Transcript Super Critical Fluida Extraction / SFE

EKSTRAKSI FLUIDA SUPERKRITIS
(SFE)
Presentasi oleh:
Purwadi
20705010
METODE PEMISAHAN ANALITIK
SEJARAH (SFE):
 Thn 1822 : Fluida Superkritis ditemukan: Baron Cagniard de la Tour
 Thn 1879 : Hannay dan Hoggart mendemontrasikan kekuatan
pelarutan (solvating power) dari etanol Superkritis
 Antara Th 1964-1976: Zosel mematenkan Dekafeinasi pada Kopi
dengan Teknik SFE
 Thn 1978 : Dekafeinasi tanaman diusahakan oleh Maxwell House
Cofee Division dan dimulailah Penerapan SFE di dunia
Industri
 Thn 1981 : Penggunaan Fluida Superkritik pada Analitik dimulai
pada Kromatografi Fluida Superkritik (SFC) Kapiler oleh
Novotny dkk.
 Thn 1980-an : SFE mulai dikomersialisasikan
 Thn 1996 : EPA meyetujui dua metode SFE: Ekstraksi Total
Petroleum Hidrokarbon (TPHs) dan untuk PAHs.
 Thn 1988 : EPA mengumumkan metode SFE untuk ekstraksi PCBs
dan Pestisida Organoklorin (OCPs)
TEORI SFE
Memanfaatkan sifat fluida pada keadaan
Superkritis untuk mengekstraksi bahan
organik dari sampel padat
Fluida Superkritis: keadaan Fluida ketika
berada pada temperatur dan Tekanan
Superkritis
Tekanan
Padat
Cair
Titik Kritis
Fluida
Superkritis
Titik Tripel
Gas
Temperatur
Diagram Fase Senyawa
Bahan
Temperatur
Tekanan
Densitas
Kritis
Kritis
Kritis
(oC)
(atm)
(103 kg/m3)
CO2
31.3
72.9
0.47
N2O
36.5
72.5
0.45
SF6
45.5
37.1
0.74
NH3
132.5
112.5
0.24
H2O
374
227
0.34
n-C4H10
152
37.5
0.23
n-C5H12
197
33.3
0.23
Xe
16.6
58.4
1.10
CCl2F2
112
40.7
0.56
CHF3
25.9
46.9
0.52
Parameter Kritis beberapa bahan
Keadaan
Koefisien Difusi
Densitas
cm2s-1
g cm-3
Gas
10-1
10-3
10-4
Cair
10-6
1
10-2
Fluida Superkritis
10-3
0.2-0.8
10-4
Data Fisik zat pada berbagai keadaan
Viskositas
g cm-1s-1
Fluida Superkritis:
-
Kekuatan Pelarutan Baik (seperti Cairan)
Difusifitas Tinggi (Lebih baik dari Cairan)
Viskositas Rendah
Tegangan permukaan rendah (seperti
gas)
=> Sehingga transfer masa cepat dan
dapat menembus pori matriks
Ln (s) = aD + bT + c
s = solubilitas (mol atau %berat)
D = Densitas (g/ml)
T = Temperatur (K)
a,b,c = Konstanta
1.8
1.5
ε (CO2) 322,9 K
ε
ε (Ar) 298 K
Konstanta dielektrik ε CO2 dan Ar
sebagai fungsi Tekanan
1.0
0
0
1000
2000 Bar
1.2
12
η
2.4
D11. φ
200
0.6
φ (g.cm-3)
6
D11. φ 104 (g.cm-1.s-1)
η 104 (g.cm-1.s-1)
φ
1.2
400 (Bar)
Densitas φ, Viskositas η, D11. φ CO2 pada Fungsi Tekanan
pada 40oC (untuk D11. φ pada 50oC)
Karbon Dioksida (CO2)
Tc rendah (31 oC) P, (73 atm)
Tidak Toksik
Tidak mudah Terbakar
Tersedia dalam kemurnian tinggi
Non Polar
Francis (1954): 261 komponen dapat
larut di sekitar kritis CO2
% Berat Trigliserida Pada SC-CO2
4
80oC
3
60oC
70oC
50oC
2
40oC
1
Tekanan Ambang
200
300
400
500
600 atm
Solubilitas Trigliserida Minyak Kedelai Pada Superkritis CO2
pada Fungsi Tekanan dan Temperatur
21.0
19.0
