Field-Flow Flow Fractionation (FFF)

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Field-Flow Flow Fractionation (FFF)"

Blanka Beranová
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Field-Flow Flow Fractionation (FFF) Jiří Pazourek Farmaceutická fakulta Veterinárn rní a farmaceutická univerzita Brno

2 Co je to FFF? 2

3 Co je to FFF? 3

4 Co je to FFF? 4

5 5

Co je to FFF? Frakcionace tokem v poli (FFF) je eluční metoda formáln lně podobná kapalinové chromatografii fii. Nevyužívá ale chemickou afinitu, nepotřebuje ebuje vysoké koncentrace org.

6 Co je to FFF? Frakcionace tokem v poli (FFF) je eluční metoda formáln lně podobná kapalinové chromatografii fii. Nevyužívá ale chemickou afinitu, nepotřebuje ebuje vysoké koncentrace org.. rozpouštědel. Lze ji použít t k charakteriza terizaci, separaci a určen ení velikosti pro: makromole romolekulární polymery mikronové částice baktéri rie, viry, buňky (živé!) jíly / sedimenty 6

7 Co je to FFF? 7

8 HISTORIE 8

GEORGIUS AGRICOLA (1494-1555) 1555) Joachimsthal De

9 GEORGIUS AGRICOLA ( ) 1555) Joachimsthal De re metallica libri XII Georgius Agricola, Basel,

10 Historie 10

11 11

12 Historie - J. Calvin Giddings ( ) 1996) 12

13 Princip FFF 13

14 Instrumentace FFF připomíná HPLC, kde je kolona nahrazena FFF kanálem (channel) Nosič injektor POLE PC PUMPA 254 nm Detektor FFF kanál odpad ml/min průtokoměr g váhy 14

15 FFF: separační proces dávkování Sample Mixture Field w RELAXACE Diffusion Field SEPARACE l1 l2 15

16 Proč FFF separuj uje e? Chrom.mpg Fl_fff.mpg HPLC: FFF: 16

17 Unikátn tní rysy FFF R = t 0 / t R 6 D / U w Distribu Distribuční data lze spočítat po spojení FFF s LALLS, MALLS, ICP-MS, ICP-AES, AAS atd. 17

18 Operační prostor FFF 18

19 Operační prostor FFF 19

Techniky FFF Flow FFF Stěna/y je polopropustná ultrafiltrační membrána podepřena ena keramickou fritou Thermal FFF Stěny jsou kovové,, horní stěna je elektricky vyhřívána, na, spodní chlazena vodou

20 Techniky FFF Flow FFF Stěna/y je polopropustná ultrafiltrační membrána podepřena ena keramickou fritou Thermal FFF Stěny jsou kovové,, horní stěna je elektricky vyhřívána, na, spodní chlazena vodou Sedimentation FFF Kanál l je zabudován n v rotoru centrifugy (je využíváno odstřediv edivé pole) Electrical FFF Pole je vytvořena aplikací elektric trického napětí ( V) skrze výšku kanálu 20

21 Toková FFF (Asym( Asym. Flow FFF) 21

22 Termáln lní FFF 22

23 Sedimentační FFF Kanál l v rotoru centrifugy Latexové částice, d = 100, 200, 320, 600 nm 23

24 Gravitační FFF Jak si udělat kanál? Typické rozměry ry délka cm šířka 1-22 cm tloušťka micronů 24

25 Teorie Např. je-li kromě pole dalším působícím faktorem pouze difúze působící proti koncentračnímu gradientu, za rovnováhy platí pro difúzní tok J x = D dc dx (1. Fickův zákon, D = difúzní koeficient) 25

26 Teorie a výsledný koncentrační profil je c(x) = c 0.e D Uw c 0 = koncentrace u akumulační stěny kanálu (x=0), U = rychlost analytu indukovaná polem, w = charakteristická výška kanálu. Celý děj se odehrává v kanále s laminárně proudící kapalinou, kde v důsledku viskozity existuje rychlostní profil v(x), nejčastěji parabolický (Newton, 1666): x v( x) = 6 v w x w 2 2 <v> = průměrná lineární rychlost kapaliny. 26

