उलटा गैस क्रोमैटोग्राफी

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Analytical Gas Chromatography
Inverse and analytical gas chromatography
Analytical gas chromatography A (top) compared with inverse gas chromatography B (bottom). While in gas chromatography a sample containing multiple species is separated into its components on a stationary phase, Inverse gas chromatography uses injection of a single species to probe the characteristics of a stationary phase sample.

व्युत्क्रम गैस क्रोमैटोग्राफी एक भौतिक लक्षण वर्णन विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग ठोस पदार्थों की सतहों के विश्लेषण में किया जाता है।[1] उलटा गैस वर्णलेखन या आईजीसी एक अत्यधिक संवेदनशील और बहुमुखी गैस चरण तकनीक है जिसे कण और रेशेदार सामग्री की सतह और थोक गुणों का अध्ययन करने के लिए 40 साल पहले विकसित किया गया था। आईजीसी में स्थिर (ठोस) और मोबाइल (गैस या वाष्प) चरणों की भूमिका पारंपरिक विश्लेषणात्मक गैस क्रोमैटोग्राफी (जीसी) से उलटी होती है। जीसी में, एक मानक कॉलम का उपयोग कई गैसों और/या वाष्पों को अलग करने और चिह्नित करने के लिए किया जाता है। IGC में, एक एकल गैस या वाष्प (जांच अणु) को जांच के तहत ठोस नमूने से भरे एक कॉलम में इंजेक्ट किया जाता है। एक विश्लेषणात्मक तकनीक के बजाय, IGC को सामग्री लक्षण वर्णन तकनीक माना जाता है।

एक आईजीसी प्रयोग के दौरान एक निश्चित वाहक गैस प्रवाह दर पर एक ज्ञात गैस या वाष्प (जांच अणु) की पल्स या निरंतर एकाग्रता को स्तंभ के नीचे इंजेक्ट किया जाता है। जांच अणु का अवधारण समय पारंपरिक जीसी डिटेक्टरों (यानी लौ आयनीकरण डिटेक्टर या तापीय चालकता डिटेक्टर) द्वारा मापा जाता है। जांच अणु रसायन विज्ञान, जांच अणु आकार, जांच अणु एकाग्रता, स्तंभ तापमान, या वाहक गैस प्रवाह दर के कार्य के रूप में अवधारण समय कैसे बदलता है, यह मापने से जांच के तहत ठोस के भौतिक-रासायनिक गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला को स्पष्ट किया जा सकता है। IGC की कई गहन समीक्षाएँ पहले प्रकाशित की जा चुकी हैं।[2][3] IGC प्रयोग आमतौर पर अनंत कमजोर पड़ने पर किए जाते हैं जहां केवल थोड़ी मात्रा में जांच अणु इंजेक्ट किए जाते हैं। इस क्षेत्र को हेनरी का नियम क्षेत्र या सोर्शन इज़ोटेर्म का रैखिक क्षेत्र भी कहा जाता है। अनंत कमजोर पड़ने पर जांच-जांच की बातचीत को नगण्य माना जाता है और कोई भी अवधारण केवल जांच-ठोस बातचीत के कारण होता है। परिणामी प्रतिधारण मात्रा, वीRओ, निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया जाता है:

जहां जे जेम्स-मार्टिन दबाव ड्रॉप सुधार है, एम नमूना द्रव्यमान है, एफ मानक तापमान और दबाव पर वाहक गैस प्रवाह दर है, टीR इंजेक्शन जांच के लिए सकल प्रतिधारण समय है, टीo एक गैर-बातचीत जांच (यानी डेड-टाइम) के लिए अवधारण समय है, और टी पूर्ण तापमान है।

भूतल ऊर्जा निर्धारण

IGC का मुख्य अनुप्रयोग ठोस (फाइबर, पार्टिकुलेट और फिल्म) की सतह ऊर्जा को मापना है। सतही ऊर्जा को एक ठोस सतह का एक इकाई क्षेत्र बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है; द्रव के पृष्ठ तनाव के समान। साथ ही, सतही ऊर्जा को बल्क की तुलना में किसी सामग्री की सतह पर अतिरिक्त ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। सतह ऊर्जा (γ) सीधे आसंजन के थर्मोडायनामिक कार्य से संबंधित है (डब्ल्यूadh) निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिए गए दो सामग्रियों के बीच:

