Теория эквивалентных теоретических тарелок

Понятие теоретической тарелки пришло в хроматографию из теории ректификации, где теоретическая тарелка соответствует определенному участку колонки, в которой пар и жидкость находятся в равновесии. В колоночной хроматографии эффективность работы колонки характеризуется как числом теоретических тарелок, так и высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), которая позволяет сравнивать колонки различной длины. Число теоретических тарелок пропорционально длине колонки. [c.9]

По аналогии с теорией дистилляционных колонн хроматографическая колонка мысленно разбивается на ряд последовательных теоретических ступеней — тарелок, через которые газ проходит периодическими толчками. Предполагается, что за время каждого толчка на тарелках успевает установиться равновесие между подвижной и неподвижной фазами для всех компонентов. Таким образом, хроматографический процесс согласно этой теории многоступенчатый и состоит из большого числа актов адсорбции и десорбции (в ГАХ и ЖАХ) или растворения и испарения (в ГЖХ и ЖЖХ), а сама колонка рассматривается как система, состоящая из совокупности многих ступеней—тарелок. Длина элементарного участка (в сантиметрах) колонки, на которой достигается мгновенное состояние равновесия между концентрацией вещества в подвижной и неподвижной фазах, называется высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), или, попросту, высотой тарелки. Очевидно, существует простая зависимость. [c.47]

Следовательно, можно сделать вывод, что теория эквивалентных тарелок позволяет рассчитать одну из важнейших характеристик хроматографических колонок — высоту эквивалентной теоретической тарелки, т. е. разделительную способность колонки. Чем меньше величина ВЭТТ, тем больше разделительная способность колонки. [c.30]

Наибольшее распространение в неравновесной газовой хроматографии получили теория эквивалентных теоретических тарелок А. Дж. П. Мартина и диффузионно-массообменная теория Дж. Дж. Ван-Деемтера. Последнюю часто называют теорией эффективной диффузии. Обе теории основаны на допущении, что хроматографический процесс протекает в линейной области изотермы адсорбции (в ГАХ) или изотермы распределения (в ГЖХ). Количественной мерой размывания в первом случае является высота Я теоретической тарелки, во втором — эффективный коэффициент диффузии О фф. [c.47]

Химическая природа носителей обсуждается в гл. 5 для устранения собственной адсорбционной активности частичек носителей их подвергают предварительной обработке, методика которой рассматривается в связи с методами обработки носителей экстрагентами (разд. 2.1). В данном разделе обсуждается только проблема стандартизации размера частиц (зерен) носителя. Из теории хроматографии следует, что зернистость носителя влияет на высоту эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ), поскольку размер частичек определяет вихревую диффузию и массонеренос в подвижной фазе [3]. Вихревая диффузия определяется характером движения подвижной фазы в колонке, которая в свою очередь зависит только от структуры упаковки носителя и профиля потока между частичками носителя. Согласно Гиддингсу [3], особенности движения подвижной фазы гораздо больше влияют на уширение зоны по сравнению с другими факторами (за исключением, может быть, диффузии). [c.67]

Таким образом, уравнение (52) связывает эффективный коэффициент диффузии />эфф, выведенный на основании теории скоростей, и Я — высоту, эквивалентную теоретической тарелке. [c.36]

Этот прием—разбивка колонки на тарелки—представляет по существу замену реальных процессов, непрерывно протекающих в хроматографической колонке, эквивалентным по результатам периодическим процессом, также приводящим к размыванию полосы компонента, введенного на первую ступень такой эквивалентной колонки он полезен тем, что позволяет легко получите уравнение, описывающее форму размываемой полосы. Уравнение такого же вида получается и из диффузионно-массообменной теории, что, как будет показано ниже, позволяет связать обе теории и выразить высоту эквивалентной теоретической тарелки в функции скорости потока газа-носителя. [c.576]

Это позволяет легко связать друг с другом эти теории и выразить основную величину, применяемую в теории тарелок,— высоту, эквивалентную теоретической тарелке Н,— через эффективный коэффициент диффузии Оэфф, а следовательно, через скорость и потока подвижной фазы. [c.35]

