Влияние температуры на параметры процесса разделения

Температура колонки оказывает одно из самых решающих влияний на ход газохроматографического разделения, что обусловлено следующими причинами.

Величина коэффициента распределения исследуемого соединения К_i связана с величиной исправленного удерживаемого объема соотношением:

V′ = V_l К_i

где V_l − объем неподвижной фазы в колонке; V′ − исправленный удерживаемый объем исследуемого соединения.

Изменение температуры процесса разделения приводит:

•кизменению величин коэффициентов распределения;

• к изменению объема газовой фазы во внутреннем объеме колонки;

• к изменению объема неподвижной жидкой фазы во внутреннем объеме колонки;

• к изменению скорости потока газа-носителя;

• к изменению величины перепада давления газа-носителя на входе в колонку и на выходе из колонки;

• к изменению величин коэффициентов диффузии разделяемых соединений в газе-носителе;

• к изменению величин коэффициентов диффузии разделяемых соединений в неподвижной жидкой фазе.

 

Суммарным результатом всех имеющих место изменений является изменение эффективности используемой хроматографической колонки при изменении температуры процесса разделения.

Газовая и газожидкостная хроматография. Основа газожидкостной хроматографии. Характеристика разделяющих фаз. Селективность. Полярность. Система индексов (констант) Роршнайдера-Мак-Рейнольдса.

При классификации вариантов методов газовой хроматографии предполагается, что подвижная фаза (газ-носитель) абсолютно инертна к неподвижной фазе и разделяемым соединениям.

Таким образом, классификация вариантов основывается только на особенностях неподвижной фазы.

 

В качестве неподвижной фазы в газовой хроматографии используется или твердый адсорбент, или жидкость, нанесенная в виде тонкой пленки на адсорбционно-инертный твердый носитель.

 

В соответствии с типом используемых неподвижных фаз газохро-матографические методы подразделяются на газо-адсорбционный и газо-жидкостный.
Разделение компонентов анализируемой смеси в газо-адсорбционном варианте основано на различии разделяемых веществ в величинах адсорбции на поверхности адсорбента, а в случае газожидкостной хроматографии на различии в растворимости компонентов анализируемой смеси в неподвижной жидкой фазе.

ГЖХ
Основными задачами твердого носителя неподвижной жидкой фазы являются:

• эффективное удерживание на своей поверхности неподвижной жидкой фазы в виде равномерного тонкого слоя;

• обеспечение достаточно большой поверхности раздела между подвижной и неподвижной фазами.

 

В принципе носителем неподвижной жидкой фазы может быть любой тонко измельченный твердый материал, стабильный и инертный при рабочей температуре колонки.

Однако достигаемая эффективность разделения зависит также и от следующих трех факторов:

• от однородности заполнения колонки насадкой;

• от особенностей геометрической структуры поверхности частиц твердого носителя;

• от величины адсорбционной активности твердого носителя.

Основные требования к носителям неподвижной жидкой фазы, применяемым ГЖХ, можно сформулировать следующим образом:

• химическая и адсорбционная инертность носителя по отношению к неподвижной жидкой фазе и разделяемым соединениям;

• удельная поверхность в интервале от 0.5 до 2 м²/г;

• диаметр частиц в интервале от 0.12 до 0.30 мм;

• предпочтительно правильная (сферическая) форма частиц;

• достаточная термическая стабильность и механическая прочность;

• размеры пор в интервале от 0.5⋅10^-3 до 1.5⋅10^-3 мм.

 

В качестве твердых носителей неподвижных жидких фаз предложено большое число материалов, однако, лишь немногие из них достаточно полно удовлетворяют указанным требованиям.

Наибольшее распространение в практике получили следующие твердые носители: диатомовые носители, стеклянные микрошарики, силикагель, оксид алюминия, политетрафторэтилен, полимерные пористые носители.

НЕПОДВИЖНАЯ ЖИДКАЯ ФАЗА

Неподвижная жидкая фаза является ответственной за разделение смесей газов или паров на отдельные компоненты, которое должно осуществляться достаточно быстро и достаточно эффективно.

 

В этой связи вещества, используемые в качестве неподвижных жидких фаз, должны отвечать определенным требованиям по следующим параметрам:

• химическая активность;

• давление паров и термостойкость;

• размеры молекул;

• вязкость;

• способность к образованию пленок;

• способность к растворению разделяемых соединений;

• разделительные свойства.

 

Разделительные свойства

Если требуется разделить соединения, имеющие одинаковую темтепературу кипения, но принадлежащие к различным гомологическим рядам, следует пользоваться неподвижной жидкой фазой, характеризующейся достаточной селективностью.

Неподвижная жидкая фаза обладает селективностью, если в процессе разделения веществ, принадлежащих к различным гомологическим рядам с одинаковой температурой кипения, обнаруживается существенное различие в их относительном удерживании.

Разделение происходит, например, в том случае, если один из компонентов смеси хорошо растворяется в неподвижной жидкой фазе, а другой – плохо.

Особенно высокую селективность проявляют неподвижные жидкие фазы, образующие с отдельными компонентами анализируемой смеси слабосвязанные аддукты, как, например, нитрат серебра, удерживающий олефины, или пикраты, селективно присоединяющие ароматические соединения.

При разделении соединений одного и того же класса следует отказываться от правила подобия.

Здесь наибольшим разделительным действием обладают неподвижные жидкие фазы, отличающиеся от разделяемых соединений полярностью. Например, углеводороды с одинаковой температурой кипения интенсивнее разделяются на таких полярных неподвижных фазах, как нитрилы, а разделение полярных соединений успешно проходит на малополярных силиконовых маслах или неполярных фазах на основе углеводородов (парафиновое масло, сквалан).