जहां 1 और 2 सम्मिश्र या मिश्रण में दो घटकों का प्रतिनिधित्व करते हैं। यह निर्धारित करते समय कि क्या दो सामग्रियां पालन करेंगी, चिपकने के काम की तुलना सामंजस्य के काम से करना आम बात है, डब्ल्यूcoh= 2γ. यदि आसंजन का कार्य संसंजन के कार्य से अधिक है, तो दो सामग्रियों का पालन करने के लिए थर्मोडायनामिक रूप से अनुकूल हैं।

सतही ऊर्जाओं को आमतौर पर संपर्क कोण विधियों द्वारा मापा जाता है। हालांकि, इन विधियों को आदर्श रूप से सपाट, समान सतहों के लिए डिज़ाइन किया गया है। पाउडर पर संपर्क कोण माप के लिए, वे आम तौर पर एक सब्सट्रेट के लिए संकुचित या पालन करते हैं जो पाउडर की सतह विशेषताओं को प्रभावी ढंग से बदल सकते हैं। वैकल्पिक रूप से, वाशबर्न विधि का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन यह स्तंभ पैकिंग, कण आकार और ताकना ज्यामिति से प्रभावित होना दिखाया गया है।[4] आईजीसी एक गैस चरण तकनीक है, इस प्रकार यह तरल चरण तकनीक की उपरोक्त सीमाओं के अधीन नहीं है।

आईजीसी द्वारा ठोस सतह ऊर्जा को मापने के लिए परिभाषित स्तंभ स्थितियों में विभिन्न जांच अणुओं का उपयोग करके इंजेक्शन की एक श्रृंखला की जाती है। आईजीसी के माध्यम से सतह ऊर्जा और अम्ल क्षार गुणों के फैलाव घटक दोनों का पता लगाना संभव है। फैलाने वाली सतह ऊर्जा के लिए, एन-एल्केन वाष्पों की एक श्रृंखला (यानी डीकेन, नॉनैन, ऑक्टेन, हेप्टेन, आदि) के लिए अवधारण मात्रा को मापा जाता है। डोरिस और ग्रे।[5] या शुल्त्स [6] विधियों का उपयोग तब फैलाने वाली सतह ऊर्जा की गणना के लिए किया जा सकता है। ध्रुवीय जांच के लिए अवधारण मात्रा (अर्थात टोल्यूनि, एथिल एसीटेट, एसीटोन, इथेनॉल, acetonitrile, क्लोरोफार्म , क्लोराइड, आदि) का उपयोग या तो गुटमैन का उपयोग करके ठोस के एसिड-बेस विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।[7] या गुड-वैन ओस सिद्धांत।[8] आईजीसी द्वारा सुलभ अन्य मापदंडों में शामिल हैं: सोखने की गर्मी [1], सोखना इज़ोटेर्म,[9] ऊर्जावान विषमता प्रोफाइल,[10][11] प्रसार गुणांक,[12] कांच संक्रमण तापमान [1],[13] हिल्डेब्रांड [14][15] और हैनसेन [16] घुलनशीलता पैरामीटर, और क्रॉसलिंक घनत्व।[17]


अनुप्रयोग

IGC के प्रयोगों का अनुप्रयोग उद्योगों की एक विस्तृत श्रृंखला में होता है। आईजीसी से प्राप्त सतह और थोक गुण दोनों ही फार्मास्यूटिकल्स से लेकर कार्बन नैनोट्यूब तक की सामग्री के लिए महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान कर सकते हैं। हालांकि सतह ऊर्जा प्रयोग सबसे आम हैं, प्रायोगिक मापदंडों की एक विस्तृत श्रृंखला है जिसे IGC में नियंत्रित किया जा सकता है, इस प्रकार विभिन्न प्रकार के नमूना मापदंडों के निर्धारण की अनुमति देता है। नीचे दिए गए खंड इस बात पर प्रकाश डालते हैं कि कैसे कई उद्योगों में IGC प्रयोगों का उपयोग किया जाता है।

