DE2250933B2 - METHOD OF EXTRACTION OF SUBSTANCES - Google Patents
METHOD OF EXTRACTION OF SUBSTANCESInfo
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Description
Das Verfahren wird, insbesondere in Hinblick auf die Anreicherung und Entnahme der extrahierten Stoffe, zweckmäßig so durchgeführt, daß das flüssige Extraktionsmittel mit den extrahierten Stoffen aus dem Autoklaven langsam in ein besonderes Verdampfungsgefäß überführt wird, derart, daß die Überführung des Extraktionsmittels in das Verdampfungsgefäß tiiid die Verdampfung unter Zurücklassung der extrahierten Stoffe im Verdampfungsgefäß im wesentlichen gleichzeitig vor sich gehen. Dadurch wird erreicht, daß das Extraktionsmittel langsam und kontinuierlich verdampfen und-das Konzentrat in einem kleinen Gefäß gesammelt werden kann, aus dem die Probe später zur Analyse durch Trennapparaturen, z. B. Gaschromatographen, zu entnehmen ist. Die Überführung kann dadurch erfolgen, daß die Extraktionsflüssigkeit mit den extrahierten Stoffen durch den im Autoklaven herrschenden Überdruck selbst über eine Kapillare aus dem Autoklaven in das Verdampfungsgefäß gefördert wird.The procedure is, in particular with regard to the enrichment and extraction of the extracted Substances, expediently carried out so that the liquid extractant with the extracted substances from the autoclave is slowly transferred into a special evaporation vessel, in such a way that the Transfer of the extractant into the evaporation vessel tiiid the evaporation leaving behind of the extracted substances in the evaporation vessel take place essentially simultaneously. Through this it is achieved that the extractant evaporate slowly and continuously and the concentrate in one small vessel can be collected, from which the sample can later be analyzed by separating apparatus, z. B. gas chromatograph can be found. The transfer can take place in that the extraction liquid with the extracted substances due to the overpressure in the autoclave itself a capillary is conveyed from the autoclave into the evaporation vessel.
Um bei komplexen, eine Vielzahl von organischen Komponenten enthaltenden Proben die Analyse nach der Anreicherung zu erleichtern, kann es vorteilhaft sein, mit dem Verfahren nach der Erfindung eine Vortrennung zu verbinden, die zweckmäßig vor der Verdampfung des Extraktionsmittels und insbesondere während der Überführung der Extraktionsflüssigkeit mit den extrahierten Stoffen aus dem Autoklaven in das Verdampfungsgefäß durchgeführt wird. Dazu kann vor das Auffanggefäß eine dünne gaschromatographische Säule eingeschaltet sein. Diese Säule wird mit Verbindungen gefüllt, die zur Elimination vorbestimmter Stoffklassen führen. Eine solche Vortrennung läßt sich somit ohne zusätzlichen Energieaufwand und ohne Zeitverlust durchführen.In order to carry out the analysis in the case of complex samples containing a large number of organic components To facilitate the enrichment, it can be advantageous to perform a pre-separation with the method according to the invention to connect, which is expedient before the evaporation of the extractant and in particular during the transfer of the extraction liquid with the extracted substances from the autoclave to the evaporation vessel is carried out. To do this, a thin gas chromatographic Column must be switched on. This column is filled with compounds intended for elimination Lead substance classes. Such a pre-separation can thus be carried out without additional expenditure of energy and do it without wasting time.
Das neue Verfahren eignet sich insbesondere zur Anreicherung von organischen, vor allem leicht flüchtigen und thermisch zersetzbaren Stoffen, von organischen Komponenten aus Autoabgasen und aus der Luft, in der kosmetischen Industrie zur Anreicherung von Duftstoffen aus Pflanzen, in der pharmazeutischen Industrie zur Anreicherung von Wirkstoffen aus Pflanzen, in der Lebensmittelindustrie zur Anreicherung von Aromastoffen aus Pflanzen und Früchten und in der Medizin zur Anreicherung von Spurenstoffen aus Lunge, Magen, Blut und Sputum.The new process is particularly suitable for the enrichment of organic, especially volatile ones and thermally decomposable substances, of organic components from car exhaust fumes and from the Air, in the cosmetic industry for the enrichment of fragrances from plants, in the pharmaceutical industry Industry for the enrichment of active substances from plants, in the food industry for enrichment of aromatic substances from plants and fruits and in medicine for the enrichment of trace substances from the lungs, stomach, blood and sputum.
Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher veranschaulicht. Es zeigtThe invention is illustrated in more detail with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 einen Autoklaven nach der Erfindung mit Überführung des verflüssigten Extraktionsmittels in den Autoklaven,Fig. 1 shows an autoclave according to the invention with transfer of the liquefied extractant in the autoclave,
Fig. 2 die Überführung des verflüssigten Extraktionsmittels mit den extrahierten Stoffen in ein Verdampfungs- und Auffanggefäß, undFig. 2 the transfer of the liquefied extractant with the extracted substances in an evaporation and collecting vessel, and
Fig. 3 eine Abwandlung zu Fig. 2, mit gaschromatographischer Vortrennung.3 shows a modification of FIG. 2, with a gas chromatographic Pre-separation.
Das Verfahren nach der Erfindung ist auf feste, flüssige und gasförmige Stoffsysteme bzw. Probenarten anwendbar; in der Zeichnung ist es für flüssige Stoffsysteme, beispielsweise eine Gewässerprobe, veranschaulicht.The method according to the invention applies to solid, liquid and gaseous substance systems or types of samples applicable; in the drawing it is for liquid material systems, for example a water sample, illustrated.
Die Bestimmung von Spurenstoffen, insbesondere von organischen Bestandteilen in festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffsystemen, erfordert immer dann eine der Analyse vorangehende Anreicherung, wenn die zu analysierenden Stoffe in geringen Konzentrationen vorliegen. Zu diesem Zweck werden dieThe determination of trace substances, especially organic components in solid, liquid or gaseous material systems, always requires an enrichment prior to the analysis, if the substances to be analyzed are present in low concentrations. For this purpose, the
zu bestimmenden Stoffe aus dem als Probe vorliegenden Stoffsystem durch ein Extraktionsmittel E entzogen, um anschließend durch Verdampfung des Extraktionsmittels eliminiert zu werden.Substances to be determined are removed from the substance system present as a sample by an extractant E , in order to be subsequently eliminated by evaporation of the extractant.
Als Extraktionsmittel wird bei dem Verfahren nach der Erfindung eine Verbindung mit niedrigem Siedepunkt verwendet, die unter Normalbcdingungen gasförmig ist, aber für Zwecke der Extraktion verflüssigt wird. Es gibt eine ganze Reihe solcher Extraktionsmittel, von denen sich η-Butan als besonders geeignet erwiesen hat.A compound with a low boiling point is used as the extractant in the process according to the invention used, which is gaseous under normal conditions, but liquefied for the purpose of extraction will. There are a number of such extractants, of which η-butane is particularly suitable has proven.
Die zu analysierende Probe P, beispielsweise eine Gewässerprobe, wird in einen ersten Autoklaven 1 eingebracht, der mit einem zweiten Autoklaven 2 über ein Zuleitungsrohr 3 verbunden ist. Dieser zweite Autoklav 2 enthält das verflüssigte Extraktionsmittel E. Das Extraktionsmittel £ wird durch ein Druckgefälle, z. B. eine Druckstickstoffbombe 4, unter den flüssigen Zustand aufrechterhaltendem Druck in den die Probe P enthaltenden Autoklaven 1 gepreßt. The sample P to be analyzed, for example a water sample, is introduced into a first autoclave 1 which is connected to a second autoclave 2 via a feed pipe 3. This second autoclave 2 contains the liquefied extractant E. The extractant £ is generated by a pressure gradient, e.g. B. a pressurized nitrogen bomb 4, under the pressure maintaining the liquid state in the autoclave 1 containing the sample P pressed.
