ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Материал, размеры и форма колонки из "Курс газовой хроматографии" Возможен также газо-адсорбционный вариант капиллярной хроматографии. При этом модифицируют внутреннюю стенку или наносят на нее мелкодисперсный адсорбент. Более подробно эти вопросы будут рассмотрены в соответствующем разделе. [c.125] Четкость хроматографического разделения смесей можно существенно улучшить путем правильного выбора материала, размеров и формы колонки. В то же время недостаточное внимание к этим вопросам в ряде случаев приводит к резкому снижению эффективности разделения, даже если остальные условия анализа оптимальные. [c.125] Материал колонки. Вещество, из которого изготовлена наса-дочная колонка, не должно обладать каталитической активностью по отношению к сорбенту и компонентам разделяемой смеси. Необходимо также, чтобы сечение колонки не изменялось при нагревании до рабочей температуры и чтобы колонке можно было придавать нужную форму. Обычно колонки изготовляют из стекла, нержавеющей стали, меди или алюминия. [c.125] Металлические колонки легко термостатировать. Особенно быстро тепловое равновесие устанавливается в колонках из меди и алюминия. Однако перед заполнением металлические колонки следует тщательно очищать от грязи и окислов (промывка соляной кислотой, органическими растворителями, а также механическая очистка), а затем высушивать. Медные колонки непригодны при разделении ацетиленсодержащих смесей, а алюминиевые — если адсорбентом служат молекулярные сита. [c.125] Стекло вполне пригодно для изготовления прямых или U-образных колонок. [c.126] Однако для изготовления спиральных колонок оно не всегда годится, так как при сворачивании заполненной сорбентом трубки стекло может разрушиться. [c.126] В литературе описаны капиллярные колонки из нержавеющей стали, стекла, меди, алюминия, золота и пластических масс. Каждое из указанных веществ как материал колонки обладает своими особенностями8. Так, преимуществами стекла являются его гибкость при повышенной температуре, возможность изготовления из него колонок большой длины, хорошая смачиваемость неподвижными жидкостями к недостаткам относится хрупкость при нормальной температуре и сложность присоединения стеклянных колонок к деталям, изготовленным из других материалов. [c.126] Наилучшим материалом для капиллярных колонок, очевидно, следует считать нержавеющую сталь, поскольку она удовлетворяет всем приведенным выше требованиям. Однако из нее невозможно изготовить капилляры непосредственно в лаборатории и, кроме того, это довольно дорогой материал. [c.126] Медь обладает некоторой каталитической активностью, особенно при повышенных температурах. Так, спирты при 180 °С могут разлагаться на медной стенке. Кроме того, она подвержена коррозии, поэтому медные капилляры целесообразно использовать лишь при разделении углеводородов. [c.127] К преимуществам алюминия относятся возможность использования его при повышенных температурах и хорошая смачиваемость. На внутренней стенке капилляра образуется тонкий слой достаточно стабильного окисла. [c.127] Из полимерных материалов для изготовления капиллярных колонок применяют найлон, капрон и тефлон. Работать с такими колонками, естественно, очень удобно, хотя и у них есть недостатки. Так, найлон и капрон гигроскопичны, а при повышенных температурах — проницаемы для водяных паров. Кроме того, эти материалы катализируют омыление эфиров и другие химические реакции. Максимальная рабочая температура для колонки из найлона равна 80 °С, а для капроновой колонки 120 °С. Тефлон можно нагревать и до более высоких температур, но при этом изменяется форма колонки. К недостаткам тефлона относится также плохая смачиваемость его многими неподвижными жидкостями. [c.127] Однако длина сорбционного слоя ограничивается гидравлическим сопротивлением, для преодоления которого требуются источники, обеспечивающие соответствующее давление газа-носителя. [c.127] Оптимальная длина колонки при заданной продолжительности разделения должна соответствовать аопсг [см. уравнение (11,14)]. Дальнейшее повышение скорости нерационально, так как необходимое при этом удлинение колонки не приводит к улучшению разделения по сравнению с режимом разделения при осопсг. [c.127] Обычно длина насадочных колонок колеблется в пределах от 1 до 20 м, что соответствует эффективности колонки порядка 500— 20 000 теоретических тарелок. Длина капиллярных колонок, гидравлическое сопротивление которых значительно ниже, чем сопротивление насадочных колонок, составляет обычно 30—50 м и может доходить до километра при эффективности до миллиона теоретических тарелок. [c.128] Диаметр капиллярных колонок обычно равен 0,2—1 мм, дальнейшее уменьшение его связано со значительными техническими трудностями (хотя Дести117 работал с колонками диаметром 34 мк). [c.128] Использование этих методов модификации позволяет увеличивать сорбционную поверхность и уменьшать долю объема колонки, занятого газовой фазой (пункты 2—5, 7, 8), а следовательно, улучшать и селективность колонки без снижения ее эффективности. Благодаря этому в ряде случаев можно проводить разделение на коротких колонках. Максимальная эффективность, достигнутая на модифицированных колонках малого диаметра, соответствует Н = 0,2 мм. [c.129] При этом эффективность колонки повышалась по сравнению с эффективностью обычной капиллярной колонки в 5—10 раз. [c.130] Было показано, что селективность насадочных колонок значительно выше, чем селективность капиллярных, поэтому при достижении одинаковой эффективности разделения потребуется насадочная колонка гораздо меньшей длины, чем капиллярная. [c.131] Результаты проведенных исследований показали, что при разделении газообразных и жидких углеводородов, а также их производных может быть достигнута величина ВЭТТ порядка 0,22— 0,3 мм, причем воспроизводимость колонок как по плотности набивки, так и по эффективности оказалась вполне удовлетворительной. Это позволяет использовать для быстрого разделения различных смесей колонки внутренним диаметром 0,5—1 мм и длиной 0,14—1,25 мм при диаметре частиц сорбента 0,10—0,14 и 0,14— 0,20 мм. [c.131] Вернуться к основной статье