Elválasztástechnikai Kutató és Oktató Laboratórium Elméleti alapok Bemutatkozás

Kremmer Tibor, Torkos Kornél: Ajánlott irodalom Kremmer Tibor, Torkos Kornél: Elválasztástechnikai módszerek elmélete és gyakorlata (Akadémiai kiadó) 2010

Elektroforetikus módszerek 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 OPLC … Elektroforetikus módszerek Extrakciós módszerek Centrifugálás Szűrés Dialízis Liofilizálás Szitálás …

Varsói Természettudományi Társaság Biológiai Közleményei A kezdet 1903 Varsói Természettudományi Társaság Biológiai Közleményei

A kromatogram kialakulása Mozgó fázis Másik fázis áramlás Állófázis

A kromatogram kialakulása Mozgó fázis Másik fázis Mozgó fázis Másik fázis áramlás áramlás Álló fázis Álló fázis

A kromatogram kialakulása

KIVITELEZÉSI LEHETŐSÉGEK A térben elválasztott komponenseket az álló fázis feldarabolása után külön-külön leoldjuk. Az álló fázist elhagyó mozgó fázisban az egyes komponensek időben elkülönülve jelennek meg.

Vékonyréteg kromatográfia

Vékonyréteg kromatográfia

Kivitelezési lehetőségek 1. Frontális kromatográfia 2. Kiszorításos kromatográfia 3. Elúciós kromatográfia Frontális: csak a mintát visszük fel; a később eluálódó mindig tartalmaz a korábban eluálódóból Kiszorításos: Az állófázisra felvitt elegy komponenseit egy azoknál jobban szorbeálódó anyag bevezetésével különítjük el. Elúcíós: A szétválasztandó elegyet egy folyamatos eluens áramba juttatjuk

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

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

Kromatográfiás módszerek csoportosítása preparatív analitikai

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

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

A B tR A C tR B D tR C tR D tM tR tM A KROMATOGRAM Korrigált retenciós idő: B tR A C tR B D tR C tR D Holt idő: a komponensek mindegyike ennyi időt tölt a mozgófázisban tM tR Retenciós idő: az injektálástól a csúcsmaximum megjelenéséig eltelt idő tM Holtidő: a retencióval nem rendelkező komponens „retenciós” ideje

Megoszlási hányados ahol cS az adott komponens anyagmennyiség koncentrációja az állófázisban cM az adott komponens mozgófázisbeli anyagmennyiség koncentrációja nS és nM az állófázis ill. mozgófázis anyagmennyisége VS és VM az állófázis ill. mozgófázis térfogata k a retenciós tényező, amely a k=nS/nM képlettel definiálható Β a fázisarány, amely a =VM/VS képlettel definiálható

Retenciós tényező (=kapacitás faktor) Fűgg: anyagi minőség (komponens/ álló és mozgó fázis), hőmérséklet, geometria…

Azonos szelektivitás mindkét elválasztás esetén ELVÁLASZTÁSI TÉNYEZŐ Elválasztási tényező (=szelektivitási tényező) Fűgg: anyagi minőség (komponens/ álló és mozgó fázis), hőmérséklet, geometria… Azonos szelektivitás mindkét elválasztás esetén

Felbontás C D tR C tR D tM WC WD FELBONTÁS Fűgg: anyagi minőség (komponens/ álló és mozgó fázis), hőmérséklet, geometria…

Felbontás FELBONTÁS R=0,7 R=1,0 R=1,5 Fűgg: anyagi minőség (komponens/ álló és mozgó fázis), hőmérséklet, geometria… R=1,5

oszlop: 80cm x 2mm ID, Carbosieve B 80/100, 200°C izoterm 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

A kromatográfia NEM egyensúlyi folyamat! 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. Ezt oly módon alkalmazták a kromatográfiás folyamatra, mintha a mozgófázis a komponenseket az oszlopon az egyik egyensúlyi állapotból egy következő egyensúlyi állapotba öblítené. A kromatográfia NEM egyensúlyi folyamat!

Csak adott komponens és kromatográfiás rendszer párosára értelmezhető! 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:

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

Elméleti tányérmagasság: Lineáris áramlási sebesség: A van Deemter egyenlet Elméleti tányérmagasság: Lineáris áramlási sebesség: q 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

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.)