Том 2 (1109662), страница 9
Текст из файла (страница 9)
5.20. Схема устройства высокоэффективного жидкостного хроматографа с предколонкой.В жидкостной хроматографии различают изократический и градиентный режим элюирования. В изократическом режиме через колонку непрерывно пропускают подвижную фазу постоянного состава, например, смесь 30% об. метанола и 70% об. воды. Однако разделение часто улучшается при градиентном элюировании. В этомслучае состав подвижной фазы (элюента) в ходе разделения изменяют согласно специально задаваемой программе. Можно, например,непрерывно изменять полярность элюента, изменяя относительныесодержания компонентов в водно-метанольной смеси (рис. 5.21). Достигаемый эффект аналогичен тому, который наблюдается при программировании температуры в газовой хроматографии: время анализа сокращается, пики компонентов располагаются на хроматограмме более равномерно, имеют одинаковую форму, а точностьопределения становится равной для всех компонентов.НасосыК насосам, применяемым в ВЭЖХ, предъявляются следующие требования:- <**щда9ф1Г№Т!И\»ОЯТ';'1-<5.3.
Жидкостная хроматография51• создание давления не менее 15 МПа;• как можно меньшие пульсации потока;• химическая устойчивость конструкционных материалов;• производительность в пределах 0,1-10 мл/мин;• высокая воспроизводимость скорости потока (погрешность неболее 0,5%).Форма градиента:выпуклаяй юолинейнаявремя->Р и с .
5.21. Изменение состава элюента на основе двухкомпонентной системы метанол-вода во времени при градиентом элюировании.В качестве конструкционных материалов применяют нержавеющую сталь, тефлон, керамику. Для изготовления вентилей высокогодавления используют сапфир. Основными типами насосов являютсяшприцевые и плунжерные.Принцип действия шприцевых насосов понятен из названия. Ониотличаются большой длиной хода поршня. Определенный объем жидкой фазы — порядка 200 мл — засасывают при помощи шприцапоршня и затем без пульсаций подают в жидкостную систему хроматографа. Недостатком шприцевых насосов является необходимостьпериодической остановки хроматографического процесса для заполнения цилиндра поршня. Обычно шприцевые насосы применяютв миниатюризованных системах с небольшим расходом подвижнойфазы.Преобладающим типом насосов в настоящее время являются плунжерные (рис.
5.22). В таких насосах поршень совершает периодические возвратно-поступательные движения с малой длиной хода.Обычно плунжерные насосы объединяют по два, причем поршниобоих насосов работают в противофазе. В этом случае пульсации52Глава 5. Хроматографические и родственные методыскорости подачи подвижной фазы взаимно компенсируются. Существуют плунжерные насосы особой конструкции, так называемые мембранные. В них движения поршня при помощи гидравлической системы передаются мембране, а непосредственный контактподвижных деталей насоса с раствором отсутствует.нагнетание:всасывание:к колонкепоршеньпоршеньSI IрастворительхiгЯ1растворительР и с .
5.22. Двухплунжерный насос с шаровыми сапфировыми вентилями.Достоинствами плунжерных насосов являются малые величины мертвых объемов (40-400 мкл), высокое давление на выходе (до бОМПа)и постоянство скорости потока независимо от гидравлического сопротивления колонки и вязкости растворителя.Градиент подвижной фазы можно создавать в системе низкогоили высокого давления. Формированием градиента в системе низкого давления называется способ создания градиента, при которомдва или более растворителей смешивают на входе насоса. При создании градиента в системе высокого давления каждый растворитель подают при помощи отдельного насоса и смешивают на выходеиз насосов. Этот способ позволяет более точно контролировать соотношения компонентов, поскольку предварительное смешение растворителей часто сопряжено со значительными изменениями объема.Система ввода пробыСистема ввода пробы должна позволять точно дозировать объемыот 5 до 500 мкл.
При этом в процессе ввода давление в системе должно оставаться постоянным. Основным типом устройства для дозирования объема пробы служит петля инжектора. Она соединенас двумя выходами шестиходового крана. Раствор вводят в петлюпри помощи микрошприца. При этом переключатель шестиходового крана устанавливают в положение, показанное на рис. 5.23 (а); вколонку в это время непрерывно (через выходы 2-3) подается поток.««.saw5.3. Жидкостная хроматография53элюента. Затем для ввода отмеренного объема пробы в поток переключатель крана переводят в положение, показанное на рис.
5.23 (б),после чего вновь возвращают его в исходное положение.(а)(б)отверстие для вводаР и с . 5.23. Ввод пробы в колонку при помощи шестиходового крана, (а) —Заполнение петли инжектора, (б) — ввод.Для повышения точности дозирования используют автоматические системы ввода, работающие от сжатого воздуха.Разделяющие колонкиКорпуса разделяющих колонок обычно изготавливают из отполированной нержавеющей стали.
Ввиду гладкости внутренней поверхности эффективность колонки возрастает. Применяют и толстостенные стеклянные колонки из специальных сортов стекла (дюран,пирекс). Колонку в виде сменного патрона соединяют с жидкостной системой хроматографа (рис. 5.20). Герметичность соединенийобеспечивают при помощи металлических конических шайб. Жидкостные коммуникации представляют собой трубки из нержавеющей стали. Стандартная колонка имеет длину 250 мм и внутреннийдиаметр 4, 6 мм. Она заполнена частицами носителя размером 5 или10 мкм. При этом число теоретических тарелок достигает 50 000 наметр.В ВЭЖХ необходимо использовать очень чистые растворители.Для уменьшения их расхода используют микроколонки с внутренним диаметром до 1 мм и диной 30-75 мм. При заполнении частицами размером 3 мкм эффективность таких колонок может достигать100 000 теоретических тарелок на метр.Для предохранения разделяющих колонок, а также для предварительного разделения и, возможно, концентрирования веществ передГлава 5.
Хроматографические и родственные методыразделяющей колонкой может быть установлена предколонка, имеющая обычно внутренний диаметр 4, 5 мм и длину порядка 30 мм.Во избежание слишком большого перепада давления предколонкузаполняют относительно грубозернистым материалом с размеромчастиц 10-30 мкм.Заполнение колонок очень малыми частицами (размером менее20 мкм) сопряжено с известными трудностями. Такие частицы ввиду высокой поверхностной энергии склонны к накоплению статического электричества и отталкиванию друг от друга. Поэтому заполнение колонки сухим порошкообразным материалом невозможно. Если же для заполнения использовать суспензии, то ввиду процессов седиментации может возникнуть нежелательный градиентразмеров частиц по высоте колонки.Тем не менее использование суспензий является единственно возможным способом заполнения колонок для ВЭЖХ. В обращеннофазовой хроматографии обычно используют суспензии в метаноле.Очень равномерного заполнения можно достичь при использованиитак называемых «взвешенных» суспензий.
Это суспензии, в которыхплотности твердой и жидкой фаз равны. Для регулирования плотности жидкой фазы используют добавки подходящих растворителей,например, дибромметана.ДетекторыВ ВЭЖХ используют следующие два основных принципа детектирования.• Измерение какого-либо общего свойства подвижной фазы,например, показателя преломления или электропроводности.Этот способ детектирования является неселективным и потому универсальным.j• Измерение какого-либо специфического свойства разделяемыхвеществ — светопоглощения в УФ-области, интенсивностьфлуоресценции или сила тока при электролизе вещества на рабочем электроде.Фотометрическое детектированиеДля измерения светопоглощения подвижной фазы на выходе из колонки используют проточные фотометрические кюветы (ячейки) Zобразной формы (рис.
5.24). Для предотвращения размывания хроматографических пиков объем ячейки стараются сделать как можно5.3. Жидкостная хроматография55меньше — 1-10 мкл. Длина оптического пути ячейки составляет от2 до 10 мм. При измерениях в УФ-области оптические окна кюветынеобходимо изготавливать из кварца.оптические окна ^УФ-излучение'->. ШштяшШ-> фотоприемникР и с . 5.24.
Проточная фотометрическая ячейка для УФ-детектирования вВЭЖХ.В основе работы фотометрического детектора лежат общие принципы спектрофотометрического анализа, изложенные в разделах 3.1и 3.3.2. Детектирование в УФ- (реже — видимой) области осуществляют при одной (используя светофильтр) или нескольких длинахволн.Простейшей разновидностью фотометрического детектора является одноволновой УФ-детектор.
Источником света служит ртутная лампа. Требуемую длину волны выделяют при помощи светофильтра. Измерения чаще всего проводят при 254 нм. Вблизи этойдлины волны находятся максимумы поглощения всех ароматическихсоединений. Многие другие органические и некоторые неорганические вещества также обладают интенсивным поглощением при этойдлине волны (раздел 3.3.2).Наряду с одноволновыми применяют и многоволновые детекторы — сканирующие (с призменными или решеточными монохроматорами) и многоканальные. В многоканальных детекторах регистрацию осуществляют с помощью массива фотодиодов — диоднойлинейки (рис. 3.84). Информацию представляют в виде трехмернойдиаграммы или проекции ее сечений-горизонталей (линий равнойвысоты) как зависимость светопоглощения от двух параметров —времени элюирования и длины волны (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
