Kolonnid. Kolonnid ja statsionaarsed faasid gaasikromatograafias. Täidiskolonnid. Kapillaarkolonnid. Täidiskolonn (vedela statsionaarse faasiga) GLC

Transcript

1 Koloid ja statsioaarsed faasid gaasikromatograafias Kromatograafia FKKM Täidiskoloid Koloid Ajalooliselt vaemad, teoreetiliste taldrikute arv, aie kogus Gaasvedelik kromatograafia (GLC) Gaastahkis kromatograafia (GSC) Kapillaarkoloid Esimesed 1959, laialdaselt 1980datest. Sisestatavad aie kogused väiksemad, koloid õremad Gaasvedelik kromatograafia (GLC) o kõige levium GC liik Gaastahkis kromatograafia (GSC) 2 Täidiskolo Eamasti roostevabast terasest või klaasist toru välisläbimõõt eamasti 1/4 või 1/8 tolli (6.35 v 3.18 mm) Koloi pikkus 60 kui 300 cm Täidiskolo (vedela statsioaarse faasiga) GLC Täidisosakesed (tahke kadja) diatomiit (poore või mittepoore), silikageel või fluorosüsiik polümeer Osakese suurus 177 kui 149 µm (80/100 mesh) või 149 kui 125 µm (100/120 mesh) Eripid kui 4 m 2 /g Koloi kest Vedel statsioaare faas 1 kui 25% täidise massist katud täidisosakeste piale ig pooridesse. Eamasti keemiliselt seotud. 3 4 Täidiskolo (tahke statsioaarse faasiga) GSC Täidiskolo (tahke statsioaarse faasiga) GSC Koloi kest Täidis ja statsioaare faas üks ja seesama kidla poori suurusega t molekulaarsõelad ehk tseoliidid, silikageel, poore aktiivsüsi, poorsed polümeerid (Porapak), alumiiiumoksiid mittepoore t grafiitsüsi Kasutatakse gaaside ja kergestileduvate madala molekulmassiga aiete eraldamiseks Leviud gaaside aalüüsiks Suure eripia tõttu seoduvad ka vedelikes halvasti lahustuvad gaasid Võib sisestada suuri proovi koguseid, seega ka madalam määramispiir Mõed seadmed o termostateeritavad miiuskraadidele, isegi O 2 ja N 2 saab ii lahutatud Kasutatakse mõikord paralleelselt mitut koloi Sageli soojusjuhtivusdetektoriga (TCD) Väga sageli madal efektiivsus ig saadakse ebasümmeetrilised piigid kua o aeglae desorptsioo 5 6 1

2 Kapillaarkolo (vedela statsioaarse faasiga) Lühedia sageli WCOT (wall coated ope tubular) Kvarts, klaas, rv teras, vask, ailo, fluorosüsiik polümeerist kapillaar siseläbimõõduga 0.1 kui 0.53 mm, Koloi pikkus 10 kui 100 m, leviuim 25 m Vedel statsioaare faas paksusega 0.1 kui 5µm katud ühtlase kihia kapillaari seiale, sageli ruumvõrestatud polümeer ja seiaga keemiliselt seotud Polüimiidist kaitsev kest 7 Vähemleviud kapillaarkoloid Täidisosakesed (tahke statsioaarse faasi kadja) keemiliselt seotud kapillaari seitele SCOT (supportcoated ope tubular), GLC Suurema eripiaga kui WCOT, kaatab suuremaid aiekoguseid Poorse tahke statsioaarse faasiga PLOT (porouslayer ope tubular), GSC alumiiiumoksiid, molekulaarsõelad, poore polümeer Väärisgaaside aalüüsiks 8 Leviumad tahked kadjadkaubamärgid Diatomiit (ka Kieselguhr, Celite) Silikageel Aktiveeritud Al 2 O 3 Tseoliidid (molekulaarsõelad) Süsiik molekulaarsõelad või grafiidid Poorsed polümeerid Fluorsüsiik polümeerid Teax polümeerid Chromosorb P, W ja G Chromasil, Porasil, Davidso Grade 12 Alumia F1, UibeadsA MS 5A, MS 13X Carbopack, Carbotrap, Carbograph, Graphpac Porapack, HayeSep, Chromosorb Cetury Chromosorb T Teax Nõuded statsioaarsele faasile Madal aururõhk Termilie stabiilsus Madal viskoossus (et oleks kiire massiülekae) Keemilie iertsus Rusikareegel polaarsus olgu sarae lahutatavate aiete polaarsusega Polaarsete aalüütide jaoks polaare kolo Mittepolaarsete aalüütide jaoks mittepolaare kolo Reeglil eradid 9 10 Statsioaarsete faaside klassifikatsioo polaarsuse järgi Mittepolaarsed (MP) polüsiloksaaid (metüül, 5% feüül või aaloogid) Keskmise polaarsusega (KP) 35 kui 50 % feüülasedatud polüsiloksaaid või aaloogid Polaarsed (P) Polüetüleeglükool (PEG) Si O Si O H HO CH 2 CH 2 O H >70% tsüaopropüülasedatud polüsiloksaaid Statsioaarse faasi valikust Proovida vastata küsimustele: Millised o proovi kompoedid ja maatriks? Kui palju kompoete võib proovis oodata? Millised o kompoetide keemistemperatuurid? Millie o proovi keemistemperatuuride vahemik? Millised fuktsioaalrühmad esievad kompoetides? Millised o eeldatavad proovi kompoetide kotsetratsiooid? Kas o termiliselt või keemiliselt ebapüsivad kompoete? Kas o vaja kvalitatiivset või kvatitatiivset ifot?

