز‪ -‬جامد )‪:(GSC‬‬
‫‪ ‬فاز ساکن شامل يک ماده جامد مانند سيليس‪ ،‬آلومين يا ذغال دانهاي‬
‫‪ ‬فرآيند جداسازي براساس جذب سطحي روي سطح يک جامد‬
‫‪ ‬مناسب برای جداسازي گازهاي پايدار و هيدروکربن هاي با دماي جوش پايين‬
‫‪ ‬کروماتوگرافي گاز‪ -‬مايع )‪:(GLC‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫فاز ساکن يک مايع غير فرار‬
‫پوشش مايع روي سطح يک جامد به صورت اليه نازک‬
‫متداول ترين سطح بستر خاک دياتومه بنام‬
‫اندازه ذره نسبتا يکنواخت و ريز‬
‫ ذرات جامد متخلخل يا بدون تخلخل پوشش داده شده با فيلم مايع با ضخامت ‪1 m‬‬‫ قطر داخلی ‪1-8 mm‬‬‫‪ -‬طول ‪1-10 m‬‬
‫ستون های مويينه‬
‫‪ ‬از جنس سيليلکای گداخته شده‬
‫‪ ‬روکش پلی ايميد برای انعطاف پذيری‬
‫‪ ‬فاز مايع بصورت پوشش داده شده يا پيوند شده درون لوله مويين‬
‫‪ ‬قطر داخلی ‪0.1-5 mm‬‬
‫‪ ‬طول ‪10-100 m‬‬
‫‪ ‬ضخامت فيلم مايع ‪0.1-1.5 μm‬‬
‫انواع ستون های موينه‬
‫فازهای ساکن در ستون های مويينه‬
‫مقايسه ستون های مويين ‪GC‬‬
‫دمای ستون برای جداسازی‬
‫‪‬‬
‫دمای ثابت ( ‪)Isothermal‬‬
‫‪ ‬برنامه ريزی دمايی ( ‪)Programmed temperature‬‬
‫ افزايش دمای ستون با زمان‬‫ کاهش زمان بازداری‬‫‪ -‬پيک های تيزتر‬
‫تزريق نمونه‬
‫با استفاده از‪:‬‬
‫‪‬‬
‫سرنگ )‪(syringe‬‬
‫‪ ‬شير)‪(Valve‬‬
‫تزريق در ‪GC‬‬
‫•‬
‫•‬
‫برای تزريق نمونه سرنگ بايد از سپتوم)‪ (Septum‬عبور کند‪:‬‬
‫ محافظت از ستون در برابر اکسيژن هوا‬‫ حفظ فشار گاز حامل در ابتدای ستون‬‫تزريق از طريق يک لوله شيشه ای )‪:(Liner‬‬
‫ جلوگيری از واکنش ميان فلز محفظه تزريق و نمونه‬‫‪ -‬قابليت تميز شدن و جايگزين شدن‬
‫انواع محفظه تزريق‬
‫‪ ‬انشعابی ) ‪( Split‬‬
‫‪ ‬انشعابی ‪ /‬غير انشعابی ) ‪( Split / splitless‬‬
‫‪ ‬سرستونی ) ‪( On-column‬‬
‫محفظه تزريق انشعابی‬
‫محفظه تزريق انشعابی ‪ /‬غير انشعابی‬
‫محفظه تزريق سرستونی‬
GC ‫آشکارسازهای‬
Thermal conductivity (TCD) ‫ آشکارساز هدايت گرمايی‬
Flame ionization (FID) ‫ آشکارساز يونش شعله ای‬
Electron capture (ECD) ‫ آشکارساز تسخيرالکترونی‬
Atomic emission detector (AED) ‫ آشکارساز نشر اتمی‬
Flame photometric detector (FPD) ‫ آشکار ساز نورسنج شعله ای‬
Nitrogen-phosphorus detector (NPD) ‫ آشکارساز نيتروژن – فسفر‬
Mass spectrometry (MS) ‫ طيف سنج جرمی‬
‫آشکارسازهدايت گرمايی‬
‫گاز‬
‫‪ ‬تغيير هدايت گرمايی گاز عبوری از مقابل آشکارساز‬
‫ تفاوت بين گاز حامل و گونه‬‫ هدايت گرمايی بسيار بزرگ هليم و هيدروژن در مقايسه با مواد آلی‬‫‪ ‬تغيير مقاومت رشته سيم ها در اثر تغيير دما‬
‫‪ ‬وضعيت نامتوازن الکتريکی در پل وتسون‬
‫‪ ‬ثبت تغييرات الکتريکی پل وتسون‬
‫هدايت گرمايي‬
‫‪H2‬‬
‫‪5/44‬‬
‫‪He‬‬
‫‪0/36‬‬
‫‪Ne‬‬
‫‪6/11‬‬
‫‪CH4‬‬
‫‪18/8‬‬
‫‪O2‬‬
‫‪35/6‬‬
‫‪N2‬‬
‫‪24/6‬‬
‫‪CO2‬‬
‫‪96/3‬‬
‫‪CH3OH‬‬
‫‪68/3‬‬
‫گازهاي آلي‬
‫‪1-4‬‬
‫آشکارساز يونش شعله ای‬
‫‪ ‬حساس )‪(10-13 g/s‬‬
‫‪ ‬گستره خطی وسيع‬
‫‪ ‬پاسخ به مقدار کربن های موجود در ترکيب آلی بستگی دارد ‪ :‬حساس به جرم‬
‫‪ ‬حساسيت کم برای ‪ :‬کربونيل‪ ،‬آمين و الکل‬
‫‪ ‬غير حساس در برابر ‪H2O, CO2, SO2, NOx :‬‬
‫‪ ‬تخريبی‬
‫‪-‬‬
‫‪‬‬
‫‪CHO  e‬‬
‫‪H2 , O2 Flame‬‬
‫‪‬‬
‫‪CH  O‬‬
‫آشکارساز تسخيرالکترونی‬
‫‪ ‬راديواکتيو‬
‫‪ ‬مناسب برای ترکيبات هالوژن دار‪ ،‬نيترو )‪ (-NO2‬و اشباع نشده‬
‫‪AB‬‬‫‪A . + B-‬‬
‫‪e-+ AB‬‬
‫‪e-+ AB‬‬
‫آشکارساز تسخيرالکترونی‬
‫مقايسه حد تشخيص و گستره خطی بودن پاسخ آشکار سازها‬