पॉलिमर और कोटिंग्स

पॉलिमर फिल्मों, बीड्स और पाउडर के लक्षण वर्णन के लिए IGC का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। उदाहरण के लिए, आईजीसी का उपयोग पेंट फॉर्मूलेशन में सतह के गुणों और घटकों के बीच परस्पर क्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया गया था।[18] इसके अलावा, फ्लोरी-रेनेर समीकरण [17] का उपयोग करके एथिलीन प्रोपलीन रबर के लिए क्रॉसलिंकिंग की डिग्री की जांच करने के लिए IGC का उपयोग किया गया है। इसके अतिरिक्त, IGC पॉलिमर के पिघलने और कांच के संक्रमण तापमान जैसे पहले और दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों का पता लगाने और निर्धारण के लिए एक संवेदनशील तकनीक है।[19] हालांकि खास तरह की स्कैनिंग उष्मामिति जैसी अन्य तकनीकें इन संक्रमण तापमानों को मापने में सक्षम हैं, आईजीसी में सापेक्ष आर्द्रता के कार्य के रूप में ग्लास संक्रमण तापमान की क्षमता है।[20]


फार्मास्यूटिकल्स

फार्मास्युटिकल सामग्रियों के बढ़ते परिष्कार ने सामग्रियों के लक्षण वर्णन के लिए अधिक संवेदनशील, thermodynamic आधारित तकनीकों के उपयोग की आवश्यकता जताई है। इन कारणों से, IGC ने पूरे फार्मास्युटिकल उद्योग में उपयोग में वृद्धि देखी है। अनुप्रयोगों में बहुरूपी लक्षण वर्णन शामिल हैं,[21] मिलिंग जैसे प्रसंस्करण चरणों का प्रभाव,[22] और सूखे पाउडर योगों के लिए ड्रग-कैरियर इंटरैक्शन।[23] अन्य अध्ययनों में, IGC का उपयोग सतही ऊर्जा और एसिड-बेस वैल्यू को ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्जिंग से संबंधित करने के लिए किया गया था[24] और क्रिस्टलीय और अक्रिस्टलीय चरणों में अंतर करना [23]।

फाइबर

IGC द्वारा प्राप्त भूतल ऊर्जा मूल्यों का उपयोग वस्त्रों सहित रेशेदार सामग्रियों पर बड़े पैमाने पर किया गया है।[25] प्राकृतिक फाइबर,[26] ग्लास फाइबर,[27] और कार्बन फाइबर।[28] इनमें से अधिकांश और फाइबर की सतह ऊर्जा की जांच करने वाले अन्य संबंधित अध्ययन कंपोजिट में इन फाइबर के उपयोग पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। अंततः, सतही ऊर्जा में परिवर्तन पहले चर्चा किए गए आसंजन और सामंजस्य के कार्यों के माध्यम से समग्र प्रदर्शन से संबंधित हो सकते हैं।

नैनो सामग्री

तंतुओं के समान, कार्बन नैनोट्यूब, नैनोक्ले और नैनोसिलिकस जैसे नैनो पदार्थों का उपयोग समग्र सुदृढीकरण एजेंटों के रूप में किया जा रहा है। इसलिए, आईजीसी द्वारा इन सामग्रियों की सतह ऊर्जा और सतह के उपचार का सक्रिय रूप से अध्ययन किया गया है। उदाहरण के लिए, IGC का उपयोग नैनोसिलिका, नैनोहेमेटाइट और नैनोगोएथाइट की सतह गतिविधि का अध्ययन करने के लिए किया गया है।[29] इसके अलावा, IGC का उपयोग प्राप्त और संशोधित कार्बन नैनोट्यूब की सतह को चिह्नित करने के लिए किया गया था।[30]


metakaolin ्स

IGC का उपयोग कैलक्लाइंड काओलिन (मेटाकाओलिन) के सोखने की सतह के गुणों और इस सामग्री पर पीसने के प्रभाव को चिह्नित करने के लिए किया गया था।[31]


अन्य

आईजीसी के लिए अन्य अनुप्रयोगों में पेपर-टोनर आसंजन शामिल हैं,[32] लकड़ी सम्मिश्रण,[33] झरझरा सामग्री [3], और खाद्य सामग्री।[34]


यह भी देखें

संदर्भ

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