3 Statsioaarse faasi valikust Kas o vaja idetifitseerida? Ajakulu Mida teha? Kromatogrammide kogusi ja ifomaterjale uurida Supelco, Chrompack, J&W Scietific, SGE jt. Uurida kirjadusest, milliseid koloe o kasutaud saraste probleemide korral Küsida kogeumatelt, ka koloide tootjafirmast Teha katseid erievate koloidega (eeldab koloide olemasolu) Statsioaare faasi valikust Kui võimalik siis alustuseks valida võimalikult mittepolaare faas, millega saavutatakse lahutuvus Mittepolaarsed SFd lahutavd peamiselt keemistemperatuuride põhjal. Vähemalt 2 C peaks erievus olema. Feüüli või tsüaopropüüli lisad muudab lahutuvuse sõltuvaks kompoetide dipoolmometide erievusest või laegujaotusest. Samuti polaarsed SFd. Polaarsed faasid sobivad vesiiksideme võimeliste aiete (t alkoholid, aldehüüdid) lahutamiseks Mittepolaare SF Sobivad seal, kus proovi kompoetide: keemistemperatuurid erievad polaarsus üsa sarae Kõrgemad parafiiid (Skvalaa C 30 H 62, Apolaa C 87 H 176 ) Puuduseks o üsa madal max kasutustemperatuur, vastavalt 125 C ja 265 C Polüsiloksaaid Kõige leviuumad sellised, milles 5% metüülrühmadest asedatud feüülrühmadega feüüli lisad paeb lahutuvuse sõltuma ka aie polaarsusest (molekuli dipoolmomet, laegujaotus). Sageli kasutatakse tsüaopropüüli lisadiga. Karboraaasedusega polüsiloksaai kasutustemperatuur kui 400 C! Laialdaselt petrokeemias Si O Si O H 15 Keskmise polaarsusega SF Sobivad seal kus Peamiselt lahutuvad polaarsuse järgi Keemistemperatuuride erievusel väike roll Osaliselt asedatud polüsiloksaaid Pestitsiidide määramiseks Jälgede aalüüsiks 16 Polaare SF Sobivad seal kus segu: kompoetide polaarsus eriev Vesiiksideme võimelised molekulid Piiratud temperatuuri vahemikuga Leviuimad polüetüleeglükoolid molekulmassiga kui HO CH 2 CH 2 O H Kasutustemperatuur kui 225 C (täidis) või 280 C (kapillaar) Alkoholid, estrid, aldehüüdid Millie kolo o sobiv? Statsioaarse faas Koloi sisediameeter (ID) Statsioaarse faasi paksus (SF) Koloi pikkus Võimalusel uurida tootjate kataloogidest või kodulehekülgedelt erievate koloidega saadud kromatogramme

4 Koloi sisediameeter Optimaalse valikul olulie Hea lahutuvus Kahekordse ID väheemisega kaaseb 2 korde lahutuvuse kasv. Mõistlik proovi kogus sisestatav Suurema sisediameetriga kaatab suuremaid koguseid, parem korratavus ja suurem töökidlus Kahekordse ID väheemisega, jättes muutmata SF paksuse, kaaseb kahekorde proovi mahutavuse lagus. Sobiv detektoriga Nt. massdetektoriga eamasti peeem kolo ( mm ID) Statsioaarse faasi paksus Mida suurem SF, seda suurem proovi mahutavus (loadig capacity) suurem o proovi retetsioo, vaja kõrgemat temperatuuri Ülekoormatud koloi selektiivsus o madalam piigid sabatavad Väga erievate proovi kompoetide kotsetratsiooide korral tasub võtta paksema SFga kolo Väheeb ülekoormatud (sabatavate) piikide oht Samas halveeb lahutusvõime Nt mm ID koloil, 0.25µm SF paksuse korral o selle maksimaale mahutavus umbes 100 g kompoedi kohta Faasisuhe (phase ratio) Näiteid faasisuhte kasutamisest Koloi ID ja SF paksuse suhe iseloomustab koloi. SF paksus Koloi ID (mm) ID β = 4 SF Faasisuhte põhjal saab otsustada koloi sobivuse üle Väiksemβ väärtus, paksem SF ja seega sobivam leduvate aiete määramiseks Suurem β väärtus, õhem SF ja sobivam kõrgema molekulmassiga aiete eraldamiseks Vahetades koloi tasub valida sarase faasisuhtega kolo, siis ei pea oma aalüüsimetoodikat oluliselt muutma (µm) Koloi pikkus Tasub valida lühim kolo millega saavutatakse soovitud lahutuvus Aalüüs kiirem Kui pikima koloiga ei saavutata piisavat lahutuvust siis tuleb muuta kas SF koostist või ID Lahutusvusvõime o proportsioaale ruutjuurega koloi efektiivsusest Seega koloi pikeemisel 2 korda suureeb koloi lahutav võime aiult 1.41 (ruutjuur 2st) korda ehk 41%. Koloi foo (Colum bleed) Fooi tõus kromatografeerimise temperatuuri tõusmisel Tigitud: SF leduvusest, laguemisest Koloi kogueud aeglaselt liikuvatest aietest Kõrge fooi korral o Idetifitseerimie ja kvatiseerimie raskedatud Detektor saastub kiiremii Koloi eluiga o lühem Madalam tudlikkus Koloi foo o kõrgem, kui SF paksuses o suurem Hoides temperatuuri paigal peab mõe aja jooksul ka koloi foo paika jääma

5 Koloi foo (Colum bleed) Koloi foo o madal mõõdukatel temperatuuridel Kui ei ole madal võib kahtlustada: sissesüstimissüsteemi tihedi laguemist sissesüstimissüsteemi või koloi jääud madala leduvusega aiete aeglast ledumist või laguemist Ebapuhast kadegaasi Detektori ebapuhtust Vältida hapiku sisaldavat kadegaasi ja mitte süstida õhku ja agressiivseid kemikaale Koloi koditsioeerimie Sissesüstimissüsteemi tihedi foo Sama temperatuuriprogrammi kasutades esieb alati mõi kidel piik, isegi siis kui midagi ei süstita 25 Probleemid Miks o kromatogrammil piigid ebasümmeetrilised? Kompoeti o liiga palju Statsioaare faas o kahjustuud või äraleaud, mistõttu o kromatogrammil äha mitme tasakaalu segu. Aalüüt <=> statsioaare faas (ideaaljuhul aiult see) Aalüüt <=> muutuud omadustega statsioaare faas Aalüüt <=> paljastuud koloi sei Koloi otsa lõikamisel o sattuud koloi sisse koloi või tihedi puru millel o statsioaarsest faasist eriev adsorptsiooivõime. Koloi otstes või mujal üheduskohtades o kadegaasi leke 26 Probleemid Hoidumie Laboripäeviku pidamie. Moitoorimie. Testseguga testimie Muuta kolois mobiilse faasi liikumise suuda aegajalt Koditsioeerida Kaitsekolo kui vaja eriti kahjulikke proove aalüüsida Koloi pesemie. SF alla 1.5 µm. Ettevaatust! Nt. petaa, Cl, atsetoo. Voolutada tagurpidi Hoida koloi ja hooldada, testida süsteemi õigeaegselt. Deaktiveerida piad. Hoiduda ekstreemsustest Kõrvaldamie Jupi eemaldamie koloi otsast. 0.5 m 27 Kasulikke like ja kirjadust Puust ja puaseks jutt GC kohta Basic Gas Chromatography, McNair, H. M., Miller, J. M, A Wiley Itersciece, 1998, ISBN