Műszeres analitika 14. évfolyam Kromatográfiás módszerek elmélete Sőre Ferenc 2009 TÁMOP 2.2.3-07/1-2F-2008-0011

Gázkromatográfia Gázkromatográfiásan a bomlás nélkül elpárologtatható anyagok minde-gyike vizsgálható. A forráspontjuk alatt bomló anyagokat származékképzéssel (pl. szililezés) lehet gázkromatografálni, vagy folyadékkromatográfiásan vizsgáljuk. Gázkromatográfiában a minta általában folyadékállapotú (elegy, oldat). Ennek kis részletét (0,5–1 μl) pillanatszerűen, dugószerűen juttatjuk a vivőgázba (mozgó fázisba), ahol az azonnal elpárolog, és az oszlopra kerül (kolonnára). A kolonnában előrehaladva a minta alkotói, magas hőmérsékleten, egy-mástól elkülönülnek és a kolonna másik végén lévő detektorra kerülnek, ahol mennyiségükkel arányos elektromos jelet adnak (kromatogram).

A gázkromatográfiás rendszer 1. Gázforrás 5. Termosztát a kolonnával 2. Gáztisztító 6. Detektor 3. Áramlásszabályzó 7. Jelátalakító 4. Mintabemérő 8. Kiértékelő

Shimadzu GC-14A gázkromatográf

HP-6905 gázkromatográf

Gázok, gázforrások Vivőgázok: nitrogén, hélium, hidrogén, argon. Segédgázok (detektorokhoz): hidrogén, levegő. Eredetük: vásárolt gázpalackból, vagy helyben fejlesztve gáz-generátorral, kompresszorral (pl. hidrogén, nitrogén, levegő). Minőség: csak a 99,99%-nál nagyobb tisztaságúak a meg-felelőek. Készülékhez vezetés: nyomáscsökkentő reduktoron keresztül a gázkromatográf-típusnak megfelelő belépő nyomással. Általában 3–4 bar nyomással.

Palackcímke: tisztasági fok! Palackok színjelzései: Nitrogén Hélium Hidrogén Levegő Argon Palackcímke: tisztasági fok!

Gázpalack nyomáscsökkentő reduktorral

Gázellátás a laboratóriumban Nyomásmérő Tisztítótorony Felszálló vezeték a gázpalacktól Biztonsági csap Színjelzés Tűszelep Méretazonosítás

Nyomás és áramlásszabályzás A vivőgáz és segédgázok áramlási sebességét állandó értéken kell tartani. A vivőgáz sebessége a hőmérséklettől is függ!

Mintabemérő (injektor) Az injektor feladata a folyadékállapotú minta pillanatszerű elpárologtatása (gőzzé, gázzá), hogy azt a vivőgáz az oszlop irányába szállíthassa. Az injektor magas hőmérsékletre fűthető (maximum 400 °C-ig). A minta Hamilton-fecskendő tűs végével, egy szilikongumi tömítést (szeptumot) átszúrva juttatható az injektorba. Gázmintáknál gázfecskendőt alkalmazunk. A korszerű készülékekben a vivőgáz belépőnyomása, és esetenként az injektor hőmérséklete is programozható (on-column injektor).

A split injektálás Az injektor hőmérsékletén gőzállapotba került minta kisebb része az oszlopra jut, míg a nagyobb rész a split ágon meghatározott térfogati sebességgel eltávozik. A kolonnára kerülő minta mennyiségét az oszlopra jutó vivőgáz áramlási sebessége és a split ágon szabályzott áramlási sebesség aránya szabja meg. Ezt az arányt nevezzük split aránynak. Például ha a split szelepen az áramlási sebesség 100 ml/perc, az oszlop végén mért áramlási sebesség 1 ml/perc, a split arány 100:1, azaz a mintának kb. 1%-a jut az oszlopra. Az áramlási sebességeket nagy pontosságú tömegáramlás-mérők érzékelik, szelepek szabályozzák. Az injektor ezen üzemmódja során a beinjektált minta jelentős része elvész, ezért nyomelemzésnél, ahol nagyon kis mennyiséget kell meghatározni korlátozottan alkalmazható, viszont a minta bejuttatása pillanatszerű.

A lefúvatásos injektor (split injektor) Vivőgáz bevezetés Tűvezető Fűtött burkolat Purge ág Elektromos csatlakozó Termosztát tető Split ág

A mintabemérő metszete (split, split-less injektor) Direkt injektornál nincsenek Direkt injektálási üzemmód: a minta teljes mennyisége az oszlopra kerül.

Hamilton mikrofecskendők 100 μℓ-es 10 μℓ-es 5 μℓ -es 1 μℓ -es

Légtermosztát A légtermosztátban helyezkedik el az elválasztást végző oszlop (kolonna). Az intenzív levegőventilláció biztosítja az egyenletes hőeloszlást, és a pontos tartható hőmérsékletet, amely az ismételhetőség szem-pontjából elengedhetetlen. A termosztát programozottan fűthető 400 °C-ig. A fűtési sebesség 0-100 °C/perc tartományban biztosított. A megadott hőmérséklettől való eltérés maximum ±0,1 °C lehet. Az elválasztás ideje alatt a termosztálás történhet állandó hőmér-sékleten (izoterm), vagy hőprogram alkalmazásával, több lépcső-ben.

Légtermosztát az oszloppal töltetes kolonna ventillátor fűtőszál szigetelt fal

Detektorok Lángionizációs detektor (FID) Tömegspektrometriás detektor (MS) Hővezetőképességi detektor (TCD) Specifikus detektorok: egy-egy vegyületcsoport különösen nagy érzékenységű mérését teszik lehetővé, pl. Elektronbefogásos detektor (ECD) Nitrogén-foszfor detektor (NPD) Lángfotometriás detektor (FPD) Atomemissziós detektor (AED)

Hővezetőképesség -mérő detektor Detektorok Hővezetőképesség -mérő detektor Lángionizációs detektor

Hővezetőképesség -mérő detektor Detektorok Hővezetőképesség -mérő detektor Lángionizációs detektor

Vége