Том 2 (1109662), страница 8
Текст из файла (страница 8)
В этомметоде также можно использоватьнабивные капиллярные, капиллярные, как набивные, так и капиллярныеполыетонкослойныет-.колонки. В качестве капиллярныхРис. 5.18. Типы колонок для газо- колонок можно использовать полыеадсорбционной хроматографии.трубки, на внутренней поверхностикоторой иммобилизованы молекулыадсорбента. Можно использовать и тонкослойные капиллярные колонки, аналогичные применяемым в газожидкостной хроматографии (рис.
5.18).Газоадсорбционная хроматография перед газожидкостной имеет следующие преимущества:• более широкий рабочий интервал температур;• большая устойчивость положения базовой линии (что особенно важно при использовании режима программирования температуры или в сочетании с масс-спектрометрическим детектированием);• большая скорость установления равновесия и, как следствиеэтого, меньшее время анализа.Однако этот метод имеет и существенные недостатки:• несимметричная форма пиков вследствие ограниченности линейного участка изотермы адсорбции;• как правило — большие времена удерживания вследствие высоких значений энтальпии адсорбции;• неоднородность поверхности адсорбента, наличие каталитически активных центров;• ограниченный выбор и трудность стандартизации неподвижных фаз.46Глава 5.
Хроматографические и родственные методыВ качестве неподвижных фаз используют различные неорганические адсорбенты — алюмосиликаты (применяются также в молекулярных ситах), сажу, графит, а также пористые органические полимеры, например, сополимер стирола и дивинилбензола (рис. 2.27).Удельная поверхность твердой фазы в газоадсорбционной хроматографии значительно выше, чем в газожидкостной (см.
табл. 5.8).Таблица 5.8.Твердые адсорбенты и наполнители хроматографическихколонок.КлассвеществТорговоеназваниеКизельгурCHROMOSORBAСиликат ельPORASILАктивированный угольСополимерCHROMOполистирола SORB ВPORAPAKP.Q.TТефлонCHROMOSORB TМаксимальнаярабочая температура, 0 CУдельнаяповерхность,м2/гПрименение4000, 5-4носитель длягазожидкостнойхроматографии4001,5-500универсальное400130027550-800250100-600адсорбент, неорганические газыадсорбент,низкомолекулярные, полярныевещества2507-8адсорбент,высокополярныевеществаОсобенно большое значение адсорбционная хроматография имеет для разделения и определения низкокишгщих газов — водорода,азота, кислорода, метана, оксида и диоксида углерода, инертныхгазов, а также низкокипящих углеводородов.5.3.
Жидкостная хроматографияЖидкостной хроматографией называется хроматографический метод с использованием жидкой подвижной фазы. В классическом варианте жидкостной хроматографии, берущем начало с основополагающей работы Цвета (1906 г.), использовали стеклянные колонкис внутренним диаметром от 1 до 5 см и длиной 50-500 см. Частицынаполнителя имели размер 150-200 мкм. При этом скорость потокаподвижной фазы составляла не более 1 мл/мин, и разделение частооказывалось слишком длительным.«">*'.".•'•-•'•'-••<•••••••5.5. Жидкостнаяхроматография47Попытки увеличить скорость потока путем использования вакуумных и иных насосов обычно приводили лишь к ухудшению разделения.
Этот результат вполне объясним, поскольку из хроматографической теории известно, что увеличение линейной скоростипотока подвижной фазы при прочих равных условиях уменьшаетчисло теоретических тарелок. Довольно скоро стало понятно, чтоувеличения эффективности можно достичь только за счет уменьшения размеров зерен наполнителя. Однако при этом резко возрастаетсопротивление потоку жидкости, преодолеть которое можно лишьпутем увеличения давления.
Работа с тонкодисперсными наполнителями требовала столь высоких давлений, что обычные стеклянныеколонки его не выдерживали.Только в конце 1960-х годов, появились технические возможности создания аппаратуры, позволяющей работать с колонками, заполненными наполнителем с размерами зерен порядка 3-10 мкм.С этого времени классическая жидкостная хроматография низкогодавления стала применяться, главным образом, для препаративныхцелей.
