H3 Gas, gassnelheid en temperatuur · 2016. 12. 8. · Dit houdt in dat de electronica de weerstand...

1

Capillaire gaschromatografie

2


Voordelen van een smalle piek:

• Hoge resolutie,maximaal gebruik van het scheidend vermogen van de kolom.

• Eenvoudige integratie,begin en einde van piek zijn makkelijk te herkennen.

• Lagere detectiegrenzen

3


De efficiëntie van een kolom wordt beïnvloed door een groot aantalvariabelen. Voor het beschrijven van het verband tussen deze variabelen ende schotelhoogte zijn verschillende vergelijkingen ontwikkeld. Een hiervan isde Van Deemter vergelijking die geschikt is voor gepakte GC kolommen. Eenschotelhoogtevergelijking geeft het verband aan tussen de schotelhoogte ende lineaire gassnelheid. Men noemt dit de H-u curve. Verhoging van delineaire gassnelheid leidt aanvankelijk tot een sterke vermindering van deschotelhoogte. Na het bereiken van een minimale waarde neemt deschotelhoogteweer toe.

De verschillende variabelen op de totale piekbreedte zijn onder te brengen indrie termen, waardoor de vergelijking in de bovenstaand eenvoudige vormgeschreven kan worden.

4


De aanwezigheid van pakkingskorreltjes heeft een grote invloed op depiekverbreding. Afwezigheid leidt dus onmiddellijk tot een hogere efficiëntie.Het hoge schotelgetal van een capillaire "open tubular" kolom is voor eengroot deel hiermee verklaard. In de schotelhoogtevergelijking voor capillairekolommen ontbreekt de Eddy diffusie term.

5


6


Als we naar de invloed kijken van deze eigen beweging in de stroomrichtingvan het gas, dit is het verbreden van de wolk componentmoleculen, kan ergesteld worden dat de meeste moleculen ongeveer gelijktijdig de kolom zullenverlaten. Het soms met de stroom mee bewegen, dan weer tegen de stroomin, zal voor de meeste moleculen na uitmiddeling resulteren in een geringeffect. Er zullen echter altijd moleculen zijn die toevallig een eigen beweginghebben gehad die meer met de stroom mee zijn geweest dan er tegenin.Deze moleculen zullen iets eerder uit de kolom stromen.Bij moleculen die precies het omgekeerde hebben ondervonden, zal deverblijftijd in de kolom groter zijn dan het gemiddelde. Het gevolg van dezeniet gelijktijdige uittreding openbaart zich in de piekverbreding.

Dit effect zal relatief het sterkst optreden bij lage gassnelheden. Naarmate degassnelheid toeneemt zal dit effect relatief minder bijdragen aan de totalepiekverbreding.

In de praktijk worden er zodanige gassnelheden gekozen dat de longitudinalediffusie nauwelijks invloed heeft op de efficiëntie van de kolom.

7


8


Tijdens het transport van de moleculen door de kolom komt het frontvoortdurend aan bij stationaire fase waarin nog geen component aanwezig is.Door dit concentratieverschil diffunderen componentmoleculen van demobiele fase naar de stationaire fase totdat de evenwichtssituatie is bereikt.Aan de achterzijde van de zone gebeurt het omgekeerde. Zuiver draaggasmigreert langs de stationaire fase waarin zich componentmoleculen bevinden.Hier vindt de stofoverdracht in omgekeerde richting plaats. Als dediffusiesnelheid hoog is, migreren de moleculen snel heen en weer tussenbeide fasen. Alle moleculen brengen gemiddeld evenveel tijd door in demobiele fase en migreren daardoor even snel. Bij een lage diffusiesnelheidkrijgt het evenwicht geen kans om zich in te stellen. Het zonefront in demobiele fase loopt de stationaire fase voorbij. De achterzijde van de zone inde stationaire fase blijft achter bij de achterzijde van de zone in de mobielefase. Het resultaat is dat de zonebreder wordt.

9


Duidelijk zichtbare piekverbreding treedt op wanneer de draaggassnelheid veel te hoog is.

10


11


Capillaire kolommen hebben een aantal belangrijke voordelen boven gepaktekolommen. Verreweg het belangrijkste kenmerk van een capillair is zijn zeergrote scheidingskracht (resolutie) ten gevolge van zijn hoge efficiëntie. Piekenop een capillair chromatogram zijn vele malen smaller dan pieken op eengepakt chromatogram. De oorzaak voor de toenemende efficiëntie(schotelgetal) volgt uit de theorie van de piekverbreding. Wordt depiekverbreding in een gepakte kolom boven de optimale gassnelheidveroorzaakt door de Eddy diffusie (A-term) en de weerstand tegenmassatransport (C-term), in een capillaire kolom wordt die alleen bepaalddoor de C-term die ook nog een stuk kleiner is.De belangrijkste oorzaak hiervan is het ontbreken van de kolompakking.Omdat de Eddy diffusie geheel en de massaweerstandstermen gedeeltelijkhet gevolg zijn van de kolomvulling is het duidelijk dat bij het ontbreken vaneen "coated packing" de piekverbreding een stuk kleiner moet zijn, met allepositieve gevolgen voor de efficiëntie.

12


Er vanuit gaande dat er altijd in het optimum van de H-u curve wordt gewerktof rechts daarvan betekent dit dat de B-term te verwaarlozen is.De C-term bevat onder andere de diameter en de filmdikte van de capillairekolom.

Algemeen geldt: Een kleine diameter kolom met een dunne film geeft debeste efficiëntie.

Een grote diameter kolom met een dikke film heeft een meer beperkteefficiëntie. Het resultaat van deze kolom is echter veel beter dan die van eengepakte kolom.

13


14


15


• Een Constante drukregelaar werkt direct en is dus snel in te regelen.

• Er wordt meer druk op het systeem gezet door de knop in te draaien.

• Wordt algemeen gebruikt voor capillaire gaschromatografie.

16


• Een constante flowregelaar werkt indirect en is dus niet snel in te regelen.

• Er wordt meer flow op het systeem gezet door de knop uit te draaien.

• Wordt algemeen gebruikt voor gepakte gaschromatografie.

17


18


19


20


21


T (°C) Pressure Flow

50

Constant

100%

100 86%

150 74%

200 69%

250 64%

300 51%

22


T (°C) Flow Druk

50

Constant

100%

100 111%

150 125%

200 140%

250 152%

300 164%

23


24


EPC = Electronic Pressure ControlDCC = Digital Carrier Control

Het principe van een digitale gasregeling berust op het feit dat constantflow door een kolom geregeld wordt door de druk te programmeren alsfunctie van de temperatuur.Dit houdt in dat de electronica de weerstand (kolomlengte, kolomdiameter,soort draaggas en uitgangsdruk) moet weten.Bij EPC en DCC worden de kolomparameters ingegeven waarna erConstant Flow of Flow geprogrammeerd gewerkt kan worden.Bij het invullen van deze kololmparameters bestaat een afwijking met dede daadwerkelijke lengte en diameter. Niet alleen is de interne diameterover de gehele lengte exact hetzelfde, ook de lengte van de kolom zal naenig gebruik korter worden aangezien er steeds een stuk wordtafgesneden na het opnieuw monteren.

25


DPFC = Digital Pressure and Flow Control

Bij DPFC wordt de weerstandwaarde gemeten waarna er ConstantFlow of Flow geprogrammeerd gewerkt kan worden.Bij deze methode maakt het niet uit of de kolomparameters afwijkenvan de daadwerkelijke waarden.

Gas in Gas naar injector

en kolom

Flow sensor

26


Reduceerventiel. Dit onderdeel reduceert de hoge druk in degascilinder (tot ca. 200 bar) tot een reële druk die voldoende isom alle apparaten in het gebouw van de juiste druk te voorzien.Een redelijke uitgangsdruk is 6 – 10 bar.

Afsluiter. Deze worden vaak in het gasnet aangebracht omafsluitpunten te creëren. Zodoende heeft men de mogelijkheidom onderdelen van het gasnet (tijdelijk) uit te sluiten vangasvoorziening zonder dat andere labzalen of instrumentendaar hinder van ondervinden.

Reduceerventiel. Dit onderdeel vermindert de al gereduceerdedruk op het gasnet verder tot een voor de apparatuur benodig-de werkdruk. Dit reduceerventiel bevindt zich vaak op delabzaal of op de labtafel.

27


28

Capillaire gaschromatografie 28

29


30


H3 Gas, gassnelheid en temperatuur · 2016. 12. 8. · Dit houdt in dat de electronica de weerstand...

Documents

Transcript of H3 Gas, gassnelheid en temperatuur · 2016. 12. 8. · Dit houdt in dat de electronica de weerstand...