Nach Überführung einer ausreichenden Menge von Extraktionsmittel in den Autoklaven 1 wenden zur Durchführung der Extraktion die Probe P und das Extraktionsmittel E, beispielsweise durch kräftiges Durchschütteln, miteinander gemischt. Nach Beendigung der Extraktion wird die Probe P durch Dekantieren abgetrennt und anschließend wird das Extraktionsmittel E mit den von ihm extrahierten Stoffen über eine Kapillare 5 in ein Verdampfungsgefäß 6 überführt (Fig. 2), in welchem die extrahierten Stoffe St durch Verdampfung des über eine Gasaustrittsleitung 7 entweichenden Extraktionsmittel E vom Extraktionsmittel getrennt werden.After a sufficient amount of extractant has been transferred into the autoclave 1, the sample P and the extractant E are mixed with one another, for example by vigorous shaking, to carry out the extraction. After completion of the extraction, the sample P is separated by decanting and then the extractant E with the substances extracted by it is transferred via a capillary 5 into an evaporation vessel 6 (Fig. 2), in which the extracted substances St by evaporation via a gas outlet line 7 escaping extractant E can be separated from the extractant.
Vor der Verdampfung des Extraktionsmittels kann eine Vortrennung durch eine gaschromatographische Trennsäule 8 erfolgen, wie in Fig. 3 veranschaulicht ist. Die Trennsäule 8 ist zu diesem Zweck mit Verbindungen gefüllt, die zur Elimination von vorbestimmten Stoffklassen Sr'führen. Dadurch wird erreicht, daß nur die für die Analyse wichtigen Stoffgruppen Sl" in das Verdampfungsgefäß 6 gelangen und in dessen Bodenbereich abgesetzt werden. An dieser Stelle ist das Verdampfungsgefäß 6 stark verjüngt und bildet ein abtrennbares Mikroauffanggefäß 6', das zum Gebrauch in Verbindung mit Trennapparaturen, z. B. Gaschromatographen, für die Analyse der angereicherten Stoffe St" — ST — ST' geeignet ist.Prior to evaporation of the extractant, a pre-separation can be carried out by a gas chromatographic separation column 8, as illustrated in FIG. 3. For this purpose, the separation column 8 is filled with compounds which lead to the elimination of predetermined classes of substances Sr '. This ensures that only the substance groups S1 ″ which are important for the analysis get into the evaporation vessel 6 and are deposited in the bottom area , e.g. gas chromatograph, is suitable for the analysis of the enriched substances St "- ST - ST ' .
Das über die Leitung 7 entweichende Extraktionsmittel E wird einer Einrichtung zur Reinigung durch Absorption und anschließenden Kondensation zugeleitet, um erneut für die Extraktion verwendet werden zu können. The extractant E escaping via the line 7 is fed to a device for cleaning by absorption and subsequent condensation in order to be able to be used again for the extraction.
Insbesondere für die gaschromatographische Vortrennung wird das Extraktionsmittel E mit den extrahierten Stoffen St zweckmäßig bis auf einige Grad unter 0° C abgekühlt, was in einem der Trennsäule 8 vorgeschalteten Autoklaven 9 mit Kühlmantel 10 erfolgen kann, der mit Anschlüssen 11,12 für ein Kühlmittel versehen ist. Eine solche Maßnahme ist ratsam, wenn im Extraktionsmittel ein gewisser Gehalt an Wasser vorliegt oder zu vermuten ist. Im übrigen nimmt natürlich auch beim Verdampfungsvorgang das Extraktionsmittel rasch die Temperatur seines Siedepunktes an. Es ist ein wesentlicher Vorteil des vorliegenden Verfahrens, daß beim Verdampfen des Extraktionsmittels eine starke, dem Siedepunkt des jeweils verwendeten Extraktionsmittels entspre-In particular for the gas chromatographic pre-separation, the extractant E with the extracted substances St is advantageously cooled to a few degrees below 0 ° C, which can be done in an autoclave 9 upstream of the separation column 8 with a cooling jacket 10, which is provided with connections 11, 12 for a coolant is. Such a measure is advisable if there is a certain amount of water in the extractant or is to be expected. Incidentally, of course, the extractant also quickly assumes the temperature of its boiling point during the evaporation process. It is an essential advantage of the present process that when the extractant evaporates, a strong, corresponding to the boiling point of the extractant used in each case.
chende Abkühlung sichergestellt ist. Durch dieses Arbeiten bei Temperaturen unter 0° C in der Trennphase von Extraktionsmittel und extrahierten Stoffen ist das Verfahren besonders zur Anreicherung von leicht verdampfbaren Substanzen, z. B. geruchsbildenden sowie metastabilen Substanzen, geeignet, da das Entweichen niedrig siedender Komponenten nahezu ausgeschlossen ist.adequate cooling is ensured. By working at temperatures below 0 ° C in the separation phase of extractants and extracted substances, the process is particularly useful for the enrichment of easily vaporizable substances, e.g. B. odor-forming and metastable substances, suitable because the escape of low-boiling components is almost impossible.
