ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие к английскому изданию из "Препаративная газовая хроматография" Газовая хроматография, несомненно, является выдающимся научным достижением последнего десятилетия. Успехи этого метода в значительной мере связаны с химическим анализом. Этот факт кажется странным, поскольку газовая хроматография наиболее эффективна в быстром разделении смеси химических соединений и лишь в некоторых случаях с ее помощью удается осуществлять качественную или количественную идентификацию соединений. Еще более удивительно то, что тесная связь газовой хроматографии с химическим анализом возникла в условиях, когда в науке и промышленности существовала большая потребность во все более тонких методах выделения и сбора чистых химических соединений. Тем не менее факт остается фактом усилия науки в области газовой хроматографии почти целиком были направлены на развитие этого метода как метода анализа, а не как метода разделения. [c.7] Основная причина состоит, возможно, в том, что уже на ранней стадии развития газовой хроматографии стало ясно, что эффективность разделения соединений, степень разделения, время, затрачиваемое на разделение (скорость разделения), а также максимально возможное количество разделяемой смеси (емкость колонки) связаны друг с другом и улучшение одной из этих характеристик можно осуществить только за счет ухудшения по крайней мере одной из других. Ранний оптимизм, в результате которого появился такой термин, как промышленная газовая хроматография, сменился разочарованием, поскольку попытки увеличить емкость газохроматографических колонок приводили к такому ухудшению их разделительной способности, что газохроматографический метод становился менее эффективным, чем другие методы получения чистых веществ. В результате ученые обратились к развитию более перспективных направлений исследования, а препаративная газовая хроматография — как ее стали называть позже — отошла на задний план. [c.7] Литература по препаративной газовой хроматографии стала обширной, она рассеяна по многим изданиям. Эта книга появилась в результате назревшей необходимости собрать воедино основные достижения в развитии метода. Ввиду того что сам метод все еще находится в стадии развития, нам казалось, что книга, составленная из относительно независимых одна от другой статей, посвященных различным сторонам использования препаративной газовой хроматографии, будет полезней, чем обычная монография по тому же предмету. [c.8] Цель теории препаративной газовой хроматографии — получить выражение, связывающее эффективность препаративного разделения с параметрами протекающего процесса, а также выяснить, каким образом эти параметры зависят от различных условий с тем, чтобы найти условия, при которых эффективность препаративного разделения максимальна. С практической точки зрения теория полезна только в том случае, когда параметры, выбранные для описания процесса, удобно контролировать в эксперименте. [c.9] Теоретические исследования имеют присущую им тенденцию быстро обрастать многочисленными математическими выражениями, которые, быть может, и умиляют теоретика, но не столь приятны для хроматографнста-практика. Поэтому прежде чем углубиться в теорию, имеет смысл качественно обсудить некоторые вопросы. После этого будет легче понять необходимые математические выкладки. [c.9] В настоящее время математическая теория препаративной хроматографии в самом общем виде построена быть не может, да и, по-видимому, она была бы практически бесполезной вследствие своей громоздкости. Поэтому мы ограничимся здесь рассмотрением относительно простой модели, которая позволяет выяснить основные принципы, лежащие в основе метода. Во-первых, мы ограничимся колоночной хроматографией (метод непрерывной хроматографии обсуждается в гл. 10). Во-вторых, для описания эффективности разделения мы выберем относительно простой параметр, а именно массу данного компонента заданной чистоты, получаемого в результате разделения, в расчете на единицу времени. Теория процесса элюирования рассматривается в наиболее простых условиях двухкомпонентная эквимолярная смесь, прямолинейная изотерма распределения, изотермический, изобарический режим работы колонки и т. д. Более сложные случаи более или менее качественно рассматриваются в разд. V как вариации этой простой модели. В разд. VI приведен краткий обзор методов фронтального анализа, при этом в качестве аналога используется процесс элюирования. [c.9] В дальнейшем ему уделяется довольно большое внимание (разд. II) особое внимание уделяется получению подходяш,его выражения, описывающего зависимость высоты, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), от таких практически важных параметров, как, например, диаметр колонки. [c.10] III посвящен вопросам, связанным с вводом образцов в колонку, а в разд. IV подробно рассматривается препаративная проявительная хроматография для описанных выше простых условий. [c.10] что дисперсия пика образца на входе в колонку определяется объемом образца, способом его ввода в колонку и диаметром колонки. [c.11] Масса образца просто связана с его объемом и концентрацией. [c.11] Сужение импульса пробы при входе в колонку. [c.12] При заданных требованиях к чистоте разделенных компонентов увеличение 0долн можно осуществить только путем увеличения длины колонки. Это видно из выражения (1.2) для увеличения стполн при постоянном Н необходимо увеличить I. [c.13] Цель этого параграфа — выбрать из приводящего в смущение множества выражений для высоты, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), то, из которого была бы ясно видна роль параметров, определяющих эффективность препаративного разделения. Особо важный из этих параметров — радиус колонки. [c.15] Физический смысл интегралов Ариса можно описать лишь весьма приближенно однако всегда полезно наглядно представить себе факторы, входящие в выражение для высоты, эквивалентной теоретической тарелке. В особенности это относится к величинам сИ и V. Грубо говоря, интегрирование по 1 дает время, которое возрастает с увеличением размеров колонки. Это можно объяснить тем, что при увеличении размеров колонки возрастают расстояния, вдоль которых диффундируют молекулы. Однако, несмотря на это, действительное значение Я(х) определяется эффективной скоростью, значение которой в свою очередь определяется профилем скоростей. Важно отметить, что величину Н х) всегда можно уменьшить путем увеличения коэффициента радиальной дисперсии Он г). [c.18] Все эти аргументы используются ниже при нахождении закона изменения скорости в плоскости поперечного сечения колонки с насадкой. Однако перед этим имеет смысл выписать рассмотренные выше выражения для двух случаев капиллярной колонки и колонки с зернистой твердой насадкой. [c.18] Малые по величине члены, описывающие продольную (вдоль оси колонки) диффузию в неподвижной фазе, а также сопротивление массопередаче на поверхности раздела фаз, в этом уравнении отброшены. [c.19] При появлении турбулентности (7 е 2100) происходят некоторые благоприятные для препаративной хроматографии изменения характера газового потока. [c.19] профиль скоростей становится более плоским, а радиальная дисперсия увеличивается благодаря образованию вихрей. В результате приведенная высота, эквивалентная теоретической тарелке, уменьшается до значений меньших, чем те, которые дает уравнение (1.11) для той же самой скорости потока. Эти явления подробно исследовал Сматс [26] путем вычисления интегралов Ариса. Аппроксимируя результаты вычислений некоторой кривой, он получил выражение для величины ВЭТТ, справедливое в области 2300 7 е 20 ООО. Результаты, полученные Сматсом, приведены на рис. 1.5. [c.19] Из рисунка видно, что при появлении турбулентности величина ки резко уменьшается. При этом неожиданно оказалось, что в условиях турбулентности Ап сильно зависит от к. [c.19] Вернуться к основной статье