ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Течение газов в тонких трубках из "Капиллярная хроматография " Типичная капиллярная колонка имеет диаметр 0,25—0,50 мм и длину 25—50 м. Перепад давлений, обеспечивающий значения времени удерживания разделяемых компонентов, не превынгающие 1—2 часа, составляет 1—2 атм. При этих условиях количество газа, протекающего через капилляр в единицу времени, составляет 1—5 мл/мин, а его линейная скорость близка к величине 0,5— 1,0 м[сек. [c.23] Значения критерия Рейнольдса, соответствующие указанным условиям, составляют 3—50 и, следовательно, на два-три порядка меньпхе его критического значения. Это означает, что поток газа в капиллярных колонках является строго ламинарным, подчиняющимся закону вязкого течения. [c.23] Согласно этому уравнению, объемная скорость потока при постоянном сечении колонки 5 пропорциональна градиенту давления по оси потока dP dZ и проницаемости среды Кр VI обратно пропорциональна вязкости газа т]. [c.24] Соотношение (2-11) показывает, что время элюирования первого компонента разделяемой смеси весьма резко зависит от длины и диаметра применяемого капилляра, изменяясь пропорционально квадрату отношения этих величин. [c.24] Объем удерживания несорбирующегося компонента равен усредненному по величине давления объему газа-носителя, содержащегося в капиллярной колонке, или произведению объемной скорости газа-носителя на время удерживания несорбирующегося компонента, т. е. [c.25] Здесь первый сомножитель правой части представляет собой геометрический объем колонки, а второй сомножитель — обычная поправка на перепад давления [5]. [c.25] На практике выведенные соотношения (2-6) и (2-11) позволяют предсказать величину мертвого времени и избавляют экспериментатора от целого ряда неудобств, связанных с длительным ожиданием первых пиков хроматограммы, появляющихся часто через несколько десятков минут после ввода пробы. [c.25] Важным параметром, определяющим скорость течения газа в капилляре, а следовательно и длительность хроматографического процесса разделения, является вязкость газа-носителя, зависящая от природы газа и от температуры колонки. [c.25] Математическое описание процесса миграции конечной по протяженности зоны вещества в бесконечно длинной трубке круглого или прямоугольного сечения, проведенное Голеем в 1956—1958 гг. [c.26] Это выражение означает, что все количество вещества, состайляю-щее рассматриваемую хроматографическую зону, находится в пределах конечного участка колонки. [c.28] Этот результат означает, что скорость расширения хроматографической зоны конечной длины в трубке, заполненной неподвижным газом другого состава, в два раза превышает скорость диффузии. [c.28] В условиях, когда в трубке уже установилось равновесие, можно считать, что изменение концентрации Д/ весьма невелико по сравнению с /, т. е. [c.29] Интеграл этой величины по длине колонки X = Ь) даст второй момент распределения концентраций в зоне, покидающей колонку. Поэтому член в квадратных скобках, имеющий размерность длины, есть не что иное, как высота, эквивалентная теоретической тарелке. Эта величина будет соответствовать действительно наблюдаемой только в случае колонок, работающих с малым перепадом давления и не обладающих заметным сопротивлением массонере-даче. [c.32] Учесть наличие конечной скорости массообмена в реальной колонке можно исходя из следующих соображений. [c.32] Здесь произведение Кй( представляет собой количество вещества, сорбируемое единицей площади слоя неподвижной жидкости толщиной df из газа, где концентрация вещества равна единице. Эта величина в известной мере аналогична распределенной емкости электрического кабеля. [c.33] Появляющийся при этом член kdAfJdt опущен в силу условия (2-32) с учетом замены А/ на А/ . [c.34] Это выражение известно под названием уравнения Голея. [c.35] При выводе уравнения Голея постулируется наличие в колонке равновесия между газовой и жидкой фазами в любой момент времени. Это равносильно утверждению о том, что равновесие в колонке устанавливается мгновенно. [c.35] Здесь Dg — коэффициент молекулярной диффузии в газе — константа скорости десорбции вещества с поверхности. Эта константа может быть оценена с помощью молекулярно-кинетической теории газов, однако достаточное количество экспериментальных данных оказалось возможным собрать только для смеси одной пары веществ — ацетона и хлороформа. Кан провел необходимые расчеты, считая, что один из компонентов этой смеси нанесен на стенки капиллярной колонки диаметром 0,2 мм в виде пленки толщиной 0,2 мкм и является сорбентом, а другой является сорбатом. При этом константа к оказалась равной 2,04-10 см сек, откуда было вычислено, что размывание зоны, связанное с сопротивлением массопередаче на границе жидкой и газообразной фаз, соответствует около 52% общей высоты, эквивалентной теоретической тарелке. [c.35] Вернуться к основной статье