Dihidrostrepomicin
17.0
15.0
13.0
11.0
9.0
7.0
Kloramfenikol
Sulfamethazine
Ivermectin
Dimetridazole
(CO2 69,0 MPa. 80oC)
(CO2 34,5 MPa. 80oC)
Skala Solubilitas untuk SC-CO2 pada Tekanan Tertentu
dengan Analit Campuran Obat
Temperatur (oC)
100
80
60
40
60
70
80
90
100
Tekanan (atm)
Tekanan Miscibilitas Malation pada SC-CO2 sebagai fungsi
Temperatur dan Tekanan (diuji dengan SFC-NPD)
CO2 Sebagai fluida utama untuk SFE
- Untuk ekstraksi non dan semi polar
- Jelek untuk ekstraksi senyawa polar
- Kekuatan pelarutan mampu memecah
ikatan solut – matriks
- Untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi
dapat ditambahkan pelarut organik
(1-10%) disebut Modifier
Ekstraksi Senyawa Polar:
Pelarut Superkritis N2O dan CHClF2
Lebih efisien untuk senyawa polar
Tidak baik untuk alasan lingkungan
Modifier yang sering dipakai untuk
Superkritis CO2
Oksigen berisi Metanol, etanol, isopropil
alkohol, aseton, THF
Nitrogen berisi: Acetonitril
Sulfur berisi : CS2, SO2, SF6
Hidrokarbon dan senyawa organik
terhalogenasi: Hexan, Toluena, Metilen
Klorida, Kloroform, Karbon tetraklorida,
trikloroflorometan
Asam: Asam Format
POMPA
Oven
POMPA
Sel
Ekstraksi
Restriktor
Superkritis
CO2
Modifier
Bagan sistem Ekstraksi Fluida Superkritik
Kolektor
Kondisi Ekstraksi Fluida Superkritis
- Pompa : Laju alir konstan (> 2 mL/mnt)
Tekanan 3500-1000 psi
- Untuk menjaga CO2 tetap cair kepala
pompa didinginkan dengan bak sirkulasi
- Modifier dapat juga dicampur langsung
dengan CO2
- Sel ekstraksi biasanya dari stainless steel,
PEEK (Polieter eter keton)
- Restriktor: untuk mengontrol tekanan
- Ekstrak dikumpulkan dengan menurunkan
tekanan fluida kepada sorben: perangkap
atau pelarut kolektor
- Trap dipilih yang selektif dan dapat
didinginkan untuk menurunkan tingkat
kehilangan analit
Pelarut kolektor dipilih yang sesuai dan
sesuai pula untuk pengerjaan selanjutnya
Tetrakloroetena => IR
Metilen Klorida => Pemisahan GC
Efek matriks terhadap Kinetika Ekstraksi:
Aliran
SF
2
3
4
1
Matrik
Sampel
1. Difusi ke luar matriks
2. Desorbsi dari Permukaan
3. Difusi ke luar Fluida Superkritis dari film permukaan
4. Bergerak dalam aliran Fluida Superkritis
Contoh Aplikasi SFE
Analit
Pestisida Organoklorin
Pestisida Karbamat
10 residu Herbisida Triazine
As. Aromatis, Fenol, Pestisida
Vitamin A dan E
Vitamin D2 dan D3
p-Aminobenzoat, cinamat
(penyerap UV)
Lanolin
Matriks
Tumbuhan Obat China
Kertas Saring, matriks
Silika Gel
Telor
Tanah
Susu bubuk
Produk Farmasi
Produk Kosmetika
Serat Wool
Pustaka
- Kou, Dawen dan Mitra, Somenath. Extraction of
Organic Compounds from Solid Matrices. New
Jersey. John Willey and Sons. 2003
- Wenclawiak, Bernd (Editor). Analysis with
Supercritical Fluid: Extaction and
Chromatography. Springer Laboratory. Germany.
1992
Terima kasih