Transcript a>b - EKOL
Elválasztástechnikai Kutató és Oktató Laboratórium Elválasztástechnika kv1n1lv1 Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Mi várható ebben a félévben? Dátum Előadó Dátum Szept. 15. Okt. 27. Szept. 22. Nov. 10. Szept. 29. Eke Zsuzsanna Nov. 17. Okt. 6. Nov. 24. Okt. 13. Dec. 1. Okt. 20. Elválasztástechnika Kremmer Tibor Előadó Kremmer Tibor Dec. 8. 2011 Eke Zsuzsanna Ajánlott irodalom Kremmer Tibor, Torkos Kornél: Az elválasztástechnika elmélete és gyakorlata (Akadémiai kiadó) Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Mi várható a következő félévekben? Félév Kód Tárgy címe BSc tavaszi kv1n4lv2 Elválasztástechnika laboratóriumi gyakorlat I. MSc őszi kv2n45a11 Elválasztástechnika laboratóriumi gyakorlat II. speci tavaszi kvvn9153 A folyadékkromatográfia alapjai és alkalmazásai speci tavaszi kvvn9181 A gázkromatográfia alapjai és természetesen szakdolgozni is lehet ilyen témakörben…. Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Kromatográfia Olyan módszerek, ill. folyamatok gyűjtőneve, melyekben a komponenseknek egy álló fázis és egy azon keresztül áramló mozgó fázis közötti megoszlása következtében megy végbe a komponensek térbeli elkülönülése (szétválása). Elválasztástechnika Kromatográfia GC HPLC TLC Elektroforetikus OPLC módszerek … Centrifugálás Szűrés Dialízis Szitálás Elválasztástechnika Extrakciós módszerek Liofilizálás … 2011 Eke Zsuzsanna A kezdet 1903 Varsói Természettudományi Társaság Biológiai Közleményei Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna A kromatogram kialakulása Mozgó Másik fázis áramlás Állófázis Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna A kromatogram kialakulása Mozgó Másik fázis Mozgó Másik fázis áramlás áramlás Álló fázis Elválasztástechnika Álló fázis 2011 Eke Zsuzsanna A kromatogram kialakulása S e p a r a t i o n o f c o m p o u n d s ,a n d F l o w A B C D Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna KIVITELEZÉSI LEHETŐSÉGEK A térben elválasztott Az álló fázist elhagyó komponenseket az álló mozgó fázisban az egyes fázis feldarabolása után komponensek időben külön-külön leoldjuk. elkülönülve jelennek meg. Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Vékonyréteg kromatográfia Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Vékonyréteg kromatográfia Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Kivitelezési lehetőségek 1. Frontális kromatográfia 2. Kiszorításos kromatográfia 3. Elúciós kromatográfia Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Elúciós kromatográfia A mozgó fázis a kromatogram kifejlesztése alatt állandóan áramlik az állófázis felett A minta bevitel ún. dugószerűen (pontszerűen) történik A mozgó fázis átlagos szorpciója kisebb mértékű, mint a legkevésbé kötődő mintakomponensé Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Kromatográfiás módszerek csoportosítása gáz gáz/folyadék töltetes folyadék gáz/szilárd kapilláris planáris oszlop folyadék/szilárd folyadék/folyadék (megoszlási) normál fázisú fordított fázisú ioncserélő méret kizárásos affinitás ionpár Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Kromatográfiás módszerek csoportosítása preparatív Elválasztástechnika analitikai 2011 Eke Zsuzsanna A kromatogram Kromatogram: A detektor jelének intenzitása az idő függvényében. Jel Idő Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna A kromatográfiás csúcs 4.138 DAD1 A, Sig=254,4 Ref =of f (DEMO\ISOCRA.D) mAU Szimmetria 60 faktor 