ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы разделения из "Автоматический анализ газов и жидкостей на химических предприятниях" Классификация методов хроматографического разделения. Метод хроматографии был открыт в 1903 г. русским ученым М. С. Цветом, который впервые использовал его для адсорбционного разделения и анализа растительных пигментов в жидком растворе. Однако этот метод привлек к себе внимание исследователей значительно позднее и только в 1952 г. были созданы первые хроматографические приборы. В настоящее время разработан ряд хроматографических методов, позволяющих разделять и анализировать разнообразные сложные смеси. [c.155] Особое значение для анализа многокомпонентных газообразных смесей и паров жидкостей имеет газовая хроматография. Это физический метод разделения, в процессе которого разделяемые компоненты распределяются между двумя фазами, причем одна из них представляет собой стационарный слой с большой поверхностью, а другая — газ, проходящий через него. [c.155] По природе применяемой стационарной фазы различают газожидкостную (распределительную) и газо-адсорбционную хроматографию. При газо-жидкостной хроматографии неподвижной фазой служат нанесенные на инертный твердый сорбент-носитель (диатомит, кирпич и т. д.) нелетучие растворители — сложные органические эфиры, высшие парафиновые углеводороды, силиконы и др. (всего свыше 50 наименований). В последние годы большое распространение получила разновидность газо-жидкостной хроматографии — капиллярная хроматография. При анализе по этому методу неподвижная фаза (растворитель) наносится непосредственно на стенки капилляра длиной от десятков до сотен метров. [c.155] При газо-адсорбционной хроматографии стационарной фазой являются различные пористые материалы активированный уголь, силикагель, окись алюминия, алюмосиликаты. Особенную ценность представляют молекулярные сита — природные и синтетические материалы, отличающиеся однородными порами, размеры которых близки к размерам молекул, а также высокой селективностью по отношению к различным классам соединений и индивидуальным веществам. [c.155] В газовой хроматографии подвижной фазой, или газом-носителем (см. с. 160), обычно служат инертные газы, азот, водород, двуокись углерода и чистый воздух. [c.156] Растворимость газа в жидкости и адсорбция его на поверхности твердого тела зависят от химических свойств газа, растворяющей жидкости и твердого адсорбента, а также от температуры, давления и концентрации газа в газовой смесй. Поэтому при проведении хроматографических анализов необходимо строго поддерживать постоянными температуру, давление, полноту заполнения колонки адсорбентом, следить за его качеством и скоростью движения газовой смеси. При неизменных условиях ее разделения время выхода и порядок появления отдельных компонентов из данной колонки должны быть точно определены. [c.156] При фронтальной хроматографии парообразная проба вводится непосредственно в колонку при постоянной концентрации в потоке газа-лосителя. При этом получается ряд ступеней, каждая из которых соответствует новому веществу, выходящему из колонки. Однако только первый компонент удаляется в чистом виде, затем выходит смесь первого компонента со вторым, после этого — смесь первых двух компонентов с третьим и т. д. до тех пор, пока последний компонент не выделится в смеси, име ощей первоначальный состав пробы. Как метод разделения фронтальная хроматография ценности не представляет. [c.156] При хромотермографии, явлнющейся одним из видов хроматографии с программированием температуры, компоненты газовой смеси перемещаются под одновременным воздействием потока газа-носителя и изменяющегося во времени и пространстве температурного поля. При хроматографии с термической десорбцией в колонку вводится проба смеси, и теплая зона (печь) движется вдоль слоя сорбента. Действие печи аналогично действию газа-носителя, зоны отдельных компонентов движутся вдоль слоя со скоростью движения печи. [c.157] Устройство хроматографов. Детекторы. Одна из характерных особенностей газовой хроматографии — простота аппаратуры. Даже самые совершенные приборы включают одинаковые основные узлы, лишь соответствующим образом видоизмененные для наиболее полного использования их потенциальных эффективности и чувствительности. Хроматографы различных типов состоят из следующих важнейших узлов а) устройства для питания газом-носителем и регулирования потока б) входной ячейки с приспособлением для впуска пробы в) колонки дпя разделения компонентов пробы г) детектора д) регистрирующего прибора. Колонка и детектор обычно термоста-тируются. [c.157] В газохроматографических колонках находится неподвижная фаза, в зависимости от состояния [которой они подразделяются на насадочные и капиллярные. [c.157] Самым главным узлом газохроматографической системы является детектор — первичный измерительный преобразователь изменения состава проходящей через него газовой смеси в изменение выходного сигнала. Он предназначен для обнаружения и измерения малых количеств компонентов, присутствующих в потоке газа-носйтеля, выходящего из колонки. Наиболее важными параметрами детектора являются чувствительность и предел онределения. Высокочувствительные детекторы позволяют непосредственно обнаруживать следы компонентов в малых пробах сложных смесей. Нередки случаи, когда требуется определять примеси в концентрациях одна часть в биллионе частей газа-носителя. [c.157] Различают потоковые и концентрационные газохроматографи-ческие детекторы. Потоковым называют детектор, выходной сигнал которого пропорционален мгновенному значению массового расхода поступающего в него определяемого вещества. В концентрационном преобразователе выходной сигнал пропорционален мгновенному значению] концентрации анализируемого вещества в объеме детектора. [c.157] По принципу определения компонентов детекторы подразделяются на интегральные и дифференциальные. Интегральный детектор регистрирует суммарное свойство всех компонентов с начала опыта, например, их общий объем (рис. 84). Дифференциальный детектор измеряет мгновенную концентрацию (рис. 85). [c.157] К детекторам предъявляют достаточно жесткие требования, в соответствии с которыми они должны 1) быть высокочувствительными и определять 10 г вещества в 1 мл несущего газа 2) иметь необходимые пределы измерегай 3) быть пригодными для анализа различных смесей 4) обладать универсальностью, т. е. способностью определять большое число соединений 5) иметь пропорциональные показания, т. е. обеспечить линейность выходного сигнала от концентрации определяемого компонента 6) быть пригодными дпя работы в широком диапазоне температур 7) иметь минимальное запаздывание показаний, что осуществляется минимизацией рабочего объема преобразователя постоянная детектора должна быть такой, чтобы разделяемые компоненты при достижении точки детектирования определялись индивидуально 8) отличаться высокой стабильностью показаний 9) быть нечувствительными к влиянию внешних и внутренних помех иметь простую конструкцию и несложную схему передачи выходного сигнала для автоматической записи. [c.158] Детекторы, полностью удовлетворяющие указанным требованиям, отсутствуют. О детекторах обычно судят по их чувствительности. [c.158] Чувствительность и порог чувствительности некоторых детекторов даны в табл. 15. [c.159] В котором Р — площадь под кривой элюирования (от начала анализа до момента, когда концентрация веществ, выходящих из колонки, достигает максимума) Р — чувствительность усилителя Ь — величина, обратная скорости движения диаграммной ленты Q — расход газа-носителя на выходе из колонки, приведенный к нормальным условиям — масса пробы. [c.159] Разновидностью ионизационных преобразователей являются детекторы электронного захвата, применяемые для детектирования веществ с сильным электронным сродством Такие газы или пары, попадая в ионизационную камеру детектора, при столкновении с электронами образуют отрицательные ионы. Скорость рекомбинации между положительными и отрицательными ионами в 10 —10 раз больше, чем между положительными ионами и электронами. Поэтому присутствие газа или пара, способного захватывать свободные электроны, легко обнаруживается по резкому уменьшению ионного тока в камере. Наиболее распространенными газами-носителями для детекторов этого типа являются неон, азот и водород. [c.160] Терминология. После ознакомления с основными разновидностями хроматографии вообще, и в частности газовой хроматографии, а также с характеристиками и конструциями детекторов уместно привести терминологию, применяемую при хроматографических измерениях (по ГОСТ 17567—72). [c.160] Вернуться к основной статье