Размывание размера частиц

Итак, мы описали отдельные диффузионные процессы, чей вклад в размывание хроматографических пиков наиболее важен. Из приведенных уравнений следует, что, меняя размер частиц (с1р), количество неподвижной фазы ( /), структуру сорбента и упаковку колонок (Я, у), а также подвижную фазу, можно тем самым менять и >т- Система растворенное соединение—-неподвижная фаза в большинстве случаев задается, поэтому существенно влиять на величины к и Оь практически невозможно. В тех случаях, когда влияние отдельных процессов на размывание пика взаимно независимо, зависимость высоты, эквивалентной теоретической тарелке, от скорости газа-носителя выражается уравнением, приведенным в работе [86] [c.163]

Фильтры колонок представляют собой диски из пористой нержавеющей стали толщиной от 0,5 до 1,6 мм с размером п р 0,5—10 мкм. Размер пор должен быть в 2—5 раз меньше номинального размера частиц сорбента. Прочность фильтра возрастает с толщиной, но одновременно увеличивается и его мертвый объем. Наибольший вклад в размывание на пористом фильтре вносит кольцевая плохо промываемая зона, в которую упирается стенка колонки (рис. 11,1, а). Для устранения этой зоны фильтр колонки запрессовывают в кольцо из достаточно жесткого политрифторхлорэтилена Кел Ф . Фильтры такой конструкции рекомендуется применять дпя достижения наивысшей эффективности колонок. [c.182]

Что можно сделать, чтобы колонна была более эффективной Любые меры, которые уменьшают дисперсию и ограничения скорости массообмена (увеличение Л ), в некоторой степени помогут этому. Когда N увеличивается, уменьшаются размеры зоны разделения S, десорбционной зоны 3 и адсорбционной зо- Ны 3" (меньшее размывание зоны). Тогда следующий импульс питания может быть сделан раньше и область I уменьшится в размере. Такой подход включен в наш перечень критериев для крупномасштабной хроматографии. Однако в системах большого размера имеется практический предел уменьшения размера частиц насадки. Перепад давления и стоимость насадки увеличиваются по мере уменьшения диаметра частиц. [c.158]

Очень большое число ступеней (тарелок) абсолютно необхо-.димо, когда селективность приближается к единице. Если селективность равна 2 или больше, то требуемое число ступеней намного меньше. Тогда можно использовать более дешевую, с большим размером частиц и с меньшим перепадом давления насадку. С увеличением селективности собственные характеристики препаративного элюентного проявления становятся намного менее важными, чем размывание зоны. [c.158]

При конкретно выбранном пути разделения число SN проходит через максимум, положение которого зависит от изменяемого размера частиц (соответствующие максимуму цифры в таблице выделены жирным шрифтом). Чем больше zr-zo, тем выше dom. Причина этому та же самая, что для случая минимальной высоты тарелки. При меньших размерах частиц размывание пятна обусловлено диффузией молекул при использовании крупных частиц размывание происходит в основном из-за неоднородности потока. На мелкозернистом сорбенте пятно остается круглым, а при работе с крупными частицами пятно оказывается вытянутым в направлении элюирования. Степень перекошенности возрастает при увеличении Rr, как показано на рис. 50, исходные данные для которого бьши взяты из табл. 9. Все цепочки пятен характеризуются тем же са.мым SN (от 12 до 13). но длина разделяющего участка возрастает от 1 до 7 см при увеличении dp от 2 до 30 мкм. [c.142]

Обе хроматограммы характеризуются постепенным увеличением размеров зон по мере увеличения длины пробега по пластине. При этом на пластине с более крупным силикагелем пятна, находящиеся в средней части пластины, имеют вытянутую эллиптическую форму, которая постепенно переходит в круглую по мере приближения к верхнему краю пластины. На пластине с мелким силикагелем пятна на всем протяжении имеют круглую форму. Эти хроматограммы наглядно демонстрируют двойственный характер механизма размывания зон как за счет факторов, не зависящих от размера частиц сорбента и действующих в продольном и поперечном направлениях, так и за счет факторов, действующих только вдоль направления движения элюента и зависящих от размера частиц, причем сила действия их увеличивается от нижнего и верхнего краев пластины к середине. [c.339]

