Feldflussfraktionierung

Bei der Feldflussfraktionierung (FFF) handelt es sich um eine Art der Flüssigchromatographie ähnlich der GPC. Die Trennung findet hier jedoch nicht in Säulen, sondern in Flusskanälen statt. Typische Anwendungen sind jegliche Art von Makromolekülen wie synthetische Polymere, Biopolymere (z.B. Polysaccharide) und Proteine. Vorteile aller FFF–Systeme ist das über die Software frei einstellbare Trennfeld. Somit können verschiedene Proben hintereinander ohne Säulenwechsel vermessen werden. In den FFF-Systemen treten kaum Wechselwirkungen oder Scherkräfte auf und somit sind die Systeme für schwierigste Proben geeignet. Eine der neusten Entwicklungen ist ein Hochtemperatur-FFF –System zur Analyse von Polyethylen.

Aufbau eines FFF-Systems

Die wesentlichen Bestandteile eines FFF-Systems sind ein bis vier Pumpen, Injektionssystem, Trennkanal und verschiedene Detektoren. Die Pumpe saugt das Laufmittel an und erzeugt einen konstanten Fluss durch den Trennkanal, während ein Trennfeld herrscht. Häufig wird das Laufmittel durch einen sogenannten Inline-Degasser gesaugt, der gelöste Gase entfernt. Nach der Pumpe steht das Injektionssystem, entweder manuell oder ein Autosampler. Hier findet die Probe ihren Weg in das System. Im darauf folgenden Trennkanal wird die Probe je nach Trennfeld gemäß ihren Eigenschaften (hydrodynamischer Radius, Molmasse) aufgetrennt. Die verschiedenen Detektoren liefern dann je nach Art bestimmte Aussagen. Letztendlich landet der gesamte Fluss (inklusive Probe) in einem Abfallgefäß. Der Fluss kann aber auch in einzelnen Gefäßen aufgefangen werden.

Trennsysteme

Grundsätzlich wird zwischen vier Systemen unterschieden.

Symmetrische Feldflussfraktionierung (SF4)
Asymmetrische Feldflussfraktionierung (AF4)
Sedimentations- Feldflussfraktionierung (SF3)
Thermische Feldflussfraktionierung (TF3)

Detektoren

Als Detektoren finden Brechzahldetektoren (auch RI-Detektor von engl. refractive index), UV-Detektoren, Infrarot-Detektoren (IR), Viskosimeter und Lichtstreudetektoren Einsatz. Generell unterscheidet man bei den Detektoren die so genannten Konzentrationsdetektoren, deren Signal proportional zur Konzentration ist (RI, UV und IR) von den molekülmassensensitiven Detektoren (Viskosität, Lichtstreuung).

Kalibrierung

Konventionelle Kalibrierung unter Verwendung eines Konzentrationsdetektors: Zur Kalibrierung werden Polymerstandards mit niedrigen Polydispersitäten eingesetzt. Als Ergebnis erhält man relative molare Massen.

Bei Verwendung eines Konzentrationsdetektors in Verbindung mit einem Viskositätsdetekor: Zur Kalibrierung werden Polymerstandards mit niedrigen Polydispersitäten eingesetzt und eine Kalibrationskurve Log (molare Masse · intrinsische Viskosität) aufgestellt. Da das Produkt von (molarer Masse · intrinsische Viskosität) proportional zum hydrodynamischen Radius ist, lassen sich so die relativen bzw. absoluten molaren Massen berechnen.

Lichtstreudetektion

Durch Einsatz eines Lichtstreudetektors entfällt das Aufstellen einer Kalibrationskurve. Der Lichtstreudetektor misst direkt die absoluten molaren Massen. Zur Auswertung ist zusätzlich ein Konzentrationsdetektor notwendig. Die Rayleigh-Gleichung ist die zentrale Gleichung die den Zusammenhang zwischen der gestreuten Lichtintensität, die durch das so genannte Rayleigh-Verhältnis R(θ) ausgedrückt wird, der Polymerkonzentration c und der gewichtsgemittelten Molekülmasse Mw herstellt. Dabei ist K eine optische Konstante und A2 der zweite Virialkoeffizient.

$\frac{Kc}{R(\Theta)}= \frac{1}{M_w P(\Theta)}+2A_2c$

Automatisierte FFF Systeme

Hersteller FFF Systeme
Postnova Analytics GmbH
Wyatt Technology
Consenxus