ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Характеристики заполнения колонки из "Современное состояние жидкостной хроматографии" Основное различие между жидкостной и газовой хроматографией заключается в той огромной роли, которую играет механизм уширения хроматографической полосы в подвижной фазе в заполненных колонках для ЖХ. Поэтому в ЖХ очень важны особенности заполнения колонки. В этом разделе будет проверено, как связаны эти характеристики с высокоскоростными анализами. [c.38] Если исходить из общих соображений, то в высокоэффективной хроматографии лучше всего применять носитель в виде сферических частиц, так как они упаковываются более плотно и воспроизводимость упаковки лучше, чем при применении частиц неправильной формы. Для регулярно упакованных колонок (йс/йр 10) плотное заполнение будет приводить к лучшему поперечному смешению подвижной фазы из-за разрывов в потоке за счет препятствующих частиц. По этой же самой причине распределение частиц по размеру должно быть узким. Широкое распределение будет приводить к сегрегации между большими и малыми частицами в колонке. Так как проницаемость пропорциональна йр, такое разделение будет создавать зону подвижной фазы различной линейной скорости. Если сегрегация происходит по всей длине колонки, линейная скорость будет неодинаковой. Сглаживание неравномерности в результате диффузии и конвекции тогда может быть затруднено, особенно в высокоскоростной ЖХ. [c.39] Ввиду важности роли подвижной фазы в жидкостной хроматографии тщательно исследуется способ заполнения колонки. Снайдер [34] опубликовал обзор различных методов заполнения, целью каждого из которых является создание материала носителя с одинаковой плотностью поперечного сечения и стремление упаковать его как можно плотнее. Используемые в высокоскоростной ЖХ частицы малого диаметра иногда бывает трудно упаковать в колонки. Насадка из частиц размером более 20 мкм хорошо работает при сухой упаковке колонки, если упаковка проведена тщательно. Не следует применять позонную вибрацию, лучше вибрировать всю колонку. Для уплотнения носителя можно использовать мягкую утрамбовку стеклянной палочкой. [c.39] Эксперименты показывают, что при упаковке сухим способом частицами меньше 20 мкм трудно достигнуть высокой эффективности и воспроизводимости. Снайдер [34] обнаружил, что упаковку частиц такого размера лучше проводить суспензионным методом. Очевидно, что при таких малых диаметрах частиц их поверхностная энергия становится достаточно большой, так что при заполнении сухим способом происходит значительная агломерация. Если же частицы влажные, то вокруг них возникает пленка жидкости, что препятствует их слипанию друг с другом. [c.39] Нокс и Паркер [20] ввели новое в жидкостной хроматографии понятие — колонка бесконечного диаметра. Образец вводится узкой зоной в центр колонки. Поскольку диффузия в жидкостях происходит медленно, пройдет какое-то время, прежде чем вещество достигнет стенок колонки. По-видимому, в этом случае неравновесие скоростей в центре колонки будет меньше, чем у ее стенок. Таким образом, если вымываемое вещество покидает долонку раньше, чем достигает стенки, эффективность колонки выше. Нокс и Паркер обнаружили это для неудерживаемых пиков. Подобным методом повышения эффективности является отбор только центральной части зоны, когда она вымывается из колонки при обычной работе на колонке для ЖХ. Кроме того, эффекты уширения хроматографической полосы, вызванные неравномерностью линейных скоростей, будут уменьшаться. Ясно, что это приближение трудно применять в аналитической высокоскоростной ЖХ. Однако отбор только центральной части зоны может применяться в препаративном варианте анализа [36]. [c.40] Как отмечалось ранее, в газовой хроматографии Н dl из-за члена, учитывающего массоперенос в подвижной фазе. Кроме того, члены, учитывающие массоперенос в неподвижной фазе, могут быть связаны с d так, Пурнелл [37] ввел параметр толщины пленки d в выражение, описывающее диффузию жидкости в неподвижной фазе, куда входит d . Длительность анализа также связана с dp это можно видеть, если подставить Н = v (ГХ) в уравнение (1.32) для Neffit. [c.40] Казалось бы, в ГХ выгодно использовать частицы как можно меньшего диаметра (одновременно уменьшая длину колонки), однако практика показала, что лучше всего использовать колонки длиной около 1 м, так что обычно диаметр частиц составляет 150 мкм. [c.40] В жидкостях, чем