Die Kapillare 5 bzw. Trennsäule 8 sind von dem Verdampfungsgefäß 6 umschlossen, so daß das verdampfende Extraktionsmittel als Kühlmittel bzw. Mittel zur Thermostatierung der Kapillare 5 bzw. Trennsäule 8 mit genauer Einstellung der Temperatur auf den Kochpunkt des Extraktionsmittels wirkt.The capillary 5 or separation column 8 are enclosed by the evaporation vessel 6, so that the evaporating Extractant as a coolant or means for thermostating the capillary 5 or Separating column 8 acts with precise adjustment of the temperature on the boiling point of the extractant.
Bei gasförmigen Proben dient der Autoklav 1 auch : als Probensammelgefäß. Hierzu wird er vor der Probeneinführung evakuiert. Damit wird ein wohlbestimmtes Volumen der Gasphase erfaßt. Im Normalfall reichen, wie die Erprobung gezeigt hat, ein bis fünfzig Liter zur Analyse aus. Soll ein Gasvolumen -" von mehr als 50 Litern auf organische Spurenstoffe untersucht werden, so empfiehlt es sich, entweder einen Membran-Kompressor vor den Autoklaven 1 zu schalten oder die Inhaltsstoffe zunächst an anorganischen Pigmenten zu absorbieren. Anschließend wird -J das Absorptionsmittel mit den absorbierten Stoffen wie eine feste Probe behandelt.In the case of gaseous samples, the autoclave 1 also serves : as a sample collection vessel. To do this, it is evacuated before the sample is introduced. A well-defined volume of the gas phase is thus recorded. As tests have shown, one to fifty liters are usually sufficient for analysis. If a gas volume - "of more than 50 liters is to be examined for organic trace substances, it is advisable either to connect a membrane compressor in front of the autoclave 1 or to first absorb the ingredients on inorganic pigments absorbed substances are treated like a solid sample.
An Stelle von η-Butan können natürlich auch andere niedrig siedende Extraktionsmittel Verwendung finden. Auch kann es vorteilhaft sein, Mischungen w solcher Extraktionsmittel einzusetzen, um die Erfassung möglichst aller interessierenden Stoffkomponenten sicherzustellen. Diese Möglichkeit ist insbesondere auch bei festen Proben, bei denen vornehmlich mit CO2 extrahiert wird, von Interesse. Bei r> flüssigen Proben bewirkt ein solches Mischen verschiedener Extraktionsmittel eine Kombination von Druck- und Gefrier-Extraktion.Instead of η-butane, other low-boiling extractants can of course also be used. It can also be advantageous to use mixtures of such extraction agents in order to ensure that as many substance components as possible are recorded. This possibility is of particular interest in the case of solid samples that are primarily extracted with CO 2. In the case of r> liquid samples, such a mixing of different extraction agents results in a combination of pressure and freeze extraction.
