Хроматографические колонки и детекторы

Хроматографические колонки и детекторы

• Хроматографические колонки и детекторы В колоночной газовой адсорбционной хроматографии колонка заполнена твердым адсорбентом. Адсорбция газа на твердых адсорбентах следует уравнению изотермы адсорбции (17.1). Структура и свойства адсорбентов очень разнообразны. Согласно классификации Xelev, первый тип содержит неспецифические адсорбенты без функциональных групп на поверхности (например, уголь).

• Второй тип имеет адсорбенты с зарядом на поверхности (например, гидроксилирование силикагеля). Третий тип представляет собой атомную группу с концентрированной связующей поверхностью или электронной плотностью (например, полимер с нитрильной группой). Активированный уголь неполярный. Большая удельная площадь поверхности (1000-1700 м2 / г) определяет большую силу взаимодействия с анализируемым веществом и ограничивает область применения угля анализом легких газов.

Адсорбционная активность силикагеля в основном связана с поверхностными ОН-группами. Людмила Фирмаль

Это полярный адсорбент. Глинозем также является полярным адсорбентом. Цеолиты часто считают молекулярными ситами: природными или синтетическими. Их назвали молекулярными ситами, потому что они имеют поры с размерами, близкими к молекулярным порам (от 0,4 до 1,0 нм, в зависимости от марки), и их адсорбция является своего рода «просеиванием».

Фактически, только вещества, которые позволяют молекулам проникать в поры, могут быть адсорбированы на молекулярных ситах. Например, в молекулярном сите с небольшим размером пор, Он может адсорбировать только легкие вещества с небольшим молекулярным размером и тяжелые вещества, молекулярный размер которых превышает размер пор и не может адсорбироваться естественным путем.

Известно, что обычные адсорбенты поглощают тяжелые вещества более эффективно. Таким образом, предпочтительная адсорбция легкого вещества на цеолитах поначалу казалась непостижимой и объяснялась только после выяснения роли размера пор в процессе поглощения цеолита. Пористое стекло также используется в качестве молекулярного сита. Модифицированные адсорбенты имеют значительные преимущества.

Линейная изотерма адсорбции показана в более широком диапазоне концентраций, и каталитическая активность теряется. Возможность хроматографического количественного определения веществ в газовой фазе значительно возросла с открытием газожидкостной хроматографии в 1952 году. При таком анализе анализируемая газовая смесь проходит через колонку, заполненную твердым носителем, и на ее поверхность наносится тонкий слой жидкой фазы.

Таким образом, жидкий мембранный материал уже взаимодействует с компонентами образца, но в реальных условиях газожидкостной хроматографии компоненты смеси частично взаимодействуют с твердым адсорбентом. Появление жидких мембран изменило характер физико-химических процессов в хроматографических колонках.

Вместо процесса адсорбции газа твердым адсорбентом в колонне начал происходить процесс, в котором газ растворяется в тонкой пленке на твердой подложке. Эффективность разделения теперь определяется не процессами адсорбции / десорбции газа, как при адсорбционной газовой хроматографии, а растворением и выделением газа в жидкой мембране.

Газожидкостная хроматография открыла более широкий спектр возможностей для разделения и анализа многокомпонентных смесей, поскольку различия в растворимости газа оказались более важными, чем различия в адсорбционных свойствах. Очень важным преимуществом газожидкостной хроматографии является то, что она может работать в области линейных изотерм в более широком диапазоне концентраций, чем газовая адсорбционная хроматография, обеспечивая получение почти симметричных хроматографических пиков.

Эффективность разделения газожидкостной хроматографии зависит главным образом от правильного выбора жидкой фазы. Из-за сложности процесса и неадекватного развития теории решений не существует строго теоретически доказанного метода выбора жидкой фазы.

Однако требования к жидкой фазе очень специфичны. Жидкая фаза должна обладать достаточно высокой селективностью, то есть способностью разделять смесь ингредиентов, химически инертных по отношению к ингредиентам смеси и твердой подложке, сохранять термостабильность и не растворяться. Не будет Создайте газ-носитель с низкой вязкостью и нелетучим (или с низкой летучестью). При выборе жидкой фазы старое правило оказалось полезным — «как в подобном».

Согласно этому правилу, для разделения смеси двух веществ выбирается жидкая фаза, химические свойства которой аналогичны одному из компонентов. Ограничения этого подхода для веществ со сходными свойствами и смесей сложного состава очевидны.

Экспериментальные данные и установленные закономерности, накопленные в различных системах хроматографии, часто предсказывают поведение отдельных компонентов во время хроматографии и рационально выбирают оптимальные условия для разделения сложных смесей.

Я могу Использование колонн с несколькими стационарными фазами или комплексными адсорбентами доказало свою эффективность. В сложной колонке анализируемая смесь проходит последовательно через несколько колонок с разными жидкими фазами. Колонки со смешанным адсорбентом содержат однородно смешанные адсорбенты с неодинаковыми жидкими фазами.

• Нанесение смеси нескольких стационарных фаз на одну твердую подложку приводит к образованию колонны со смешанной фазой. Жидкий парафин, силиконовое масло, фталаты (дибутил, диоктил и т. Д.), Диметилформамид, трикрезилфосфат и т. Д. Используются в качестве жидкой фазы для газожидкостной хроматографии.

Пример: тип сложного эфира азокси Нематический жидкий кристалл, используемый в качестве жидкой фазы, явно проявляет селективное сродство к линейным молекулам благодаря тому, что в нематической фазе молекулы могут быть смешаны только в параллельных плоскостях. Количество жидкой фазы зависит от характеристик системы и составляет от 1 до 30-50% от массы твердого носителя.

Поскольку жидкие пленки очень тонкие, внешний вид носителя с пленкой обычно остается таким же, как внешний вид носителя без пленки. Людмила Фирмаль

Для предотвращения адсорбции газа на поверхности в качестве твердого носителя используется инертное вещество с развитой поверхностью, но низкой микропористостью. Наиболее широко используемым является диатомовая земля или диатомовая земля. Стеклянные бусы также используются.

Тефлон используется для отделения реактивных веществ. Эффективность разделения капиллярной хроматографии значительно улучшается. Название этого метода связано с тем, что в качестве хроматографической колонки используется капилляр с внутренним диаметром от 0,1 до 0,5 мм и длиной в несколько десятков метров. В этом случае жидкая фаза наносится непосредственно на стенку этого капилляра.

Сыграйте карьерную роль. В капиллярных колонках сопротивление потоку газа значительно снижается, что позволяет увеличить длину колонок и повысить эффективность разделения. Капиллярная хроматография значительно уменьшает количество образца для анализа и сокращает период анализа. Метод близок к быстрому.

Образцы для анализа в капиллярной хроматографии сокращаются более чем в 1000 раз по сравнению с традиционными методами на насадочных колонках. Это создает определенные экспериментальные трудности и требует разработки специальных методов. Во многих случаях более 99,9% введенного образца должно быть выброшено в атмосферу через специальную ветвь, и только 0,01-0,05% от взятого количества направляется в колонку.

Такие небольшие объемы обнаружения требуют использования очень эффективных детекторов, например, разновидности ионизации пламени. Внутренняя поверхность капилляра может быть покрыта как тонким слоем твердой, так и неподвижной жидкости. Этот вариант называется твердофазной капиллярной хроматографией.

Основными преимуществами капиллярной хроматографии являются высокая эффективность, высокая чувствительность и короткое время анализа, особенно при анализе многокомпонентных смесей с использованием кварцевых капилляров. Недостатки в основном связаны с дозировкой и трудностью обнаружения, а также плохой селективностью слабо адсорбированных веществ при капиллярной хроматографии. Detector.

Одним из наиболее распространенных дифференциальных детекторов является каталометр. Принцип его работы основан на измерении сопротивления нагретой платиновой или вольфрамовой нити, которое зависит от теплопроводности очищающего газа. Количество тепла, отводимого от нагретой нити при определенных условиях, зависит от состава газа.

Чем выше теплопроводность определенного компонента смеси, тем выше чувствительность каталометра, в отличие от теплопроводности газа-носителя. Наиболее подходящим газом-носителем с этой точки зрения является водород, теплопроводность которого значительно выше, чем соответствующие свойства большинства других газов. Однако по соображениям безопасности гелий часто используется, и его теплопроводность очень высока.

Недавно металлические нити каталометра были заменены термисторами, которые имеют более высокий температурный коэффициент электропроводности, чем металлы. Преимущество кагарометра в том, что им легко управлять, и он обладает достаточной точностью и надежностью. Однако из-за его относительно низкой чувствительности он не используется для измерения следовых примесей.

Термохимические детекторы основаны на измерении сопротивления платиновой проволоки, которое изменяется при изменении температуры при сгорании горючего газа. Газ на выходе из хроматографической колонки каталитически сжигается с нагретой платиновой проволокой. Это также сопротивление плеча мостовой схемы.

Хотя чувствительность термохимических детекторов выше, чем у каталометра, платиновые нити требуют частой калибровки и замены. Термохимические детекторы ограничены горючими веществами. Принцип работы детектора пламени основан на том факте, что температура водородного пламени горелки изменяется при попадании органического вещества.

Наиболее чувствительными являются детекторы ионизации, такие как детекторы ионизации пламени (PID), которые могут обнаруживать до 10-12 г, которые измеряют проводимость пламени водородной горелки. Электропроводность пламени чистого водорода очень низкая. Когда органические примеси появляются в водороде, происходит ионизация пламени.

Это пропорционально концентрации примесей и может быть легко измерено. Высокая чувствительность этого типа детектора привела к его широкому применению. Однако высокая чувствительность PID становится очевидной только в отношении органических соединений, и чувствительность детекторов резко снижается по отношению к неорганическим соединениям, таким как аммиак, сероводород, оксиды серы, кислород и азот.

Чувствительность аргонового детектора очень высока, и ионизация происходит, когда метастабильные атомы аргона, образованные радиоактивными гамма-лучами, сталкиваются с молекулами аналита. В термоэлектронных детекторах соли щелочных металлов вводятся в пламя горелки.

Когда соединения фосфора попадают в такое пламя, ионный ток отображается пропорционально содержанию атомов фосфора. Это чувствительный селективный флуоресцентный детектор. Известны другие типы детекторов: ультразвук, диафрагма, микрокулометрия и т. Д. Детектор обычно калибруется для количественных расчетов.

Смотрите также:

Решение задач по аналитической химии

Основные узлы приборов для хроматографического анализа	Качественный анализ хроматографической методики
Газовая хроматография	Количественный хроматографический анализ