0,5 h 50 T = a/b 2s =Wi Ideális esetben: W1/2 40 0,6 h h 30 T=1 a>b: leading 20 a b 10 b>a: tailing 0,1 h 0 3.4 3.6 alapvonal Elválasztástechnika 3.8 4 4.2 W=4s 2011 4.4 4.6 Gauss görbe 4.8 min y y0 exp x 2 / 2s 2 Eke Zsuzsanna A KROMATOGRAM 0.911 DAD1 A, Sig=254,4 Ref =of f (DEMO\ISOCRA.D) mAU A 140 Korrigált retenciós idő: B t R, t R t0 1.207 120 C 2.207 tR A 100 tR B D 4.138 80 tR C 60 tR D 40 t0 20 0 0 1 2 3 4 5 tR Retenciós idő: az injektálástól a csúcsmaximum megjelenéséig eltelt idő t0 Holtidő: a retencióval nem rendelkező komponens „retenciós” ideje Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna min RETENCIÓS TÉNYEZŐ Retenciós tényező (=kapacitás faktor) , t Ri t Ri t0 ki t0 t0 Ki ci ,állófázis ci ,mozgófázis ki ni ,állófázis Vmozgófázis ni ,mozgófázis Vállófázis ni ,mozgófázis ki Vmozgófázis Vállófázis ki k j 5 ki 20 Elválasztástechnika ni ,állófázis 2011 Eke Zsuzsanna ELVÁLASZTÁSI TÉNYEZŐ Elválasztási tényező (=szelektivitási tényező) t t , Ri , Rj ki Ki t Ri t0 kj Kj t Rj t0 1 Azonos szelektivitás mindkét elválasztás esetén Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna FELBONTÁS , , t RD t RC R wD wC 2 2 Felbontás , , t RD t RC t R, 2 w wD wC 0.911 DAD1 A, Sig=254,4 Ref =of f (DEMO\ISOCRA.D) mAU 1.207 140 120 C 2.207 100 D tR C 60 t R tR D 4.138 80 40 t0 20 0 0 1 Elválasztástechnika 2 WC 3 4 2011 WD 5 min Eke Zsuzsanna FELBONTÁS Felbontás R=0,7 R=1,0 R=1,5 Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Csúcsszélesedés oszlop: 80cm x 2mm ID, Carbosieve B 80/100, 200°C izoterm 1 – metán 2 – acetilén 3 – etilén 4 – etán 5 – metil-acetilén 6 – propilén 7 – propán Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna 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! Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Tányérelmélet tR nagy Sok idő a csúcsszélesedésre Hatékonyság - tányérszám tR n s Elválasztástechnika 2 2011 Eke Zsuzsanna A KROMATOGRÁFIÁS CSÚCS 4.138 DAD1 A, Sig=254,4 Ref =of f (DEMO\ISOCRA.D) mAU Szimmetria 60 faktor 0,5 h 50 T = a/b 2s =Wi Ideális esetben: W1/2 40 0,6 h h 30 T=1 a>b: leading 20 a b 10 b>a: tailing 0,1 h 0 3.4 3.6 alapvonal Elválasztástechnika 3.8 4 4.2 W=4s 2011 4.4 4.6 Gauss görbe 4.8 min y y0 exp x 2 / 2s 2 Eke Zsuzsanna TÁNYÉRSZÁM Sok idő a csúcsszélesedésre tR nagy Tányérszám 2 2 tR tR tR n 16 5,545 w 1 2 s w 2 Effektív tányérszám t N s , R 2 2 t t 16 5,545 w w 12 , R , R 2 Csak adott komponens és kromatográfiás rendszer párosára értelmezhető! Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna HEPT Elméleti tányérhossz azaz Height Equivalent to a Theoretical Plate HEPT: L H n Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Sebességi elmélet Diffúzió Longitudinális diffúzió az álló és a mozgó fázisban Áramlásprofil kialakulása Eddy diffúzió Anyagátadási ellenállás Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna A van Deemter egyenlet Elméleti tányérmagasság: Lineáris áramlási sebesség: L H N H A q 2qDg u u d 2f k 2 u 2 (k 1) D f 8 H A L t0 B C u u a szemcsék közötti holt térre jellemző állandó Dg a komponens diffúziós állandója a mobil fázisban k retenciós tényező df az állófázis filmvastagsága Df a komponens diffúziós állandója az állófázisban Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna 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.) Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna Alap egyenlet 1 1 k R n 4 k 1 Hatékonyság Kapacitás Szelektivitás Elválasztástechnika 2011 Eke Zsuzsanna