Размеры колонки (длина и внутренний диаметр) также должны быть выбраны оптимальными. Выбор размеров колонки зависит от сложности анализируемой смеси. Теоретически наилучшее разделение будет достигнуто на колонках большой длины и малого диаметра. Для оценки эффективности колонки используют понятие теоретической тарелки , которое взято из теории дистилляции. Согласно этой теории, вся колонка состоит из ряда равновесных зон, т. е. теоретических тарелок. Эффективность колонки выражается числом теоретических колонок или высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ). Эти две величины связаны уравнением [c.51]

Теория теоретических тарелок. Рассмотрим хроматографический процесс с точки зрения теории теоретических тарелок. Хроматографическая колонка мысленно разбивается на ряд последовательных теоретических ступеней — тарелок. Движение газа рассматривают как последовательность периодических толчков. Предполагается, что за время каждого толчка на тарелках успевает установиться равновесие между ПФ и НФ для всех компонентов. Длина элементарного участка колонки (в см), па которой достигается состояние равновесия между концентрацией вещества в ПФ и НФ, называется высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ) [c.334]

Из рассмотренного следует, что теория тарелок позволяет рассчитывать одну из важнейших характеристик хроматографических колонок — высоту эквивалентной теоретической тарелки, или, иными словами, разделительную способность колонки. [c.145]

Для сравнения эффективности различных колонок удобно пользоваться величиной ВЭТТ — высотой, эквивалентной теоретической тарелке, которая равна длине колонки, деленной на п. Сравнение результатов двух теорий приводит к выражению [c.517]

Согласно теории скоростей, зависимость высоты, эквивалентной теоретической тарелке Н), от линейной [c.32]

Теория теоретических тарелок — общий метод описания многостадийных процессов. Представление о теоретической тарелке взято из теории дистилляции. В дистилляции разделение происходит на отдельных ступенях, на которых осуществляется равновесие между фазами, затем фазы разделяют. Каждая такая ступень называется теоретической ступенью или теоретической тарелкой. В хроматографической колонке, заполненной сорбентом, одна из фаз находится в непрерывном движении и полное равновесие иногда сразу не достигается. В таких случаях длина слоя, на котором достигается равновесие между двумя фазами, условно называется высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ). [c.39]

Теория тарелок формальна и основана на сравнении хроматографического процесса со ступенчатым разделением, каким является, например, дистилляция. Значение высоты, эквивалентной теоретической тарелке, и число тарелок не могут служить характеристикой четкости хроматографического разделения веществ, как это предлагалось многими исследователями. Указанные величины являются лишь мерой расширения полосы и не учитывают того, что основа хроматографического разделения — разность скоростей движения различных компонентов пробы вдоль колонки, обусловленная выбором сорбента. Естественно, [c.48]

Теория тарелок является формальной и основана на сравнении хроматографического процесса со ступенчатым разделением каким является, например, дистилляция. Значения высоты, эквивалентной теоретической тарелке, и число тарелок не могут служить характеристикой четкости хроматографического разделения веществ, как это предлагалось многими исследователями, Указанные величины являются, лишь мерой расширения полосы и не учитывают того, что основа хроматографического разделения — разность скоростей движения различных компонентов пробы вдоль колонки, обусловленная выбором сорбента. Совершенно естественно, что две колонки с одинаковым числом теоретических тарелок могут обеспечить различное качество разделения компонентов в зависимости от того, насколько удачно выбран сорбент, [c.42]

При помощи теории тарелок можно вычислить ЧТТ в данной системе. Из этого числа и из длины колонки находят высоту, эквивалентную теоретической тарелке (ВЭТТ). В теории скоростей существует зависимость между ВЭТТ и действительными явлениями, происходящими в хроматографической колонке. Сочетание теории тарелок и теории скоростей дает возможность приступить по крайней мере к качественному, а иногда даже количественному обсуждению многих параметров, играющих важную роль в газо-жидкостной распределительной хроматографии (ГЖРХ). [c.45]

Теория тарелок формальна и основана на сравнении хроматогра-фического процесса со ступенчатым разделением, каким является, например, дистилляция. Значения высоты, эквивалентной теоретической тарелке, и число тарелок не могут служить характеристикой [c.47]