Аналитическая жидкостная хроматография высокого давленияв новом аппаратурном оформлении получила название высокоэффективной -жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Именно этому варианту жидкостной хроматографии мы и уделим основное внимание.5.3.1. Высокоэффективная жидкостнаяхроматография (ВЭЖХ)Основные механизмы разделения в жидкостной хроматографииВ жидкостной хроматографии существуют четыре основных механизма разделения веществ:• адсорбционный• распределительный• ионообменный• эксклюзионныйКак мы знаем, первым был реализован адсорбционный механизм в форме жидкостно-твердофазной хроматографии. В настоящее время этот вид хроматографии используется для разделениянеполярных веществ, пространственных изомеров, а также группового разделения, например, алифатических углеводородов и алифатических спиртов.
Распределительный механизм лежит в основежидкость-жидкостной хроматографии. К ней относятся методынормально-фаз о в ой и обращенно-фазовой хроматографии. Послед-Глава 5. Хроматографические и родственные методыний в настоящее время является одним из самых распространенных аналитических методов вообще. Ионообменная хроматографияпредставляет собой реализацию явления ионного обмена (раздел 2.6)в хроматографическом варианте.
Высокоэффективная ионообменная хроматография называется ионной хроматографией. Эксклюзионная хроматография основана на молекулярно-ситовом эффекте,т.е. разделении молекул на пористом материале в соответствии с ихразмерами. Методы эксклюзионной хроматографии обычно называют гель-хроматографией.Как это часто бывает в хроматографии вообще, в большинствеконкретных случаев не представляется возможным выделить какойто один определенный механизм разделения. Обычно все четыреупомянутых механизма в той или иной степени сопутствуют другДРУгу.Размер частиц носителяИз кинетической теории хроматографии известно, что высота, эквивалентная теоретической тарелке, зависит от коэффициента сопротивления массопереноса CM-, который, в свою очередь, прямо пропорционален квадрату размера частиц носителя — наполнителя колонки (табл.
5.3). Уменьшение размеров зерен существенно уменьшает ВЭТТ и увеличивает эффективности колонки.На рис. 5.19 схематически изображено изменение зависимостиВЭТТ от линейной скорости потока подвижной фазы с изменениемразмера зерен. Как было отмечено ранее, в жидкостной хроматографии на этих зависимостях реально не наблюдается минимума,поскольку он расположен в области очень низких, не применяемыхна практике, скоростей потоков.скорость потока подвижной фазыР и с . 5.19. Схематическая иллюстрация влияния размеров зерен носителяв жидкостной хроматографии на высоту, эквивалентную теоретической тарелке H.¾, ,.
• 44* »!««*>*•-5.3. ЖидкостнаяхроматографияАппаратураОборудование для классической жидкостной хроматографии состоит из следующих компонентов.• Резервуар для подвижной фазы. В простейшем случае подвижная фаза подается на вершину колонки по каплям.• Разделяющая колонка — стеклянная трубка с внутренним диаметром около 1 см и длиной порядка 30 см.
Нижняя часть колонки закрыта стеклянным фильтром или слоем стекловатыдля удержания наполнителя.• Шприц или вентиль для ввода раствора пробы.• Коллектор фракций — набор пробирок, в которые вручнуюили автоматически последовательно отбирают порции раствора, выходящего из колонки (элюата) объемом несколько миллилитров. Для непрерывной регистрации обычно используетсяпроточный фотометр.Такое оборудование неприменимо при работе с частицами наполнителя размером 3-10 мкм. В этом случае для обеспечения скоростипотока порядка 1 мл/мин необходимо приложить давление не менее15МПа.
Принципиальная схема высокоэффективного жидкостногохроматографа изображена на рис. 5.20. В его состав входит одинили несколько сосудов для растворителей, компонентов подвижнойжидкой фазы, система насосов, устройство ввода пробы, возможно, предколонка, разделяющая колонка и детектор. Для уменьшенияразмывания пиков мертвый объем жидкостной системы (особеннодля устройства ввода и детектора) должен быть как можно меньше.Подвижные фазыРастворители и растворы — компоненты подвижной фазы — хранятся в сосудах из стекла или нержавеющей стали. Из жидкостейнеобходимо тщательно удалить растворенные газы (которые могут образовывать пузырьки и тем самым нарушать работу детекторов) и взвешенные частицы.
Для удаления твердых частиц растворы предварительно фильтруют под вакуумом через микропористый фильтр. Растворенные газы (кислород, азот) удаляют, продувая жидкость гелием (который практически нерастворим в воде идругих растворителях) или путем ультразвуковой обработки.50Глава5. Хроматографическиеи родственныеметодышприц ii:;:iдля вводапробы|предколонкаинжектор<^Шсмесительная камеракрепленияразделяющаяколонкарастворители.X.детекторJUVA..системарегистрацииР и с .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
