EKSTRAKSI FLUIDA SUPERKRITIS (SFE)

Presentasi oleh:Purwadi20705010METODE PEMISAHAN ANALITIK

SEJARAH (SFE):Thn 1822 : Fluida Superkritis ditemukan: Baron Cagniard de la TourThn 1879 : Hannay dan Hoggart mendemontrasikan kekuatan

pelarutan (solvating power) dari etanol SuperkritisAntara Th 1964-1976: Zosel mematenkan Dekafeinasi pada Kopi

dengan Teknik SFEThn 1978 : Dekafeinasi tanaman diusahakan oleh Maxwell House

Cofee Division dan dimulailah Penerapan SFE di dunia IndustriThn 1981 : Penggunaan Fluida Superkritik pada Analitik dimulai

pada Kromatografi Fluida Superkritik (SFC) Kapiler oleh Novotny dkk.Thn 1980-an : SFE mulai dikomersialisasikanThn 1996 : EPA meyetujui dua metode SFE: Ekstraksi Total

Petroleum Hidrokarbon (TPHs) dan untuk PAHs.Thn 1988 : EPA mengumumkan metode SFE untuk ekstraksi PCBs

dan Pestisida Organoklorin (OCPs)

TEORI SFEMemanfaatkan sifat fluida pada keadaan Superkritis untuk mengekstraksi bahan organik dari sampel padatFluida Superkritis: keadaan Fluida ketika berada pada temperatur dan Tekanan Superkritis

Titik KritisDiagram Fase Senyawa

Parameter Kritis beberapa bahan

BahanTemperaturTekananDensitasKritisKritisKritis(oC)(atm)(103 kg/m3)

CO231.372.90.47N2O36.572.50.45SF645.537.10.74NH3132.5112.50.24H2O3742270.34n-C4H1015237.50.23n-C5H1219733.30.23Xe16.658.41.10CCl2F211240.70.56CHF325.946.90.52

Data Fisik zat pada berbagai keadaan

KeadaanKoefisien DifusiDensitas Viskositascm2s-1g cm-3g cm-1s-1

Gas10-110-310-4Cair10-6110-2Fluida Superkritis10-30.2-0.810-4

Fluida Superkritis:

- Kekuatan Pelarutan Baik (seperti Cairan) - Difusifitas Tinggi (Lebih baik dari Cairan) - Viskositas Rendah - Tegangan permukaan rendah (seperti gas) => Sehingga transfer masa cepat dan dapat menembus pori matriks

Ln (s) = aD + bT + cs = solubilitas (mol atau %berat)D = Densitas (g/ml)T = Temperatur (K)a,b,c = Konstanta

Konstanta dielektrik CO2 dan Ar sebagai fungsi Tekanan

6200400 (Bar)12 D11. 0.61.2 (g.cm-3) 104 (g.cm-1.s-1)2.41.2D11. 104 (g.cm-1.s-1)Densitas , Viskositas , D11. CO2 pada Fungsi Tekanan pada 40oC (untuk D11. pada 50oC)

Karbon Dioksida (CO2)Tc rendah (31 oC) P, (73 atm)Tidak ToksikTidak mudah TerbakarTersedia dalam kemurnian tinggiNon PolarFrancis (1954): 261 komponen dapat larut di sekitar kritis CO2

CO2 Sebagai fluida utama untuk SFEUntuk ekstraksi non dan semi polar- Jelek untuk ekstraksi senyawa polarKekuatan pelarutan mampu memecah ikatan solut matriksUntuk meningkatkan efisiensi ekstraksi dapat ditambahkan pelarut organik (1-10%) disebut Modifier

Ekstraksi Senyawa Polar:Pelarut Superkritis N2O dan CHClF2Lebih efisien untuk senyawa polarTidak baik untuk alasan lingkungan

Modifier yang sering dipakai untuk Superkritis CO2Oksigen berisi Metanol, etanol, isopropil alkohol, aseton, THFNitrogen berisi: AcetonitrilSulfur berisi : CS2, SO2, SF6 Hidrokarbon dan senyawa organik terhalogenasi: Hexan, Toluena, Metilen Klorida, Kloroform, Karbon tetraklorida, trikloroflorometanAsam: Asam Format

KolektorSel Ekstraksi

Kondisi Ekstraksi Fluida Superkritis- Pompa : Laju alir konstan (> 2 mL/mnt) Tekanan 3500-1000 psiUntuk menjaga CO2 tetap cair kepala pompa didinginkan dengan bak sirkulasiModifier dapat juga dicampur langsung dengan CO2

Sel ekstraksi biasanya dari stainless steel, PEEK (Polieter eter keton)Restriktor: untuk mengontrol tekananEkstrak dikumpulkan dengan menurunkan tekanan fluida kepada sorben: perangkap atau pelarut kolektorTrap dipilih yang selektif dan dapat didinginkan untuk menurunkan tingkat kehilangan analit

Pelarut kolektor dipilih yang sesuai dan sesuai pula untuk pengerjaan selanjutnya

Tetrakloroetena => IR Metilen Klorida => Pemisahan GC

Efek matriks terhadap Kinetika Ekstraksi:

Difusi ke luar matriksDesorbsi dari PermukaanDifusi ke luar Fluida Superkritis dari film permukaan Bergerak dalam aliran Fluida Superkritis

Contoh Aplikasi SFE Analit Matriks

Pestisida OrganoklorinTumbuhan Obat ChinaPestisida KarbamatKertas Saring, matriks Silika Gel10 residu Herbisida TriazineTelorAs. Aromatis, Fenol, PestisidaTanahVitamin A dan ESusu bubukVitamin D2 dan D3Produk Farmasip-Aminobenzoat, cinamatProduk Kosmetika (penyerap UV)LanolinSerat Wool

PustakaKou, Dawen dan Mitra, Somenath. Extraction of Organic Compounds from Solid Matrices. New Jersey. John Willey and Sons. 2003

Wenclawiak, Bernd (Editor). Analysis with Supercritical Fluid: Extaction and Chromatography. Springer Laboratory. Germany. 1992

Terima kasih