5 Zahlenbeispiel 4(l ^5 Numerical example 4 (l ^
Folgender Modellversuch gibt Aufschluß über die 6'The following model experiment provides information about the 6 '
mit dem Verfahren nach der Erfindung erzielbare Ausbeute. In den Autoklaven 1 wurden verschiedene Verbindungen dei Stoffklassen der Kohlenwasser-yield achievable with the process according to the invention. In the autoclave 1, various Compounds of the substance classes of the hydrocarbons
stoffverbindungen, der Pestizide und der kanzeroge- 4>compounds, pesticides and carcinogens - 4>
nen Stoffe bestimmt. Dabei wurde die Ausbeute verglichen mit derjenigen bei einer Extraktion mitdetermined substances. The yield was compared with that of an extraction with
η-Hexan und festgestellt, daß die Ausbeute bei η- Ε η-hexane and found that the yield at η- Ε
Butan durchschnittlich um den Faktor 2 angehoben P Butane increased by a factor of 2 on average P
wird. Ferner geht aus den zugehörigen Gaschromato- in Sl will. Furthermore, from the associated gas chromatography in Sl
grammen hervor, daß bei einer Extraktion mit n- Si' gram that an extraction with n- Si '
Butan gerade im Bereich niedrig siedender Kompo- St" Butane especially in the area of low-boiling compost "
nenten wesentlich mehr Peaks angetroffen werden also mehr Substanzen nachweisbar extrahiert werden als mit η-Hexan. Insbesondere wurden Rheinwasser proben mit Erfolg auf Pestizide nach dem vorliegen den Druck-Extraktions-Verfahren untersucht. Aucl lieferten Versuche zur Anreicherung kanzerogene Stoffe wie 3,4-Benzpyren, 1,2-Benzanthracen, Pyrei und Chrycen gute Ergebnisse.If significantly more peaks are encountered, more substances will be detectably extracted than with η-hexane. In particular, Rhine water samples were successfully tested for pesticides after the present investigated the pressure extraction process. Aucl also delivered experiments on the enrichment of carcinogens Substances like 3,4-benzopyrene, 1,2-benzanthracene, pyrei and chrycene give good results.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur zu Extraktion von Stoffen für die Analyse oder zur Nut zung der extrahierten Stoffe zu gebrauchen, es kam ■ auch eingesetzt werden, um eine Reinigung des Stoff trägers von den extrahierten Stoffen herbeizuführen Bei der chemischen Reinigung von Bekleidungsstük ken kommt als Extraktionsmittel vor allem n-Butai aus der Reihe der zur Extraktion vorgeschlagenei Gase in Frage, da η-Butan unter niedrigen Drückei von maximal 2 atü zu verflüssigen ist, so daß der Gera teaufwand für die Waschmaschinen nicht zu kostspie lig wird. Die Verwendung von η-Butan an Stelle de bisher verwendeten Tetrachloräthylens als Lösungs mittel bringt die Vorzüge mit sich, daß weniger Lö sungsmittel im Material verbleibt, daß das Trocknei leichter und schneller vor sich geht, daß die Vernich tung der Reinigungsrückstände unproblematisch is und daß die Abbaubarkeit von η-Butan gegenübe Tetrachloräthylen größer ist.The method according to the invention is not only for extracting substances for analysis or for grooving To use the extracted substances, it can also be used to clean the substance of the extracted substances during the chemical cleaning of clothing As an extraction agent, ken comes primarily from n-butai from the series suggested for extraction Gases in question, since η-butane is to be liquefied under low pressures of a maximum of 2 atmospheres, so that the Gera The effort required for the washing machines is not too expensive. The use of η-butane in place of de Tetrachlorethylene previously used as a solvent medium has the advantage that less Lö The solvent remains in the material so that drying is easier and faster, that the destruction Processing of cleaning residues is unproblematic and that the degradability of η-butane is opposite Tetrachlorethylene is larger.
Zur Trocknung ist kein Transport der Textilien ii einen gesonderten Trockenraum erforderlich, viel mehr kann das an der Kleidung haftende Extraktions mittel in ein und derslben Waschmaschine verdampf werden.No transport of the textiles ii a separate drying room is required for drying, a lot the extraction agent adhering to the clothing can evaporate in one and the same washing machine will.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
erster Autoklavfirst autoclave
zweiter Autoklav mit Extraktionsmittel E second autoclave with extractant E
Zuleitungsrohr von 2 nach 1Supply pipe from 2 to 1
DruckstickstoffbombePressurized nitrogen bomb
Kapillarecapillary
VerdampfungsgefäßEvaporation vessel
MikroauffanggefäßMicro-collecting vessel
GasaustrittsleitungGas outlet line
TrennsäuleSeparation column
AutoklavAutoclave
KühlmantelCooling jacket
KühlmittelanschlußCoolant connection
KühlmittelanschlußCoolant connection
ExtraktionsmittelExtractants
Probe, StoffsystemSample, substance system
extrahierte Stoffeextracted substances
vorgetrennte Stoffklassenpre-separated substance classes
Stoff gruppen der AnalyseSubstance groups of the analysis
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (9)
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