ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Факторы, влияющие на эффективность колонки из "Практическая газовая хроматография" Влияние диаметра набивных колонок на эффективность достаточно четко не выяснено. При аналитических исследованиях хорошим компромиссом являются трубки с внутренним диаметром 2 мм. Змеевиковые наполненные колонки могут иметь низкие характеристики, если отношение диаметра трубки к диаметру змеевика мало. Этот эффект проявляется сильнее для колонок большого диаметра, однако в случае колонок с внутренним диаметром 1-3 мм и обычного диаметра змеевика им можно пренебречь. [c.52] Характеристика капиллярных колонок является функцией квадрата внутреннего диаметра трубки. Поэтому малые внутренние диаметры, например 0,25 мм предпочтительнее, когда требуется высокая эффективность. [c.52] Степень разделения возрастает как корень квадратный из длины колонки таким образом, длину следует увеличивать в 4 раза, чтобы получить в 2 раза большую степень разделения. Скорость проведения анализов при фиксированной скорости газа-носителя пропорциональна длине колонки. Поэтому предпочтительна колонка минимальной длины, обеспечивающая разделение всех интересующих компонентов пробы. [c.53] Выбор газа-носителя зависит, главным образом, от нагрузки неподвижной жидкой фазы, она же определяет оптимальный диапазон скоростей газов. Легкие газы-носители (водород, гелий) лучше применять для колонок с малым содержанием НЖФ, которые работают с высокими скоростями потока для быстрых аналитических разделений. Тяжелые газы-носители (азот, аргон) наиболее пригодны для колонок с высоким содержанием НЖФ, которые работают с оптимальной скоростью потока в препаративном режиме. [c.53] Изменение температуры в ходе любого хроматографического разделения приводит к изменению разделения центров зон и ширины каждой из зон. Влияние изменения температуры на параметры процесса сложно оно вызывает изменение коэффициентов распределения и продольной диффузии, а также изменение массопереноса. Обычно с повышением температуры уменьшается время удерживания, разделение зон и размывание зон. Время удерживания уменьшается с повышением температуры, так как уменьшается время пребывания вещества в неподвижной жидкой фазе. Как следствие этого ухудшается разделение центров зон. Влияние температуры на ширину зоны противоположно влиянию скорости перемещения элюента на ВЭТТ. С повышением скорости уменьшается продольная диффузия и возрастает член в уравнении Ван-Деемтера, связанный с массообменом. Повышение температуры вызывает увеличение подвижности вещества и, таким образом, приводит к возрастанию диффузии и уменьшению сопротивления массообмену. При понижении температуры разделение обычно улучшается, поскольку при этом увеличение расстояния между центрами зон преобладает над увеличением ширины пиков. [c.53] Однако, при выборе условий разделения предпочтение следует отдавать повышению температуры, причем целесообразно выбирать наиболее высокую температуру, обеспечивающую необходимое разделение. [c.54] Оптимальная температура колонки обычно определяется экспериментальным путем. Она представляет собой компромисс между разделением, которое ухудшается, и скоростью анализа, которая увеличивается с возрастанием температуры. При более высоких температурах скорость установления равновесия анализируемого вещества между двумя фазами возрастает таким образом, время анализа можно уменьшить, используя более высокие скорости газа-носителя. Свойства конкретной НЖФ следует учитывать при выборе температуры колонки. [c.54] Высота эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ) минимальна, а степень разделения максимальна при оптимальной скорости газа-носителя (иопт)- Значение иопт зависит от конструкции колонки, неподвижной жидкой фазы, газа-носителя, температуры и компонентов пробы. На практике иопт. составляет от 1 до 24 см /с, и этот широкий диапазон демонстрирует разнообразие типов колонок и условий их функционирования, применяемых в газовой хроматографии. [c.54] В большинстве случаев колонка работает при скоростях газа, превышающих иопт 5 чтобы ускорить разделение или получить более высокие пики, когда используется массчувствительный детектор, например пламенно-ионизационный. Если не требуется максимальной эффективности, существует достаточно широкий практический диапазон приемлемых скоростей газа-носителя. [c.54] Объем пробы обычно определяется тем количеством компонентов пробы, при котором теряется не более 10% эффективности, экстраполированной на нулевую величину пробы. Перегрузка колонки приводит не только к потере эффективности, но и к искажению формы пика, и сдвигу времени удерживания это может быть допустимо только при препаративной работе или при анализе следовых количеств веществ, выходящих на хвосте основного компонента. [c.54] Если компоненты пробы мало различаются по парамерам удерживания при изотермическом режиме работы хроматографа и фиксированной скорости газа-носителя часто не достигается их полное разрешение, поскольку условия благоприятны только для разделения группы компонентов. [c.55] Очень длительные времена удерживания последних пиков и в результате их малая высота, часто оказываются непрактичными. В таких случаях следует применять программирование температуры или использование других режимов работы хроматографа. [c.55] При работе с программированием температуры в течение опыта происходит постепенное равномерное повышение температуры. Преимущество программирования температуры заключается в том, что растворенные вещества проходят по колонке при температуре, оптимальной для их разделения, если соответствующим образом выбраны начальная температура и скорость нагрева. В результате продолжительность анализа значительно снижается, достигается хорошее разрешение, а высота последних пиков возрастает. [c.55] Удерживание пика часто характеризуют температурой удерживания, т.е. температурой, при которой выходит максимум пика. Это фундаментальная величина в газовой хроматографии с программированием температуры, и ее значение сравнимо с объемом удерживания и временем удерживания. Например, температура удерживания возрастает линейно с числом атомов углерода некоторых гомологических рядов, таких как нормальные алканы. [c.55] Следующие факторы представляют особый интерес для газовой хроматографии с программированием температуры начальная температура, скорость нагрева, конечная температура и скорость потока газа-носителя. [c.55] Конструкция колонки определяет эффективность как в изотермической газовой хроматографии, так и в хроматографии с программированием температуры. Тем не менее, при анализе с программированием температуры наблюдается потеря эффективности, вызванная неравномерным профилем температуры в колонке, что особенно сильно проявляется при высоких скоростях подъема температуры. Чтобы сделать минимальным этот эффект, рекомендуется применять колонки малого диаметра (внутренний диаметр — 1,6-2 мм), изготовленные из тонкостенных металлических трубок и применять в качестве газа-носителя гелий или водород. [c.56] Унос НЖФ сильно возрастает с увеличением температуры и приводит к дрейфу нулевой линии. Эту трудность можно преодолеть, применяя компенсационную систему из двух идентичных колонок и двойной (спаренный) ДИН или детектор по теплопроводности. [c.56] Выбор колонки и условий ее функционирования оказывает наибольшее влияние на результативность хроматографического анализа. Эффективность метода определяется, главным образом, избирательностью (селективностью) неподвижной жидкой фазы по отношению к разделяемым компонентам пробы и эффективностью колонки. Имеется большое число НЖФ, и при выборе наиболее пригодной следует принимать во внимание их полярность и рабочий диапазон температур. [c.56] Хотя теория дает солидную основу для понимания физикохимических факторов, определяющих хроматографический процесс, когда дело доходит до практической работы, газовая хроматография все еще является искусством. Она требует также умения и опыта для приготовления эффективных колонок и манипулирования с пробой, скоростью потока газа-носителя и температурой колонок часто на основании метода проб и ошибок. [c.56] Вернуться к основной статье