в газах. В колонках для ЖХ с поверхностно-пористыми зернами отбираются частицы размером приблизительно 30—40 мкм. Хотя с теоретической точки зрения желательно использовать меньшие частицы и более короткие колонки, на практике оптимальным считается диаметр 30—40 мкм, иначе заполнение колонки сухим методом значительно усложняется и возрастает роль межколоночных эффектов. Как уже отмечалось, для ионообменных соединений принят диаметр частиц 5 мкм, и заполнение проводится суспензионным методом. Однако для успешной высокоскоростной работы требуется уменьшение длины диффузионного пробега между частицами. [c.41] И сотр. [38] описали колонки для жидкостной хроматографии, в которых отношение стационарной жидкой фазы к твердому носителю равно 1 1. Жидкой фазой являлся оксидипропионитрил и носителем— порасил А (350 м г). В таких колонках массоперенос в стационарной фазе становится так же важен, как и в подвижной фазе, и бесспорно проявляется зависимость Н от k. Из зависимости 7(1+ 0 в уравнении (1.22) видно, что член С уменьшается с увеличением k, пока k меньше 1. Только в таких специально изготовленных колонках неподвижная фаза влияет на уширение пика. Следует отметить, что такие сильно нагруженные колонки имеют относительно высокие значения k, и при работе с ними меньше трудностей с вымыванием жидкой фазы. Более подробно с этими вопросами можно познакомиться в работе [38]. [c.42] В заключение в табл. 1.2 сравниваются NetfH и K°(Nefflt) различных типов колонок, используемых в газовой и жидкостной хроматографии, причем при сравнении лучше пользоваться последним параметром. В таблице даны ссылки на первоисточники. При интерпретации этих данных необходимо обратить внимание на то, что обе величины, помимо других факторов, зависят от k. При составлении таблицы мы попытались отобрать типичные значения, которые давали бы наглядную картину однако все эти величины можно рассматривать только как приближенные . [c.42] Хотя рассмотренный в этой главе материал ясно показывает, что высокоскоростная ЖХ развивается очень быстро, совершенно очевидно, что в ближайшие годы следует ожидать ее дальнейшего развития. [c.43] Во-первых, как уже отмечалось, одной из проблем высокоскоростной ЖХ является низкая проницаемость колонок вследствие малого диаметра частиц и высокой вязкости подвижной фазы. Использование нерегулярно заполненных колонок йс/йр 5) позволит увеличить, по крайней мере на порядок, проницаемость и соответственно эффективность. Если нерегулярно упакованные колонки будут воспроизводимыми и будут сохранять свои характеристики при высоком давлении и скорости потока, то использование их будет предпочтительным в тех случаях, когда требуется большое число эффективных тарелок (т. е. при сложном разделении или анализе многокомпонентных систем). [c.43] Во-вторых, хотя в этой главе особое внимание мы уделили характеристикам колонки, ясно, что теория может очень помочь в выборе подвижной и стационарной фаз для достижения требуемого разделения. Сейчас возможность предсказания требуемой фазы относительно мала. Необходимы простые модели, которые позволят для выбора лучшей системы для данного разделения использовать набор данных для чистых соединений. Простая схема классификации растворителя, пригодная для такого подбора, — вот что сейчас важнее всего. [c.44] В третьих, естественно, что развитие аналитической ЖХ будет влиять на препаративную ЖХ. Действительно, по данным некоторых авторов, снижение эффективности при использовании колонок большого диаметра в высокоскоростной ЖХ не так велико, как вначале считали. Понятно, что развитие препаративной ЖХ будет в основном влиять на лабораторные исследования, так как для этих целей всегда использовалась классическая жидкостная хроматография. [c.44] В-четвертых, высокоскоростная ГПХ является, очевидно, развивающейся областью, и здесь уже достигнуты некоторые успехи [41]. Так, используя этот метод, можно осуществить быстрое определение молекулярного веса полимеров. [c.44] В-пятых, предполагается дальнейшее усовершенствование детектирующих систем. Эти приборы не рассматриваются в данной главе, однако ясно, что они играют основную роль в определении возможности систем в достижении разделения ЖХ. Этот важный раздел подробно обсуждается в гл. 3. [c.44] Более детально теория жидкостной хроматографии обсуждается в работе [42], в ней же приведены ссылки на первоисточники. [c.44] Вернуться к основной статье