Колонки сопротивление массопередаче в газе

Член А выражает вихревую диффузию, член Б/у —молекулярную диффузию, член v — отклонение от равновесия или сопротивление массопередаче между газообразной и жидкой фазами. Это уравнение соответствует гиперболе влияние трех компонентов показано схематически на рис. 62. Очевидно, что имеется определенная скорость газа, при которой Л минимально и колонка работает с. максимальной эффективностью. Однако из уравнения (25-42) следует, что давление вдоль колонки ме- [c.549]

Удовлетворительные результаты с капиллярными колонками получались только при использовании методики покрытия, которая обеспечивает образование тонких пленок неподвижной фазы на стенках трубки. Толстые или неравномерные пленки приводят к увеличению сопротивления массопередаче в жидкой фазе и дают низкие эффективности. Различные методы смачивания изучались при применении красок, растворимых в жидкой фазе и растворителе, но не сорбируемых найлоном, и исследовалось распределение краски по длине колонки после смачивания. На равномерность пленки влияли главным образом скорость, при которой смачивающий раствор проходил через колонку, и соответствующая скорость испарения. Колонка длиной 200 см заполнялась 10%-ным (по объему) раствором динонилфталата в эфире, который продавливали через колонку со скоростью 2—5 мм/сек. Растворитель удалялся при постепенном увеличении давления на входе в колонку в течение 1 час до тех пор, пока скорость газа не достигала 1 мл/мин. Методика пропитывания с использованием пониженного давления на выходе оказалась неудовлетворительной. [c.196]

НО Пд, в то время как сопротивление массопередаче в газовой фазе изменяется обратно пропорционально Од. В результате этого суммарное влияние на величину Ямин изменения плотности газа получается небольшим, за исключением случая, когда носителем является водород и, возможно, гелий. Для водорода оптимальная скорость газа при Ямин равна 16 см/сек. Если скорость увеличить вдвое и, следовательно, уменьшить вдвое время проявления, ВЭТТ увеличится только на 25%, и, следовательно, если длина колонки увеличена на 25%, для поддержания прежней эффективности и разделительной способности время проявления для данного вещества должно быть уменьшено В2-Х- - = [c.204]

В (С + Сг) является g, что затрудняет определение положения максимума С и приводит к постепенному увеличению суммы g + С(), стремящейся к пределу. Этот эффект доказан экспериментально для суммарных значений С в табл. 4. Условия, которые превалируют в случае найлоновых колонок, описанных в данной статье, приводят к постепенному падению эффективности с ростом времени удерживания до определенного минимального значения. На практике при работе с колонками, характеризующимися высокими значениями а, когда сопротивление массопередаче в газовой фазе g) является определяющим, следует использовать газ-носитель с малой плотностью, например водород или гелий, для увеличения коэффициента диффузии растворенного вещества в газовой фазе. При применении колонки с малыми значениями а, когда доминирующим является фактор С , влияние коэффициента диффузии растворенного вещества в газовой фазе невелико и может быть использован любой газ-носитель. При низких значениях а и при скоростях газа ниже оптимальной скорости предпочтительнее применять аргон или азот для снижения продольной диффузии. [c.210]

Описана удовлетворительная методика смачивания и соответствующие рабочие условия для найлоновых капилляров, используемых для разделения углеводородов. Исследовано влияние диаметра и длины колонки, толщины пленки, плотности газа-носителя и величины коэффициента распределения на зависимость между ВЭТТ и линейной скоростью газа. Экспериментальные значения коэффициентов диффузии растворенных веществ в газовой и жидкой фазах сопоставлены с аналогичными величинами, рассчитанными по опубликованным уравнениям. Рассмотрено уравнение Голея, связывающее ВЭТТ с линейной скоростью газа, и рассчитанные по этому уравнению данные сопоставлены с аналогичными данными, найденными экспериментально. Подробно рассмотрены факторы, оказывающие влияние на сопротивление массопередаче. Предложена концепция оптимальной практической скорости газа. В результате разработки теории получены уравнения, связывающие длину колонки, эффективность и минимальное время анализа с физическими свойствами растворенного вещества, растворителя и характеристиками колонки. Отмечается влияние отношения объема газа к объему жидкости в колонке на разделительную способность и время анализа. Представлены кривые, иллюстрирующие оптимальное значение этого отнощения для достижения разделения нормальных парафинов в минимальное время. [c.195]

Чем меньше размер частиц насадки, тем меньше величина члена, описывающего диффузию за счет турбулентностей, и меньше величина сопротивления массопередаче в газовой фазе. Отсюда следует необходимость использования как можно более мелких частиц насадки. С другой стороны, при уменьшении размера частиц насадки увеличивается сопротивление колонки потоку газа. Поэтому процесс измельчения частиц насадки нельзя вести беспредельно. Дело в том, что при слишком мелких частицах сопротивление колонки потоку становится настолько большим, что для поддержания нужной скорости потока требуются давления, которые практически недостижимы. При работе с длинными колонками часто специально используют насадку крупного зернения с тем, чтобы уменьшить перепад давлений до приемлемого уровня. В то время как эффективность колонки прямо пропорциональна ее длине, величина ВЭТТ от длины колонки не зависит [13]. Однако по теории Гиддингса [6, 10] для коротких колонок большого диаметра такая зависимость существует, причем она практически исчезает при увеличении длины колонки. Граница между двумя этими областями определяется диаметром колонки. [c.81]

Новый этап в развитии КНК начался в последние годы, когда были разработаны методы получения длинных колонок с общей эффективностью 30—50 тыс. теоретических тарелок [39]. Изучены особенности процесса разделения в КНК в газо-жидкостной и газо-адсорбционной хроматографии, исследовано влияние условий разделения (природа и давление газа-носителя, зернение сорбента, диаметр колонки) на эффективность колонок, разработаны методы изготовления КНК и предложены новые области практического применения колонок этого типа [40—45]. В ходе этих исследований были получены следующие результаты. Минимальное значение ВЭТТ для колонок диаметром от 0,5 до 2 мм мало зависит от диаметра колонки и составляет 0,4—0,8 мм. Значительно более существенно изменяется коэффициент сопротивления массопередаче в уравнении Ван-Деемтера, который снижается с уменьшением диаметра колонки, причем эта зависимость справедлива для всех исследованных веществ, неподвижных фаз и газов-носителей [41]. Полу- [c.57]

Здесь Dg — коэффициент молекулярной диффузии в газе — константа скорости десорбции вещества с поверхности. Эта константа может быть оценена с помощью молекулярно-кинетической теории газов, однако достаточное количество экспериментальных данных оказалось возможным собрать только для смеси одной пары веществ — ацетона и хлороформа. Кан провел необходимые расчеты, считая, что один из компонентов этой смеси нанесен на стенки капиллярной колонки диаметром 0,2 мм в виде пленки толщиной 0,2 мкм и является сорбентом, а другой является сорбатом. При этом константа к оказалась равной 2,04-10 см сек, откуда было вычислено, что размывание зоны, связанное с сопротивлением массопередаче на границе жидкой и газообразной фаз, соответствует около 52% общей высоты, эквивалентной теоретической тарелке. [c.35]

На рис. 1, б показаны экспериментально полученные зависимости ВЭТТ от скорости газа-носителя при различных количествах вводимой в колонку разделяемой смеси (гептан — гексан). С увеличением количества пробы минимум на кривой зависимости Яр = ф(и) становится менее явно выраженным. Наклон участка кривой, отвечающего скоростям газового потока, при которых величина Яр определяется в основном составляющей, связанной с сопротивлением массопередаче, несколько убывает с увеличением нагрузки. [c.6]

Имеются, однако, основания полагать, что при необходимости быстрого проведения анализа, когда нежелательна длительная задержка, пробы в колонке, лучше применять газы с низкой вязкостью и высоким коэффициентом ди4>фузии [98]. Далее, если проба благодаря низкой вязкости газа-носителя может быстро перемеш,аться по колонке, она будет находиться в движении меньшее время, в течение которого пик расширяется, даже при относительно высокой скорости продольной диффузии. Однако, если скорость потока газа слишком велика, будет происходить дополнительное расширение пика из-за сопротивления массопередаче. Все эти факторы необходимо учитывать при окончательном выборе газа-носителя. [c.94]

ЛОГИЧНО скорость газа-носителя может быть достаточно высокой для возможно более быстрого анализа, но не настолько, чтобы из-за сопротивления массопередачи произошло чрезмерное размывание полосы. С другой стороны, скорость не должна быть настолько малой, чтобы продольная диффузия вызвала сильное размывание полосы. В первом приближении увеличение длины колонки улучшает разделение пропорционально корню квадратному из длины. Однако увеличение длины колонки увеличивает продолжительность анализа кроме того, для поддержания скорости потока необходим перепад давления, который в конечном итоге будет ограничен возможностями аппаратуры. Следовательно, необходимо найти условия, обеспечивающие максимальное разделение компонентов без использования слишком больших удерживаемых объемов. [c.23]

Третий и четвертый члены описывают размывание полосы, связанное с тем, что время, необходимое для достижения равновесия в любом поперечном сечении колонки в газовой фазе и между газом и жидкостью, имеет конечную величину. Следовательно, эти члены описывают сопротивление массопередаче в газовой и жидкой фазах. Эти два члена зависят от коэ ициента распределения между жидкостью и газом, характеристических расстояний внутри этих двух фаз и соответствующих способностей к диффузии. В противоположность второму члену большая способность к диффузии здесь приводит к снижению размывания полосы, а повышение скорости это размывание увеличивает. [c.54]

Для колонок, применяемых в газо-жидкостной хроматографии, главным фактором размывания полосы является сопротивление вещества или внутренне диффузионная массопередача. Сопротивление переносу вещества выражается формулой [c.75]

Водород имеет малую вязкость, что позволяет использовать его при работе с длинными колонками (как насадочными, так и капиллярными), поскольку гидравлическое сопротивление здесь будет существенно ниже, чем при использовании других газов. Он предпочтителен в тех случаях, когда размытие полосы определяется динамической диффузией или внешнедиффузионной массопередачей. Чувствительность катарометра существенно повышается при использовании водорода вследствие высокой теплопроводности последнего. [c.67]

Для изучения действия ультразвуковых колебаний на скорость массопередачи при пленочной абсорбции была выбрана модельная система вода—углекислый газ, характеризующаяся сопротивлением в жидкой фазе . В опытах использовали обе колонки на основных частотах. Вода, распределявшаяся равномерно по периметру с помощью сетки 5 (см. рис. 1), стекала вниз, растворяя углекислый газ, заполнявший объем колонки. [c.125]

Были предприняты попытки у.меньшпть сопротивление массопередаче через поток газа-носителя посредством свертывания полой капиллярной колонки в спираль малого диаметра [22, 23]. Это активизирует радиальный вторичный поток. Под напряжением вследствие влияния инерции газ, который находится в центре трубки, стремится вытекать по направлению к наружной стенке. Развивается вторичная циркуляция, и появляются две вращающиеся ячейки, по одной ячейке на каждой стороне плоскости, перпендикулярной оси спирали и проходящей через центр поперечного сечения трубки. Этот радиальный поток активизирует перемешивание газовой фазы и заметно уменьшает дисперсию неудерживаемого вещества. Одпако удерживаемые вещества должны по-прежнему диффундировать через сечение всей трубки, а это занимает время [22]. Зависимость сопротивления массопередаче в газовом потоке от к очень велика, и, по-видимому, для удерживаемых соединений (т. е. для соединений, которые мы желаем разделить) значительного по- [c.124]

Из-за второго члена уравнения (24) (см. в целом уравнения (21), (23) и (24)) форма кривой зависи юсти высоты тарелки от линейной скорости газа-носителя для насадочной колонки намного более сложна, чем для полой капиллярной колонки, даже когда коэффициент сопротивления массопередаче в неподвижной фя- е пренебрежимо мал. При очсиь низких скоростях газа-носителя, когда в знаменателе второго члена урав- [c.134]

Различные примеры зарисимости (2.5) показаны на рис. 2.4. В соответствии с уравнением эффективность колонки зависит от трех членов. Первый член отражает вклад так называемой вихревой диффузии, второй член уравнения связан с молекулярной диффузией вещества в газовой фазе и третий определяется сопротивлением массопередаче хроматографируемого вещества между неподвижной фазой и газом-носителем. Рис. 2.4 показывает, что для данной колонки эффективность резко зависит от скорости газа-носителя, Наклон кривой может существенно изменяться в зависимости от типа используемой колонки, твердого носителя и неподвижной фазы, а также от сопротивления тверд(>-го носителя и неподвижной фазы. [c.23]

Произведение sйofs описывает вклад в ВЭТТ, связанный с сопротивлением массопередачи вдоль радиуса трубки в слое стационарной фазы. Члены и / являются поправочными множителями, компенсирующими сжимаемость газа в колонке [18] и не [c.41]

Гиддингс и сотр. [75, 76] изучали влияние поверхностно-активных добавок на эффективность колонки с водой, нанесенной на стеклянные шарики. Газом-носителем служил увлажненный гелий. Опыты, проведенные при 2° С, показали, что небольшая добавка к воде поверхностно-активных веществ, в частности цетп-лового спирта, ведет к резкому расширению пика сорбата вследствие дополнительного сопротивления массопередаче па поверхности. [c.93]

Для оптимальной эффективности колонки следует установить определенную скорость потока газа-носителя. Очень низкая скорость потока нежелательна, поскольку зоны растворенного вещества при длительном пребывании в колонке будут размываться вследствие молекулярной диффузии. Очень высокая скорость нежелательна из-за сопротивления массопередаче. Для каждого разделения обычно существует некоторая промежуточная скорость, являющаяся оптимальной. Наилучшие результаты получают при постоянной линейной скорости потока газа по длине колонки. Лучше всего этого достигают, поддерживая как можно более низкие значения отношения давления на входе к давлению на выходе такие низкие отношения обеспечивают удовлетворительное значение времени удержива- [c.107]

Водород имеет малую вязкость, что позволяет нспользо-вать его при работе с длинными колонками (как насадочными, так и капиллярными), поскольку гидравлическое сопротивление здесь будет существенно ниже, чем при использовании других газов. Он предпочтителен в тех случаях, когда размытие полосы определяется динамической диффузией или вкешкедиффу-зионной массопередачей. Чувствительность катарометра существенно повышается при использовании водорода вследствие высокой теплопроводности последнего. Однако взрывоопасность водорода ограничивает его использование и создает дополнительные трудности при конструировании аппаратуры. [c.66]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология