ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Препаративная колонка и ее производительность из "Курс газовой хроматографии Издание 2" Основной характеристикой установки для препаративной газовой хроматографии является ее производительность [8], т. е. количество вещества (сырья или выделяемого соединения), перерабатываемого или получаемого в единицу времени, при заданной степени разделения. [c.269] Из уравнения (VII, ) с учетом равенства (11,80) следует, что отношение объема пробы, поступающей в колонку, к продолжительности разделения равно . [c.269] Если выделяемый компонент не является наиболее сильно сорбирующимся, то правую часть уравнения (VIII, 2) следует умножить на отношение общих коэффициентов Генри выделяемого и последнего компонентов. [c.269] Величина VnD включает и объем газа-носителя, перемешанного с пробой во время ее ввода в колонку. Поэтому если производительность характеризуется количеством введенного в дозатор вещества, то левую часть соотношения (VIII, 5) следует разделить на коэффициент разбавления пробы. Если же производительность определяется количеством выделенного компонента, то левую часть выражения (VIII, 5) нужно умножить на концентрацию этого вещества. [c.270] Необходимая степень разделения К определяется требуемой чистотой компонента,, а также целесообразностью его полного выделения из смеси. [c.270] Эту величину можно использовать для сравнения работы двух колонок различного диаметра. [c.270] Таким образом, производительность колонки пропорциональна коэффициенту селективности, сечению колонки и линейной скорости газа-носителя, если при их увеличении степень разделения не уменьшается. В противном случае для восстановления заданного К необходимо удлинить колонку, что увеличивает продолжительность разделения. Удельная производительность препаративной колонки может составлять 2 — 6 см3/(ч-см2) по целевому продукту. [c.270] Повышения производительности можно добиться различными способами. Во-первых, можно увеличить селективность сорбента и сорбционную емкость колонки без существенного ухудшения эффективности разделения. Это обеспечивается правильным выбором неподвижной фазы, увеличением степени пропитки, понижением температуры разделения, увеличением диаметра колонки и использованием нескольких параллельных колонок. [c.270] Из графика зависимости между степенью пропитки (дибутил-фталат на кирпиче) и производительностью установки (разделение смеси изо- и к-пентанов) видно, что оптимальные результаты также можно получить на колонке с 20% неподвижной жидкости (рис. VIII,2). В других случаях наилучшие результаты получены на колонках с высокой степенью пропитки (до 30—35%). [c.271] Характер зависимости ВЭТТ от диаметра колонки иллюстрирует рис. VIII,4 ВЭТТ возрастает с увеличением диаметра колонки. Для того чтобы свести это увеличение ВЭТТ к минимуму, необходимо обращать особое внимание на способ заполнения колонки сорбентом. . [c.273] Как уже упоминалось, производительность можно увеличить и путем использования нескольких параллельно работающих колонок. [c.273] Однако это ограничивается необходимостью обеспечивать их синхронную работу. Можно повысить производительность в результате повышения эффективности путем увеличения длины колонки [14 J, а также равномерностью набивки, применением набивки с узким диапазоном зернения, использованием колонки, состоящей из коротких секций, соединенных отрезками значительно меньшего диаметра, применением программирования температуры. [c.274] Важным фактором, влияющим на четкость разделения, является размер частиц сорбента. Как показал Бети [15], изучавший разделение на колонках диаметром от 3,1 до 18,1 мм, оптимальное отношение диаметра колонки к диаметру частицы колеблется в пределах от 20 до 29. Таким образом, для препаративных колонок следует использовать носитель с размером зерен от 0,5 до 1 мм. При этом, как и в аналитической газовой хроматографии, желательно пользоваться возможно узкими фракциями. [c.274] Для обеспечения более плотной и равномерной набивки обычно колонку заполняют сорбентом при легком постукивании. Байер [16] для этой же цели предложил применять вибратор, с помощью которого осуществляется поперечная вибрация с регулируемой амплитудой. Это обеспечивает наибольшую равномерность набивки. Значение ВЭТТ колонки внутренним диаметром 10 мм при заполнении указанным способом равнялось 0,9 мм. Используют также метод заполнения в кипящем слое [17], когда сверху в колонку подают сорбент, а снизу — поток азота. Эффективность заполненной таким образом колонки (длина 1 м, внутренний диаметр 60 мм) составляет 300—330 теоретических тарелок при воспроизводимости около 92%. В препаративных колонках обычно через каждый метр устанавливают перемычки меньшего сечения [18], пластины с отверстиями или конические переходы. При этом увеличивается длина пути для той части потока, которая примыкает к стенке и движется вдоль колонки с большей скоростью. Установкой таких перемычек и тщательным заполнением колонки можно обеспечить эффективность, соответствующую ВЭТТ 2 2,5 3 мм для трубок диаметром 75, 85 и 100 мм [19, 20]. Следует отметить, что в проведенных опытах на колонке диаметром 100 мм, заполненной 20% цианэтилового эфира этилен-гликоля на кизельгуре, проба (смесь бензола с циклогексаном) достигала 480 г. [c.274] II было показано, что при программировании температуры происходит концентрирование компонентов, что позволяет работать с большими пробами без ухудшения эффективности разделения. Данные, полученные при разделении смеси цис- и тгераис-декали-нов (0,5 мл) на колонке длиной 2,6 м, внутренним диаметром 10 мм (сорбент — 20% силиконового масла на целите), свидетельствуют о том, что программирование температуры способствует получению более четких пиков (рис. VHI,6) [18]. Однако следует иметь в виду, что на результатах разделения на колонках большого диаметра сказывается эффект неравномерного распределения температур по сечению, причем, как показано Гиддингсом [13], соответствующий вклад в ВЭТТ пропорционален диаметру трубки в шестой степени. Если допустить увеличение ВЭТТ за счет указанного эффекта не более чем на 0,5 мм, то колонку диаметром 25,4 мм можно нагревать со скоростью 20 °С/мин, а колонку диаметром 38,1 мм — лишь 6 °С/мин. [c.275] Программирование скорости в препаративной хроматографии [27 ] позволяет устранить так называемый энтальпийный эффект, т. е. асимметричное размытие, вызываемое градиентом температуры на участке колонки, где находится зона сорбата (вследствие теплового эффекта сорбции температура в точке, отвечающей максимуму зоны, может быть на несколько градусов выше, чем на отрезке, соответствующем тылу зоны). [c.275] Применение циркуляционных схем, типа изображенной на рис. VII, 6, дает возможность имитировать большую длину еорб-ционного слоя. Так, на циркуляционной установке [28], состоящей из двух препаративных колонок и работающей в изотермических условиях, разделяли достаточно большие пробы (приблизительно 11 г на 1 см2 сечения) при диаметре колонок до 30 мм. Предложена также циркуляционная препаративная установка, состоящая из трех колонок и позволяющая очищать целевой компонент как от легких, так и от тяжелых примесей [29]. [c.275] Вернуться к основной статье