Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Метод извлечения сверхкритических жидкостей. Часть 2

CO2, используемый в SFE, является результатом процессов ферментации и поэтому не является чистым фактором парникового эффекта. Кроме того, большинство методов экстракции с использованием сверхкритического CO2 разработаны таким образом, что газ может быть переработан. Основными недостатками, которые замедляют рост, являются необходимость обширной оптимизации (настройка 11 параметров на стадии извлечения и 7 параметров на стадии сбора аналита) и тот факт, что база знаний, необходимая для оценки новых приложений, всё еще развивается. Определение растворимости в SCF лежит в основе большой работы над извлечением SFE. Поскольку каждый образец извлекается поочередно, а не одновременно, время извлечения больше, чем у некоторых других методов. До 5 г образца может быть успешно извлечено за 45–60 минут при температуре ниже +100 °C. Однако также сообщалось, что некоторые компоненты всё еще показывают очень низкие, неприемлемые коэффициенты извлечения. Низкая эффективность экстракции иногда может быть неверно истолкована как результат плохой растворимости, и может произойти потеря аналита на этапе сбора. Другая значительная проблема связана с подключением. Проблема, с которой сталкиваются при использовании однокомпонентных SCF, состоит в том, что те сверхкритические жидкости, которые имеют легко достижимые критические параметры, являются относительно неполярными, и поэтому соединения, которые могут быть солюбилизированы, также ограничены своей полярностью. Эту проблему можно частично преодолеть с помощью «модификаторов растворителей».

Механизм, с помощью которого работают эти модификаторы, сложен и всё еще является предметом исследований. SFC при использовании SFE требуют высокочистого сырья жидкого CO2 (с содержанием ниже 100 частей на миллион, а примесей в массе при реагировании ниже 10 частей на миллион). Примеси могут быть вредными для использования SFE при анализе следов. Был исследован CO2 класса SFE с помощью ГХ с обнаружением по методам FID, ECD и MS. Количественное определение примесей с использованием FID или ECD было достигнуто путем введения внутреннего стандарта при определении потока CO2. Однако необходимость успешной автоматизации является существенным ограничением во многих рутинных приложениях. SFE был продвинут как идеальный метод для подготовки проб для хроматографии. Между тем ясно, что это слишком оптимистично. SFE не гарантирует количественный анализ. Прежде чем какой-либо метод может быть полностью принят, он должен быть способен воспроизводить результаты, но это явно не так с SFE. Кроме того, размеры онлайн-выборки SFE, как правило, намного меньше, чем в других методах, таких как MAE или ASE, что повышает риск непредставительной выборки. Существует необходимость в проведении SFE на стандартных образцах известного состава, определенных альтернативным способом.

Оптимальный диаметр частиц составляет около 10–50 мкм. Диатомовые поверхности широко используются в процедурах подготовки образцов SFE. Эта твердая подложка помогает равномерно диспергировать образец, позволяя SCF эффективно растворять интересующие аналиты без влияния влаги. При экстракции из твердой матрицы полимер / добавка определяющая скорость стадия в процессе экстракции определяется взаимодействием растворителя с достаточной степенью растворения с матрицей и удалением аналита. По-видимому, существует прямая связь между степенью набухания и эффективностью экстракции. Количество поглощенного сверхкритического CO2 зависит от температуры, давления и соответствующего полимера. Кристаллические полимеры, что неудивительно, пластифицируются меньше, чем аморфные полимеры. Сверхкритический CO2 не растворяется в кристаллических областях полимеров. При обычной экстракции растворителем единственной переменной, которую можно легко изменить, чтобы значительно изменить растворимость, является температура.

Однако с помощью SCF мощность растворителя можно регулировать в широком диапазоне, варьируя давление и, следовательно, плотность. При более высоком давлении плотность SCF увеличивается и, следовательно, растворимость экстрагента. Более высокое давление может увеличить скорость экстракции в аморфных полимерах, даже когда растворимость не ограничивает экстракцию, поскольку пластификация полимера увеличивается с поглощением сверхкритического CO2. Это означает, что мощность растворителя и, следовательно, селективность растворителя могут быть точно настроены для нацеливания на интересующие аналиты. Типичные кривые растворимости в зависимости от давления для экстракций, не ограниченных растворимостью добавок в SCF, показывают пороговое давление, ниже которого аналиты не растворимы в значительной степени, и почти линейное увеличение растворимости до достижения плато при более высоком давлении. При этом повышенные температуры часто оказывают противоположное влияние на диффузионную способность растворенного вещества в полимере (что, как правило, увеличивается экспоненциально) и равновесную растворимость в SCF (обычно проходящую через максимумы).