Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Описание методов. Часть 15

13 июня 2020
Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Описание методов. Часть 15

Физическое объяснение явления, которое мы начали описывать в предыдущей части, состоит в том, что добавка вблизи поверхности быстро извлекается до тех пор, пока не будет установлен плавный градиент концентрации частиц. Скорость экстракции затем полностью контролируется скоростью, с которой добавка диффундирует к поверхности. Соответственно, экстракция всегда облегчается уменьшением одного размера экстрагируемой матрицы (частиц, пленок или пены). По этой причине обычно необходимо измельчить полимер перед экстракцией, чтобы обеспечить высокую площадь поверхности и небольшое расстояние для диффузии аналита. Модель доказала свою пригодность для ряда реальных систем и была применена для извлечения полимерных добавок из шариков и полимерных пленок (с использованием особой геометрии).

Особенностью экстракции SCF (сверхкритических жидкостей) является то, что большинство аналитов удаляется в течение короткого периода в начале экстракции. Во всех случаях наблюдалось начальное падение к прямолинейному участку, предсказанному моделью «горячего шара». В этот период (до tr = 0,5) около 63% материала теряется из сферы, однако время, необходимое для извлечения 99% материала, соответствует tr = 4,1, то есть почти в 10 раз больше, чем необходимо для удаления первых 50%. Длинный хвост экстракции, хотя и включает меньшую часть растворенного вещества, важен для количественных результатов. Однако использование модели «горячего шара» может обеспечить метод экстраполяции, который значительно сокращает время, необходимое для получения количественных результатов. Если извлечение выполняется, по меньшей мере, так же долго, как начальный нелинейный период для получения извлеченной массы m1, с последующим извлечением в течение двух последующих равных периодов времени для получения масс m2 и m3, тогда это можно легко показать, используя уравнение: m0, общая масса в образце, определяется как m0 = m1 + m22 / (m2 — m3).

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Описание методов. Часть 15

В случае экстракции из полимеров, есть преимущество в работе с образцами гранул (без потерь при измельчении). Однако довольно полное извлечение полимерных гранул диаметром несколько мм, вероятно, займет до 80 часов. Затем может быть применена процедура экстраполяции. В специальной литературе приведены данные для извлечения BHT из стандартных полипропиленовых цилиндров около 3 мм (длина и диаметр). Хотя экстракцию проводили в течение 8 часов только с 57% экстрагированной добавки, оценку окончательного количества производили с использованием приведенного выше уравнения, что всего на 5,2% ниже заданного значения. При экстракции с ограниченной растворимостью скорость снижается в начале экстракции. Модели для SFE (извлечение сверхкритической жидкости) предсказывают, что эти экстракции должны проводиться при максимально высокой температуре и давлении. Тем не менее, полимер в конечном итоге будет размягчаться и плавиться, и частицы будут объединяться. Многочисленные обзоры охватывают состояние аналитического SFE, а практические руководства по SFE также доступны.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Описание методов. Часть 15

Использование SCF в качестве экстрагирующих сред и подвижных фаз для хроматографии в настоящее время является обычным явлением, и SFE и SFC занимают прочные ниши в аналитической химии. Коммерчески доступные приборы для SFE и SFC доступны уже с середины 1980-х годов. Основные требования к оборудованию SFE аналитического масштаба, которое может выполнять селективное удаление или солюбилизацию целевых аналитов или классов аналитов известны, и оно состоит из подачи жидкости под требуемым давлением, сосуда для образцов под давлением (для давлений до 680 атм.), средств управления температуры экстракции, устройства разгерметизации и средства сбора экстракта при разгерметизации. Однако SFE — обманчиво простая техника. Образцы помещают в высокотемпературный картридж высокого давления, и SCF пропускают через образец и затем сбрасывают давление. После расширения SCF извлеченные компоненты больше не растворяются в газообразном CO2 и собираются в автономном режиме (в коллекторе) или в оперативном режиме (GC, SFC или LC). Коллектор может состоять из ловушки для растворимого в аналите растворителя, охлаждаемой или абсорбирующей.

Сбор аналитов постэкстракции является неотъемлемой частью оборудования SFE, для которого доступны различные варианты. Два метода основаны на выделении компонентов из экстракта путем уменьшения плотности жидкости, то есть путем повышения температуры (изобарический метод) или снижения давления (изотермический метод). Третий метод основан на адсорбции растворенного вещества в соответствующей стационарной фазе. Возможность потери аналитов на стадии улавливания при этом должна быть проверена заранее. Было отмечено, что для улавливания полимерных добавок после декомпрессии насыщенного экстрактом SCF рестриктор должен быть соединен с двумя последовательно улавливающими трубками. Большинство аналитов были эффективно уловлены в первой (пустой) ловушке, но около одной трети аналитов были захвачены кремнеземом во второй ловушке. Внутренние стандарты могут использоваться для проверки эффективности системы улавливания. При правильном экспериментировании важными факторами являются химическая природа аналита и предлагаемая аналитическая методика для дальнейшего анализа экстракта. Когда используется модификатор, лучше всего использовать растворитель-модификатор в качестве улавливающего растворителя.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Описание методов. Часть 15

Недостаток уловителей на твердой основе состоит в том, что большинство последующих методов разделения (например, ГХ или ВЭЖХ) требуют решения; следовательно, тогда необходимо провести (мелкомасштабную) экстракцию растворителем для удаления аналитов из ловушки в раствор. Можно собирать селективные фракции экстрагируемых компонентов путем изменения условий эксперимента. Одним из основных заявленных преимуществ технологии SFE является то, что она лучше всего работает при низких температурах (до +100 ° C) и поэтому считается полезной для термолабильных веществ. Тем не менее, это не всегда применимо, так как для достижения максимальной степени извлечения аналита часто необходимы температуры в области +200 °C. Инструмент SFE может быть спроектирован как отдельный автономный инструмент, выполняющий ряд ручных процессов: экстракция, фракционирование, концентрирование, обмен растворителем, восстановление и дериватизация. Некоторые исследователи недавно критически оценили будущее развитие аналитической инструментальной технологии SCF. Современные инструменты включают ручные и автоматические экстракторы, которые могут обрабатывать большие объемы образцов (100 мл для ручного SFE и 10 мл для автоматического SFE). С экспериментальной точки зрения при использовании SFE следует обратить внимание на загрязнение уплотнений экстрактора SCF.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Описание методов. Часть 15

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад