part1 (1116451), страница 5
Текст из файла (страница 5)
7 приведены неподвижные фазы, применяемые дляразделения соединений различных классов.Применение для решения экологических задач. Метод применяетсядля определения широкого круга соединений в атмосферном воздухе ивоздухе жилых и производственных помещений, различных водах и почве.Наиболее важными классами определяемых соединений являются32Таблица 7. Неподвижные фазы, применяемые для разделения соединенийразличных классовКласс соединенийНеподвижная фазаАлкалоидыСиликоны Е-30, F-1Амины алифатическиеКарбовакс 400 + КОНАмины ароматическиеКарбовакс 400 + КОНАминокислотыСиликоны OV-1, OV-101Эфиры жирных кислотНитрилсиликоныПолихлорированне бифенилыМетилфенилсиликоныПолициклические ароматическиеМетилфенилсиликоныуглеводородыГербицидыМетилсиликоныИнсектицидыСиликоны SE-30, SE-54Спирты С1-С5Карбовакс 1500ПестицидыСиликоны SE-30, SE-50ФенолыСиликоны, SP-1000УглеводородыАпиезоны L,M, силикон Е-52ЭфирыСиликоны, карбоваксыМеталлорганические соединенияСиликонынефтепродукты,хлорированныедиоксины,полихлоринованныеуглеводороды,бифенилы,металлорганическиеамины,соединения,полициклические ароматические углеводороды и пестициды.Выбор как неподвижной фазы, так и детектора, определяетсяприродой вещества.
На рис. 8 показано разделение смеси летучих феноловметодом газо-жидкостной хроматографии.33Рис. 8. Разделение фенолов методом газо-жидкостной хроматографии: 1фенол, 2–о-крезол, 3– м-крезол, 4-п-крезол, 5-о-этилфенол, 6-м-этил фенол,7-п-этилфенол, 8-2,6-диэтилфенол, 9-2,4+2,6-диметилфенол, 10-2,3+3,5диметилфенол, 11-3,4-диметилфенолНеподвижная фаза: карбопак G+0,1% SP-1000; температура колонки 2250С2.3. Капиллярная газовая хроматографияШирокое многообразие используемых жидких неподвижных фазопределяет успех разделения большого количества соединений различнойприроды. Однако одно лишь изменение природы неподвижной фазы исвязанное с этим изменение ее растворяющей способности не можетобеспечить успех разделения во всех случаях. При разделении сложныхсмесей компонентов с близкими химическими и физическими свойствамии смесей, состоящих из большого числа разнообразных веществ, на первыйпланвыдвигаютсяповышенныетребованияккачествуработыхроматографической колонки.
Этим требованиям отвечают капиллярные34колонки без носителя, когда пленка неподвижной фазы наносится навнутреннюю поверхность капилляра. Этот тип колонок, предложенныйГолеем в 1957 году, обеспечивает значительно большую эффективностьразделенияпосравнениюсобычныминасадочнымиколонками.Математическое описание процесса миграции конечной по протяженностизоны вещества в бесконечно длинной трубке базируется на следующихположениях:– реализуется ламинарное течение газа-носителя;– неподвижная фаза фиксирована на внутренней стенке капилляра ввиде гомогенной жидкой пленки;– распределение скоростей в потоке вязкой среды в трубке круглогосечения имеет параболический характер;– у оси потока скорость максимальна, а непосредственно вблизистенок скорость перемещения среды равна нулю.Движение газа-носителя в колонках без наполнителя сопровождаетсязначительно меньшими энергетическими потерями, чем в заполненныхпористым материалом трубках с той же величиной свободного сечения.Отсутствие заполнения позволяет улучшить на два и более порядкаэффективность колонки.Для приготовления капиллярных колонок используют стеклянные,кварцевые или металлические трубки, которые должны удовлетворятьследующим требованиям:– капилляр должен иметь нужную длину и постоянный диаметр повсей длине, причем эти параметры не должны изменяться поддействием температуры и давления;– внутренняя поверхность капилляра должна быть химическиоднородной, на ней не должно быть больших трещин и пор;– поверхность должна адсорбировать сорбаты, жидкиенеподвижные фазы и газ-носитель в минимальной степени;35– поверхность должна прочно и равномерно смачиватьсянеподвижной фазой, т.е.
на поверхности должен быть гомогенныйразделяющий слой неподвижной фазы;– капилляры должны обладать необходимой механическойпрочностью.Приготовление колонки состоит из ряда этапов: изготовлениякапилляра; подготовки внутренней поверхности капилляра – травлениемили дезактивацией; нанесения неподвижной фазы; кондиционирования ииспытания капиллярной колонки.Для того чтобы достичь высокой разделяющей способности колонок,на внутренние стенки капиллярной трубки должна быть нанесенаоднородная равномерная пленка жидкости.
В настоящее время используютдва основных способа: динамический и статический. В случае первоговнутренняя поверхность капилляра смачивается при пропускании черезкапилляр определенного объема раствора жидкой фазы в подходящемрастворителе под действием повышенного давления какого-либо газа.Движущаяся по капилляру пробка раствора оставляет позади себя жидкуюпленку, затем через капилляр пропускают инертный газ, в результате чегоиспаряется растворитель, и получается тонкая пленка неподвижной фазы.Статический способ заключается в том, что капилляр заполняетсяраствором неподвижной фазы и растворитель испаряется в условияхповышеннойтемпературыилипониженногодавления.Толщинуразделяющего слоя следует выбирать исходя из того, что междуподвижной газовой фазой и разделяющим слоем должен происходитьинтенсивныймассообменс тем, чтобыравновесиемеждунимиустанавливалось достаточно быстро, и чтобы емкость колонки (онаопределяется количеством неподвижной жидкой фазы) была не слишкоммала.
Для увеличения емкости предложено фиксировать неподвижнуюфазу в тонком слое носителя, нанесенном на стенку капилляра.36Существует несколько типов капиллярных колонок:1. Капиллярные колонки с пленкой жидкой неподвижной фазой (WCOT)тонкая пленка неподвижной фазы нанесена непосредственно навнутреннюю поверхность колонкитолщина пленки 0,01-1 мкм;внутренний диаметр и толщина стенок - n.10-n.100 мкм2. Капиллярные колонки с пористым слоем, пропитанным жидкой фазой,(PLOT)навнутреннихстенкахрасположенслойносителя,несущегонеподвижную фазутолщина пленки 1 - 5 мкм3.
Капиллярные колонки с твердым носителем (ПКК-ТН или PLOT)на внутренних стенках напылен слой твердого носителятолщина пленки 10 мкм4.Капиллярные колонки с химически привитой неподвижной фазойОтличия капиллярных колонок по своим характеристикам отнасадочныхопределяютгазохроматографическойспецифическиеаппаратуры для работыособенностис ними. Такимиособенностями являются малые объемы вводимых проб, невысокиезначениярасходаконцентрациипригаза-носителяиэлюированиивысокиепереднихскоростиизаднихизмененияфронтовхроматографических пиков.
Это обусловливает тот факт, что всесоединения капиллярных колонок с другими элементами прибора должныбыть выполнены так, чтобы объем возникающих при этом полостей былминимальным.Особенности капиллярной хроматографии предъявляют весьмажесткие требования к детекторам. Они должны обладать высокойчувствительностью и скоростью регистрации сигнала и иметь небольшой37объем измерительной камеры. В наибольшей степени удовлетворяет всемтребованиям пламенно-ионизационный детектор.Применение для решения экологических задач. Капиллярнаяхроматография позволяет решать целый ряд сложных аналитическихзадач, в том числе различать вещества, отличающиеся на 2-3 единицымолекулярной массы, проводить анализ биологических жидкостей насодержание стероидных гормонов, определять состав душистых веществ,контролировать содержание ароматических углеводородов в объектахокружающей среды.Газохроматографическийкеросинавпочвахиметодводахиопределениявоздухе.Впервыесодержаниякапиллярнаяхроматография была применена для анализа смеси углеводородов, и методнашел широкое применение при анализе бензинов, керосинов, продуктовпереработки каменного угля и т.д.Загрязнениеуглеводородамипочв,грунтовпроисходитиводныхфактическиобъектовповсеместно.ивоздухаИсточникаминефтепродуктов в большинстве случаев являются моторные топлива исмазочные масла, необходимые для работы транспортных средств.Допустимая концентрация нефтепродуктов (бензин нефтяной) в воздухесоставляет 1,5 мг/м3, а в воде водоемов 0,1 мг/л .Важной экологической проблемой является контроль загрязненияпочвы, поверхностных вод и воздуха различными видами топлива.Наиболеераспространеннымитопливамивавиаикосмическойпромышленности являются керосиновые фракции нефти (1500С -2800С), ктаким относятся керосины.
Реактивное топливо на 98-99% состоит изуглеводородов (главным образом это С8-С16), содержание ароматическихуглеводородов не превышает 20-25%, непредельных – 2-5%. Наиболеераспространенным методом анализа этих видов топлив является газоваяхроматографияввариантегазо-жидкостной38хроматографиисиспользованием среднеполярных неподвижных фаз – силиконов SE-30,OV-17 и других.
Поскольку топлива представляют собой сложные смесиуглеводородов для их разделения необходимо использовать капиллярныеколонки, обладающие высокой эффективностью. Метод газожидкостнойхроматографии на капиллярных колонках с пламенно-ионизационнымдетектором позволяет, как идентифицировать тип топлива, загрязняющегопочвы и воды, так и оценить его содержание. На рис.9. показаныстандартные хроматограммы различных нефтепродуктов.Прежде всего, необходимо установить тип нефтепродукта, посколькуих состав может быть очень разным. Задачу идентификации топлив дляустановления источника загрязнения объектов окружающей среды можнорешать, используя прием, названный методом “отпечатков пальцев”.Идентификация в этом случае сводится к выявлению в анализируемойпробе отдельных пиков индивидуальных компонентов топлива, либогруппы компонентов без детального отнесения индивидуальных пиков,либо того и другого.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
