ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория хроматографической колонки из "Основы газовой хроматографии" В процессе хроматографирования вещество распределяется между подвижной газообразной фазой и твердой или жидкой неподвиж-I ной. Вследствие движения подвижной фазы вдоль слоя сорбента ( вещество, находящееся в газообразной фазе, переносится и всту- пает в контакт с новым участком сорбента. В то же время сорби- рованное предыдущим участком сорбента вещество вступает в контакт с новой порцией газа. Вследствие этого часть сорбирован-I ного вещества десорбируется и уносится потоком газообразной фазы — газом-носителем. [c.18] Таким образом в процессе хроматографирования происходит перенос вещества из одной фазы в другую и обратно (сорбция — десорбция), а также движение вещества вдоль слоя сорбента. [c.18] В зависимости от характера изотермы сорбции, которая, как показано на рис. 6, может иметь прямолинейный или криволинейный характер, различают линейную и нелинейную хроматографию. [c.18] Теория линейной х р о м а то г р а ф и и рассматривает такие процессы, в которых распределение вещества между фазами У описывается линейной изотермой и, следовательно, подчиняется закону Генри. В таком процессе распределение концентрации ве- щества в хроматографической зоне симметрично относительно ординаты, соответствующей максимальной концентрации. [c.18] Теория нелинейной хроматографии рассматривает процессы, характеризующиеся выпуклой или вогнутой изотермой сорбции и, следовательно, не подчиняющиеся закону Генри. Такие процессы приводят к асимметричному распределению концентрации вещества в хроматографической зоне. [c.18] Теория неравновесной (неидеальной) хроматографии рассматривает реально осуществляемый процесс, в котором скорость установления равновесия конечна. [c.19] Так как в большинстве реально осуществляемых процессов обычно стремятся к работе в линейной области изотермы, целесообразно начинать рассмотрение с теории линейной хроматографии и положить в основу допущение, что рассматриваемый процесс подчиняется закону Генри. [c.19] В-третьих, слой сорбента рассматривается как состоящий из большого числа последовательных элементарных ступеней (тарелок), на которых устанавливается равновесие. Эта теория получила название теории тарелок. [c.20] Рассматриваемые теории позволяют объяснить причины размывания хроматографических зон и найти пути уменьшения их действия, а следовательно, улучшения условий проведения хроматографического процесса. [c.20] Простой метод вывода соотношения между скоростью движения хроматографической зоны и величиной сорбции приведен в [1]. Он рассматривает колонку единичного сечения, в которой равновесие между концентрацией вещества в подвижной и неподвижной фазах устанавливается мгновенно и действие диффузионных факторов отсутствует. Тогда в некоторый момент времени t распределение концентрации вещества вдоль слоя сорбента описывается какой-то кривой / (рис. 8). За время зона вещества передвигается на расстояние, при котором точка, соответствующая количеству вещества в единице объема ао, занимает новое положение ао на кривой 2. [c.20] в случае линейной равновесной хроматографии движение зоны вещества происходит с п о с т о я и и ои в 6 в р е м е н и и по сечению слоя скоростью Ис (см. рис. 7, а). Разделение смеси веществ при достаточной длине слоя сорбента в колонке обеспечивается различием коэффициентов Генри и, следовательно, различным значением с для каждого компонента смеси. [c.22] Распределение концентраций в хроматографической зоне в значительной степени определяется молекулярной диффузией в газовом потоке. Поэтому даже для случая равновесной хроматографии распределение концентраций в зоне оказывается не одинаковым ни по сечению слоя, ни по его длине. [c.22] Здесь (Ах) называется средним квадратом смещения. [c.23] в условиях линейной равновесной газовой хроматографии с учетом существующей продольной диффузии распределение концентрации в зоне подчиняется уравнению (20) и соответствует гауссовскому распределению. Скорость движения центра зоны, соответствующего максимальной концентрации, постоянна для данного вещества по всей длине слоя и определяется уравнением (14). Картина распределения соответствует хроматограмме, приведенной на рис. 7, в. [c.23] В то время как часть молекул вещества диффундирует из объема газа к поверхности сорбента и внутрь его, остальная их часть увлекается потоком газа-носителя и перемещается вдоль слоя сорбента. Это обстоятельство приводит к дополнительному размыванию хроматографической зоны, степень которого зависит от нескольких факторов. [c.24] Здесь р — кинетический коэффициент. Обратная его величина 1/р называется характеристическим временем сорбции или временем релаксации. [c.24] Теория равновесной хроматографии полагает, что величина р бесконечно велика. Тогда время релаксации 1/р становится равным нулю, вследствие чего равновесие устанавливается мгновенно. Если же 1/р 0, процесс массообмена замедлен и мы имеем дело с неравновесной хроматографией. [c.24] Размывание хроматографической зоны, вызываемое малой скоростью массообмена, целесообразно рассмотреть как некоторую эффективную продольную диффузию, т. е. связать константы кинетики процесса массообмена с эффективным коэффициентом диффузии Оэфф, описывающим совокупность диффузионных процессов. [c.24] в линейной неравновесной хроматографии размывание зоны происходит не только за счет продольной диффузии, но и вследствие замедленности процессов массопередачи. [c.27] Вернуться к основной статье