27 Co měřm ěříme? Protože retenční poměr R = u i v t R = 0 t r cx ( ). vx ( ) R = = cx ( ). vx ( ) se může obecně vyjádřit středními hodnotami < > w 1 w řešení lze odvodit s (1) a (2) w 0 cx ( ). vxdx ( ) 1 w cxdx 1 ( ). w vxdx ( ) 0 w 0 R R = 6 6 λ λ coth 1 2 λ 2 λ R = t 0 / t R 6 D / U w kde λ = D/ U w (rel. tloušťka zóny analytu). experimentálně pozorovatelná veličina R je přímo dána účinkem pole (U) a vlastností analytu (D). 27

28 Co měřm ěříme R = t0 t / tr (<1) me? (<1) Retention ratio R Particle Diameter / nm 28

29 SdFFF t0 R = t r R R = 6λ coth 6λ 1 2λ 2λ 29

30 Vybrané příklady technik FFF 30

31 Gravitational FFF ( 1g ) Both the walls are of glass (plexiglass( plexiglass) the field = Earth s s gravity 31

32 Separation of a mixture of non-porous silica gel particles. Experimental conditions: carrier liquid = water, flowrate = 0.10 ml/min, stop-flow time = 5 min, injection volume and concentration of each individual = 0.25 µl and 0.1 mg/ml, respectively R µm 0.91 µm 1.21 µm 1.43 µm J. Pazourek, K.-G.Wahlund, J. Chmelík, Journal of Microcolumn Separation, 8 (5), 331 (1996) 0.15 Simulation (flowrate independent) flowrate [ml/min] experiment A 254 flowrate ml/min 1.43 µm 0.5 mau 1.21 µm 0.62 µ m 0.91 µ m 1.21 µ m 0.91 µm 1.43 µ m 0.62 µm retention volume [ml] retention volume [ml] 32

33 Applications Separation of the non-porous silica gel chromatographic support Monospher. A254 flowrate ml/min 1.50 um 0.5 mau 0.93 um Experimental conditions: carrier liquid=water, flowrate=0.20 ml/min, stop-flow time=2 minutes t0 retention time [min] 33

34 Asymmetrical flow FFF 34

35 Asymmetrical flow FFF 35

36 splitt FFF (PREPARATIVNÍ ) 36

37 Trendy 37

38 Trendy 38

39 Trendy 39

40 Trendy - ThFFF 40

41 Trendy 41

42 KONEC 42

43 FFF lidé Karin Caldwell (Utah, USA) P. Steve Williams (Ohio, USA) Kim Ratanathanawongs Williams (Colorado, USA) Martin Schimpf (Idaho, USA) Ron Beckett (Australia) Michel Martin (Paris,F) Philippe Cardot (Paris, F) Karl-Gustav Wahlund (Lund, S) Bengt Wittgren (Göteborg,S) Pierluigi Reschiglian (Bologna,I) Josef Chmelík (Brno, CZ) 43

44 Realita l1 l 2 a 1 a 2 44

45 Realita Velocity Vectors l1 l 2 Velocity Vectors a 1 a 2 45

Podobné dokumenty

Chromatografie polymerů III.: IC+LC CC+LC LC. FFF-Field flow fractionation (Frakcionace tokem v silovém poli)

$Chromatografie polymerů III.: IC+LC CC+LC LC. FFF-Field flow fractionation (Frakcionace tokem v silovém poli)$ Přednáška 3 Chromatografie polymerů III.: IC+LC CC+LC LC FFF-Field flow fractionation (Frakcionace tokem v silovém poli) Studijní opora pro studenty registrované v akademickém roce 2013/2014 na předmět: