Теория и практика хроматографии
Добро пожаловать на сайт сообщества хроматографистов !
Добро пожаловать
Обратная связь
О фирмах
Разделы
Опрос
Как долго вы занимаетесь хроматографией
Только учусь
36%
1 год
4%
от 1 до 3 лет
25%
от 3 до 10 лет
14%
Гуру! Более 10 лет.
4%
А что такое хроматография ?
18%
Всего голосов: 28
Сверхкритическая флюидная хроматография
Июнь 3, 2009 | Администратор
Сверхкритическим флюидом (СКФ) — называют состояние вещества, при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой. Любое вещество, находящееся при температуре и давлении выше критической точки является сверхкритическим флюидом. Свойства вещества в сверхкритическом состоянии промежуточные между его свойствами в газовой и жидкой фазе. Так, СКФ обладает высокой плотностью, близкой к жидкости, и низкой вязкостью, как и газы. Коэффициент диффузии при этом имеет промежуточное между жидкостью и газом значение. Вещества в сверхкритическом состоянии могут применяться в качестве заменителей органических растворителей в лабораторных и промышленных процессах. Наибольший интерес и распространение в связи с определенными свойствами получили сверхкритическая вода и сверхкритический диоксид углерода (Рисунок 1).
Рис. 1. Фазовая диагармма двуокиси углерода.
Сверхкритическая флюидная хроматография имеет ряд преимуществ переджидкостной хроматографией и газовой хроматографией. В ней возможно применение универсальных ПИД-детекторов (в отличие от ЖХ), разделение термически нестабильных веществ и нелетучих веществ (в отличие от ГХ). На данный момент, несмотря на все преимущества, не нашла широкого применения (за исключением некоторых особых областей, таких как разделение энантиомеров и высокомолекулярных углеводородов). Несмотря на высокую чистоту получаемых соединений, высокая стоимость оборудования делает современного СКФ хроматографию применимой только в случае очистки или выделения догорих веществ. Очень перспективна и активно внедряется СКФ хроматография, например, в медицине.
В Таблице 1 приведены критические параметры и молярная масса для практически наиболее применимых веществ.
|
Таблица 1. Критические параметры различных растворителей (Reid et al, 1987). |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
<!--[endif]--> | ||||
|
Растворитель |
Молекулярная масса |
Критическая температура, Tкрит |
Критическое давление, Pкрит |
Критическая плотность, ρкрит |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
г/моль |
МПа (атм.) |
г/см3 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
||
|
Диоксид углерода (CO2) |
44.01 |
303.9 |
7.38 (72.8) |
0.468 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Вода (H2O) |
18.015 |
647.096 |
22.064 (217.755) |
0.322 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Метан (CH4) |
16.04 |
190.4 |
4.60 (45.4) |
0.162 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Этан (C2H6) |
30.07 |
305.3 |
4.87 (48.1) |
0.203 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Пропан (C3H8) |
44.09 |
369.8 |
4.25 (41.9) |
0.217 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Этилен (C2H4) |
28.05 |
282.4 |
5.04 (49.7) |
0.215 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Пропилен (C3H6) |
42.08 |
364.9 |
4.60 (45.4) |
0.232 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Метанол (CH3OH) |
32.04 |
512.6 |
8.09 (79.8) |
0.272 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Этанол (C2H5OH) |
46.07 |
513.9 |
6.14 (60.6) |
0.276 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Ацетон (C3H6O) |
58.08 |
508.1 |
4.70 (46.4) |
0.278 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Аммиак (NH3) |
17.03 |
405.3 |
11.35 (115.7) |
0.322 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
|
Ксенон (Xe) |
131.29 |
289.5 |
5.84 (58.4) |
1.110 |
<!--[if !supportMisalignedRows]-->
|
<!--[endif]-->
Одно из наиболее важных свойств сверхкритического состояния - это способность к растворению веществ. Изменяя температуру или давления флюида можно менять его свойства в широком диапазоне. Так, можно получить флюид, по свойствам близкий либо к жидкости, либо к газу. Так, растворяющая способность флюида увеличивается с увеличением плотности (при постоянной температуре). Поскольку плотность возрастает при увеличении давления, то меняя давление можно влиять на растворяющую способность флюида (при постоянной температуре). В случае с температурой завистимость свойств флюида несколько более сложная - при постоянной плотности растворяющая способность флюида также возрастает, однако вблизи критической точки незначительное увеличение температуры может привести к резкому падению плотности, и, соответственно, растворяющей способности [5]. Сверхкритические флюиды неограниченно смешиваются друг с другом, поэтому при достижении критической точки смеси система всегда будет однофазной. Приблизительная критическая температура бинарной смеси может быть рассчитана как среднее арифмитическое от критических параметров веществ
Tc(mix) = (мольная доля A) x TcA + (мольная доля B) x TcB.
Если необходима большая точность, то критические параметры могут быть рассчитаны с использованием уравнений состояния, например с помощью уравнения Пенга-Робинсона.
Tc(mix) = (мольная доля A) x TcA + (мольная доля B) x TcB.
Если необходима большая точность, то критические параметры могут быть рассчитаны с использованием уравнений состояния, например с помощью уравнения Пенга-Робинсона.
Уникальная способность сверхкритического флюида растворять большие объемы газа, в особенности H2 и N2, в купе с высоким коэффициентом диффузии, делает его использование в качестве растворителя химических реакцийего чрезвычайно перспективным. Изменение температуры и давления позволяют влиять на свойства растворителя и маршрут реакции, что делает возможным более высокие выходы целевого продукта. Также следует заметить что использование CO2 абсолютно экологично.