Во-вторых, в результате заполнения колонки сорбентом молекулы газа двигаются не только по оси колонки, но и по многим путям, которые имеют неодинаковую длину скорость потока зависит от размеров пустот между частицами твердого носителя вследствие этих эффектов время пребывания газовых молекул (а также молекул растворенного вещества) в колонке увеличивается в результате происходит размывание полосы, которое зависит от размера частиц сорбента, заполняющего колонку, их формы и способа набивки колонки механизм размывания полосы называется вихревой диффузией по аналогии с вихревой диффузией в турбулентном потоке. [c.47]

Эффективность разделения зависит также и от конструктивных особенностей колонки, размеров частиц сорбента и качества их упаковки. Все это в значительной мере определяет число актов сорбции-десорбции, приходящееся на единицу длины колонки (число теоретических тарелок) и степень размывания пиков. [c.219]

Важные характеристики носителя — средний диаметр частиц йр и распределение частиц по размерам. Широкое распределение частиц по размерам всегда вызывает уменьшение эффективности колонок. В колонках, приготовленных из негомогенных материалов, всегда присутствуют малые каналы, через которые проходит большой объем газа, что вызывает размывание. При этом усиливается вихревая диффузия [см. уравнение (10.16)] и как следствие растет коэффициент %. Как следует из уравнения (10.20), уменьшение размеров частиц приводит к увеличению эффективности колонки (уменьшаются члены А и Сд). Однако одновременно с уменьшением размеров частиц (уменьшением членов А и Се) увеличивается перепад давления на колонке. При использовании слишком малых частиц, с одной стороны, требуется высокое давление для поддержания требуемого расхода газа-носителя, а с другой стороны, высокое давление нарушает гомогенность упаковки колонки. Чаще всего применяются носители с размером частиц 100—200 мкм, который считается оптимальным. [c.188]

Размывание зоны. Хроматографические максимумы, как правило, оказываются шире, чем можно было бы ожидать, исходя лишь из вероятностной природы миграции, которая обусловлена тремя процессами вихревой диффузией, продольной диффузией и массопередачей. Степень влияния этих процессов определяется контролируемыми переменными, такими, как скорость потока, размер частиц наполнителя колонки и толщина стационарного слоя. [c.263]

Размывание зоны, обусловленное вихревой диффузией, объясняется множеством траекторий молекулы при продвижении ее вдоль колонки. Как видно из рис. 29-6, длина этих пробегов различна, следовательно, время пребывания в колонке молекул одного и того же вещества также различно. В результате молекулы растворенного вещества достигают выхода из колонки в некотором интервале времени, что приводит к размыванию полосы элюирования. Вихревая диффузия зависит от однородности наполнителя колонки и размеров частиц, она не зависит от скорости потока. Тщательное заполнение колонки сводит размывание за счет вихревой диффузии к минимуму. [c.263]

Влияние параметров колонки на размывание зоны. Теоретически выведен ряд уравнений, связывающих эффективность колонки, выраженную в единицах высоты, эквивалентной теоретической тарелке, с контролируемыми параметрами, такими, как скорость потока, размер частиц и характеристики наполнителя. Простейшее из них, дающее лишь приблизительное соотношение между скоростью потока и высотой, эквивалентной теоретической тарелке, известно как уравнение Ван-Деемтера [c.264]

Величину А можно связать с размерами частиц, их геометрией и плотностью заполнения колонки стационарной фазой. В первом приближении А не зависит от скорости потока при более глубоком исследовании, однако, обнаружено, что величина А фактически зависит сложным образом и от этого параметра. Размывание полосы за счет вихревой диффузии минимально при аккуратном заполнении колонки небольшими частицами сферической формы. Особое внимание следует обратить на то, чтобы не оставалось открытых каналов. [c.265]

При меньшем размере частиц наблюдается большее размывание полос. Колонки, заполненные однородными частицами, работают более эффективно , обычно в практике используют сорбент с зернением 0,25— 0,5 мм. [c.19]

Таким образом, для уменьшения размывания полосы и увеличения эффективности колонки необходимо равномерное заполнение ее мелкими и близкими по размеру частицами и применение колонок среднего внутреннего диаметра (1—6 мм). [c.39]

Это значит, что заполнение колонок этими носителями значительно труднее и плотность упаковки будет меньше, чем при использовании сферических частиц. Для пористых носителей возможно дополнительное размывание полос за счет каналообразования. При использовании пористых носителей для заполнения высокоэффективных колонок (внутренний диаметр 2—3 мм) размер частиц должен быть 10—15 мкм. [c.73]

Очевидно, что диффузия тем больше, чем больше времени хроматографируемое вещество находится в колонке увеличение V сокращает это время. Эффективность колонки возрастает (Я уменьшается) при заполнении колонки мелкими, близкими по размерам частицами наполнителя (уменьшение т), при использовании подвижных фаз с низкими значениями От и при высокой линейной скорости потока. Нужно отметить, что в ВЖХ размывание полос, связанное с молекулярной диффузией, мало. [c.15]

В газовой хроматографии хелатов металлов в качестве твердого носителя чаще всего используют силанизированные белые диатомитовые носители — хромосорб W, газохром Р, хроматон N и др., а также стеклянные шарики и тефлон. Зерна носителей, как и в жидкостной колоночной хроматографии, сортируют просеиванием, чтобы получить фракцию примерно одного зернения. Используемые в газо-жидкостной хроматографии размеры частиц фракций и диаметры колонок приведены в табл. 13. Чем меньше фракции, тем равномернее набивка колонки и поток между зернами носителя (уменьшение вихревой диффузии) при этом размывание зон минимально. [c.131]

Силикагели КСМ-5 и КСС-2,5 (рис. 12.13,6 и в) отличаются как по удельной поверхности, так и по диаметру пор. Силикагель КСМ-5 с наибольшей 5 значительно сильнее удерживает все углеводороды, селективность его выше, однако степень разделения меньше из-за сильного размывания пиков. Благодаря этому величина Н по фенан-трену на этом силикагеле составляет 9 мм, а на силикагеле КСК-2,5 лишь 1,2 мм (эти опыты были проведены на колонне низкого давления с размерами частиц около 0,05 мм). В табл. 12.2 приведены некоторые данные по удерживанию и селективности на силикагелях различной структуры. [c.266]

Как следует из уравнения (1.15), эффективный коэффициент вихревой диффузии определяется двумя факторами размерами зерен адсорбента и коэффициентом нихр, учитывающим степень равномерности и плотности упаковки. Регулярность набивки, размеры частиц, их форма и изодисперсность могут способствовать уменьшению различий в скоростях потока подвижной фазы и тем самым уменьшению вклада вихревой диффузии в размывание. Таким образом, вихревая диффузия определяется в первую очередь не природой подвижной фазы, а геометрической характеристикой неподвижной фазы. Учитывая обычные размеры зерен в высокоскоростной жидкостно-адсорбционной хроматографии ( з 10 см) линейную скорость подвижной фазы (а—Ю см с- ) и коэффициент молекулярной диффузии в жидкой фазе (5 —10- см -с- ), можно рассчитать примерный вклад вихревой диффузии в ВЭТТ. Он оказывается равным 10 см, т. е. на порядок больше, чем вклад продольной диффузии. [c.72]

Рассматривая размывание в колонке, мы указывали, что эффективность колонки (ВЭТТ) зависит от размера частиц сорбента. В большой степени бурное развитие ВЭЖХ за передние 10-12 лет было обусловлено, во-первых, разработкой способов получения сорбентов с размером частиц от 3 до 10 мкм и с узким фракционным составом, обеспечивающих высокую эффективность при хорошей проницаемости, во-вторых, разработкой способов заполнения этими сорбентами колонок и, в-третьих, разработкой и серийным выпуском жидкостных хроматографов, имеющих рассчитанные на высокие давления насосы, инжекторы и детекторы с кюветами малого объема, способные регистрировать пики малого объема. [c.13]

Скорость движения фронта растворителя Heno rruMHtta, Ее можно изменять, лишь меняя размер частиц материала слоя или тип используемого растворителя. Снижение скорости движения растворителя во время получения хроматограммы приводит к размыванию пятен. Позтому ограннчень длина пройденного расстолния и, следовательно, достигаемое число теоретических тарелок. [c.297]

Рассмотрим вклад каждого процесса в величину Н Вихревая диффузия А зависит от структуры сорбента и изменяется по длине колонки. Полости между частицами наполнителя, через которые тфотекает подвижная фаза, имеют форму капилляров, в которых у стенок и в центре скорость потока различна. Размеры частиц неодинаковы, поэтому различна длина капилляров и соответственно скорость перемещения подвижной фазы по этим капиллярам. Вихревая диффузия — следствие изменения линейной скорости потока подвижной фазы по сравнению с ее средним значением. Размывание зоны за счет неравномерного потока подвижной фазы описывают уравнением [c.277]

В препаративной хроматографии, где важна более высокая емкость, больший размер частиц, большая удельная поверхность, обычно используют полностью пористые насадки. При использовании таких материалов, однако, наиболее вероятно, что некоторые молекулы могут диффундировать достаточно глубоко в частицу матрицы, попасть в ловушку и не выйти наружу за время, достаточное для того, чтобы вместе с оставшимися молекулами зоны образца продвигаться дальше. В лучшем случае это обусловит дополнительное размывание зоны, в худшем — приведет к необратимой адсорбции и загрязнению неподвижной фазы. Для препаративных насадок для ЖХ, изготовленных на силикатной основе, наилучшим компромиссом между размером пор, доступной поверхностью и емкостью образца при разделении малых органических молекул, по-видимому, является <10%—меньше 50А, 50%—больше 80— 90А (см. ниже) удельная поверхность 200—350 м-/г (БЭТ, адсорбция азота) [124]. Этим условиям не отвечают традиционные недорогие с большим размером частиц нерегулярные силикагели, которые использовались в течение многих лет в препаративной ЖХ низкого давления. Эти насадки получали из силикагеля, предназначенного для сушки. Такой силикагель был дешев, производился в больших промышленных масштабах и был оптимизирован для адсорбции воды в большом количестве мелких пор (<50 А) и соответственно имел высокую удельную поверхность (400—700 м /г и выше) [50]. [c.82]

Позднее Беленьким с соавт. [26] была обнаружена макронеоднородность слоя в поперечном сечении, обусловливающая дополнительное размывание пятна в направлении элюирования. Такая неоднородность связана с неодинаковостью размеров частиц сорбента. Наиболее кр> пные частицы попадают на дно слоя, осаждаясь из суспензии сорбента (осаждение происходит до того, как залитая на пластинку суспензия затвердеет). Таким образом, образуется градиент по размерам частиц ёр. Неоднородности не наблюдается, когда пластинки погружают в суспензию или используют сорбенты с очень узким распределением частиц по размерам (см. примеры, показанные на рис. 22). [c.80]

Рнс. 50. Идеальные результаты разделений на тонкослойных пластинках. Пятна по виду напо.мпнают бусы и характеризуются равными разделительными числами 2г - 20. Данные получены на слоях сорбентов с разным размером частиц м прн разных длинах разделяющих участков. При использовании мелкозернистых сорбентов (с са.мым малым размером частиц) размывание пятен обусловлено в основном диффузией молекул. При работе с крупнозернистыми сорбентами преобладающее возда 5ствие оказывают вихревая диффузия и сопротивление массопередаче 1,. - длительность элюирования (секунды). [c.143]

Газ-носитель и хроматографируемые вещества продвигаются по колонке самыми разнообразными путями. В связи с этим "стартовавшие" одновременно молекулы хроматографируемых веществ из колонки в детектор попадают не одновременно. Регистрирующий прибор (са(лописец) зафиксирует размывание пика. Явление размывания пиков при хроматографировании зависит от диаметра колонки, формы и размера частиц наполнителя, плотности упаковки. [c.59]

Из системы для высокоскоростной ВЭЖХ необходимо также устранить все источники внеколоночного размывания пиков, поскольку дисперсии полос разделенных компонентов очень малы вследствие малой длины колонки и малых размеров частиц насадки Рис 7-59 иллюстрирует влияние внеколо- [c.215]

В работе [386] описаны устройство и метод быстрого определения индивидуальных алкилсвинцовых соединений и их суммарного содержания в бензине при комбинировании газового хроматографа и атомно-абсорбционного СФМ, у которого исключена смесительная камера. Хроматографическую колонку из нержавеющей стали длиной 91 см и внутренним диаметром 4,8 мм заполняют порасилем С (водный ассоциат) с размером частиц 147—124 мкм с 10% фазы полиэтиленгликоль ММ 20 000. Носитель предварительно сушат под вакуумом 2 ч при 150 °С, затем смешивают с раствором полиэтиленгликоля в безводном метаноле и растворитель удаляют при нагреве под вакуумом. Зацолненную колонку кондиционируют 2 ч при 250 °С. Рабочая температура колонки 130°С. Скорость потока газа-носителя водорода 120 мл/мин, давление на входе в колонку 140 кПа. Колонку соединяют с горелкой СФМ Вариан Тектрон , модель АА5 короткой трубкой из нержавеющей стали диаметром 1,6 мм. Использована горелка 10 см, у которой сбоку в центральной части просверлено отверстие, в это отверстие вставлен конец трубки, соединяющей колонку с горелкой. Для равномерного распределения потока газа вдоль пламени конец трубки выполнен в Т-образной форме с четырьмя отверстиями диаметром 1,6 мм. Чтобы исключить размывание пиков из-за смешения малых хроматографических фракций с большим объемом газа в смесителе горелки и предотвратить конденсацию соединений свинца на холодных стенках смесителя, трубка с выходными отверстиями помещена вдоль щели и непосредственно под ней. [c.268]

Хотя эти эффекты почти не изучены экспериментально, очевидна, что регул5фность набивки, размера частиц и их формы способствует уменьшению различий в скоростях потока подвижной фазы. Таким образом, вихревая диффузия полностью определяется свойствами неподвижной фазы. Следствием вихревой диффузии является размывание зон вещества, элюируемого через спой с помощью подвижной фазы. Некоторые молекулы вещества попадают в потоки, скорость которых больше, другие - в потоки, скорость которых меньше, чем средняя скорость. Вследствие этого молекулы вещества опережают центр полосы или отстают от него. Кроме того, каждая молекула может также переходить из одного потока в другой. Скорость нового потока, образовавшегося при слиянии двух путей, в весьма малой степени зависит от скоростей исходных потоков. Помимо того, молекула растворенного вещества может диффундировать из одного потока в другой. По этим причинам движущаяся через спой неподрижной фазы молекула то быстро перемещается, то медленно блуждает. [c.41]

При низких скоростях подвижной фазы влияние массопередачи на высоту тарелки для больших молекул выше, чем для маленьких, но в первом случае эффект увеличения скорости подвижной фазы менее выражен. Как следует из теории случайного шага, размывание пика, вызываемое вихревой диффузией, уменьшается с уменьшением размера частиц неподвижной фазы увеличение ширины фракшга дает небольшой эффект. [c.111]

Метод капиллярной хроматографии, разработанный Голэем в 1956—1957 гг. [1], является одним из наиболее выдающихся открытий в газовой хроматографии. Капиллярная хроматография явилась результатом теоретических исследований работы набивных колонок. Голэй, исследуя размывания в набивных колонках, рассматривал эти колонки как связку капиллярных трубок, покрытых неподвижной жидкой фазой, с внутренним диаметром капилляра, близким к размеру частиц носителя. Приближенные теоретические вычисления Голэя показали, что диаметр капилляров, который определяет сопротивление газового потока, Должен приблизительно быть равен ВЭТТ. После экспериментальной проверки обнаружилось значительное расхождение значение ВЭТТ было больше размера зерен. Для проверки теоретических предположений Голэй проверил размывание в пустом длинном капилляре и обнаружил полное соответствие теоретических расчетов экспериментальным результатам. После этих экспериментов, естественно, напрашивалась следующая мысль почему бы в качестве хроматографической колонки не использовать капилляр, на внутреннюю поверхность которого нанесена жидкая фаза Таким образом была открыта капиллярная хроматография. [c.166]

Неравномерность потока подвижной фазы (вихревая диффузия). Скорость потока жидкости через колонку зависит от структуры наполнителя (сорбента) и изменяется по длине колонки. Полости между частицами наполнителя, через которые протекает подвижная фаза, подобны капиллярам, в которых у стенок и в центре скорость потока различна. Поскольку размеры частиц наполнителя не одинаковы, длина этих капилляров различна и скорость перемещения подвижной фазы по ним не одинакова. Некоторые молекулы хроматографируемого вещества перемещаются быстрее, другие медленнее, и, таким образом, вихревая диффузия является следствием изменения линейной скорости потока по сравнению со средним ее значением. Размывание полос за счет неравномерности потока подвижной фазы описывается уравнением [c.14]

Соотношения (2.181), (2.182) показывают, что первые и последние возмущения, распространяющиеся со скоростями Сх и Сг, при выполнении условия устойчивости (2.180) быстро затухают и становятся пренебрежимо малыми на расстояниях с,х и=о Те и С2Х > 7 е. Так как Ху, 1/Те, то характерные расстояния затухания возмущений не зависят от частоты возмущающего сигнала, а определяются только размером частиц, физическими свойствами фаз и обьемной концентращ1ей дисперсной фазы. При х, О эти возмущения становятся пренебрежимо малыми для всех /г>0 в соответствии с упрощенным уравнением описания. Поскольку сигналы, переносимые волнами второго порядка, быстро затухают, основное возмущение переносится кинематической волной. В процессе перемещения основное возмущение диффундирует за счет членов второго порядка в соответствии с уравнением (2.183), что приводит к размыванию волновых фронтов. Характер распространения [c.143]

Обработка воды в ионообменнике является циклическим процессом. В простейшем случае установка состоит из кожуха, в котором находится насадка из ионита, поддерживаемая слоем из отсортированного по размерам частиц гравия иди антрацита. Над насадкой имеется свободное пространство. Обрабатываемая вода, регенерирующие и другие растворы, которые могут применяться в данном процессе, подаются через распределительную систему, находящуюся над насадкой другой распределитель, находящийся внизу, применяется для промывки установки. Конструкция оборудования, предназначенного для проведения ионообменных реакций, имеет очень большое значение для работы ионообхменника (см. статью Джилвуда в этом сборнике, посвященную конструкции аппаратуры). Весьма существенно правильное распределение воды и регенерирующих растворов, а также хорошее промывание ионообменника, при котором не происходило бы размывание насадки и истирание частиц ионита. [c.118]