Проведем рассмотрение, используя основы теории высоты локальной тарелки, эквивалентной теоретической тарелке Н х). В случае постоянного давления величина Н х) определяется следующим образом [11] [c.15]

Кинетическая теория хроматографии основное внимание уделяет кинетике процесса, связывая высоту, эквивалентную теоретической тарелке, с процессами диффузии, медленным установлением равновесия и неравномерностью процесса. Высота, эквивалентная теоретической тарелке, связана со скоростью потока уравнением Ван-Деемтера [c.324]

II. Методы с применением основ теории массообменных процессов [81, 90, 91]. При расчете ионообменных реакторов по этим методам используют такие понятия равновесной теории массопереноса, как теоретическая ступень изменения концентрации , число единиц переноса . На практике эти методы сводятся, в основном, к нахождению высоты эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ) или высоты единицы переноса (ВЕП). При этом влияние основных параметров процесса описывается, как правило, с помощью полуэмпирических критериальных уравнений, включающих усредненный по времени коэффициент массопереноса, а также усредненную движущую силу процесса. Необходимо также знать вид равновесной зависимости и рабочей кривой, характеризующей процесс. [c.95]

Эффективность колонки. По кинетической теории эффективность колонки выражается высотой, эквивалентной теоретической тарелке, Н. которая определяется следующим образом [c.262]

A. А. Жуховицкий, исходя из кинетической теории хроматографии, вывел для высоты эквивалентной теоретической тарелки уравнение [c.16]

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]

Общей теорией для описания многостадийных процессов является теория теоретических тарелок. Она первоначально была предложена для описания процесса дистилляции, а затем распространена и на хроматографические системы. Рассчитывая число теоретических тарелок по формуле (2), сравнивают ширину пика со временем пребывания (/д) компонента в колонке. В эффективной колонке размывание полос небольшое, и пики получаются узкими. Число тарелок пропорционально длине колонки. Обычно эффективность колонки характеризуется величиной Н, которая называется высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ) [c.14]

Высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ). Выше указывалось, что, согласно теории эквивалентных тарелок, смесь разделяемых веществ поступает в колонку прерывными порциями-Однако в реальных условиях разделяемые вещества непрерывно движутся вдоль колонки с газом-носителем- Поэтому полное равновесие определенного компонента в какой-либо определенной точке колонки достигнуто быть не может. Можно только рассчитать длину участка колонки или так называемую высоту теоретической тарелки, на которой устанавливается мгновенное состояние равновесия концентраций вещества между подвижной и неподвижной фазами. Длина участка колонки, па котором разделение вещества будет эквивалентно одной теоретической тарелке, называется высотой, эквивалентной теоретической тарелке ВЭТТ. Эту величину можно рассчитать по формуле [c.66]

Размывание хроматографической полосы и его физические причины. Главные направления в развитии теории неравновесной хроматографии теория тарелок и теория эффективной диффузии. Различие между этими теориями. Форма выходной кривой в неравновесной хроматографии при идеальной изотерме. Теория тарелок. Понятие об эффективности хроматографической колонки с точки зрения теории тарелок. Уравнение материального баланса и уравнение хроматографической кривай в теории тарелок. [Иирина хроматографического пика на разных его высотах. Высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ). Способы определения числа теоретических тарелок. [c.296]

Классииескал теорил хромаяюграфии рассматривает процесс хроматографического разделения как результат совокупности дискретных актов распределения в колонке в целом. Мартин и Синг (Нобелевские лауреаты 1952 г.) ввели < понятия высоты тарелки (т. е. высоты, эквивалентной теоретической тарелке, ВЭТТ) и числа теоретических тарелок. Предполагается, что на каждой теоретической тарелке устанавливается равновесие для вещества между подвижной и неподвижной фазами. Если вещество движется по колонке, это означает, что происходит последовательный переход от одного акта разделения или одного равновесия к другому. [c.236]

Распределительная хроматография, которая для этой цели и с таким эффектом использовалась Мартином и Сйнджем, принципиально может рассматриваться как своеобразный вариант противоточной экстракции, при проведении которой экстрагируемое соединение распределяется между двумя жидкими фазами, одна из которых закреплена на твердом носителе (этой фазой в методике с обращенными фазами является менее полярная жидкость), в то время как другая движется в заданном направлении. Имеется ряд теоретических подходов к исследованию процессов, происходящих в колонке при распределительной хроматографии [1—4а] они основаны на концепциях дистилляционного процесса. Хроматографическая колонка условно разбивается на ряд секций, сравнимых с гипотетическими дистилляционными тарелками, и предполагается, что каждая тарелка эквивалентна одному экстракционному сосуду одноступенчатого процесса. По мере проведения процесса вещество распределяется между двумя фазами и подвижная фаза, содержащая это вещество, переносит его с одной тарелки на другую. Теория хроматографического процесса, основанная на этой концепции, очевидно, очень близка к теории противоточного распределения Крейга. Однако, если в прерывном процессе, осуществляемом на аппарате Крейга, может достигаться истинное равновесие, то в колоночной распределительной хроматографии достичь равновесия на каждой тарелке практически невозможно. Для того чтобы обойти это осложнение, Мартин дал другое определение тарелки в хроматографии. Следуя Мартину, можно определить хроматографическую тарелку как слой, в котором отношение усредненных концентраций распределяющегося вещества в неподвижной фазе и в элюате, вытекающем из этого слоя, соответствует отношению, достигаемому при равновесии в системе. Высота тарелки обозначается как высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ). [c.32]

Кинетические свойства веществ определяются с помощью уравнения высоты, эквивалентной теоретической тарелке. В настоящее время наиболее обоснованной теорией размытия в наса-дочной колонке считается сопряженная модель Гиддингса [78], дополненная представлениями о внешнедиффузионной массо-передаче, развитыми Жуховицким [4]. Высота, эквивалентная теоретической тарелке, [c.19]

Метод ионообменной хроматографии в настоящее время широко используется для получения чистых препаратов редкоземельных элементов (РЗЭ) [1—4]. Известно большое число различных методик хроматографического разделения смесей РЗЭ, но многие из них носят эмпирический характер. Наряду с этим в литературе имеется ряд сообщений, посвященных выбору условий хроматографического разделения смесей. Мейер и Тонкине [5] использовали теорию тарелок для описания процесса элюирования РЗЭ раствором лимонной кислоты теоретические кривые вымывания совпали с опытными. Метод расчета применим также для определения чистоты РЗЭ, разделяемых при помощи процесса элюирования. Корниш [6], используя выражение, данное Глюкауфом для высоты, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), применил теорию тарелок для предсказания условий разделения смесей ряда элементов. В работах Масловой, Назарова и Чмутова [7,8] была рассчитана величина ВЭТТ для процесса вымывания церия раствором молочной кислоты, что дало возможность произвести расчет кривой элюирования и установить условия получения элемента с заданной степенью чистоты. В работе тех же авторов [8] на примере разделения церия и прометия молочной и пирофосфорной кислотами был проведен расчет процесса градиентного элюирования РЗЭ, с использованием теории Фрейлинга. Расчет удовлетворительно совпадает с экспериментальными данными. В работах Еловича и сотр. [9—12] получено выражение для расчета процесса разделения близких по свойствам элементов. На примере разделения трансурановых элементов при помощи ЭДТА показано решающее значение комплексообразования по сравнению с обычным ионным обменом. В работах Материной, Сафоновой и Чмутова[13] рассмотрена возможность применения фронтального анализа в ионообменной комплексообразовательной хроматографии. Авторы изучали процесс комплексообразования в зависимости от pH среды. Маторина [14] изучила зависимость равновесного коэффициента разделения от pH [c.170]

С позиций теории массопереноса высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ) представляет собой количественную меру отклонения системы от равновесия теория массопереноса позволяет связать ВЭТТ с диаметром зерна, скоростью течения раствора и коэффициентом распределения, а также вывести соотношение между высотой тарелки и шириной хроматографической зоны. Хотя трудно рассчитать высоту тарелки а priori без учета коэффициентов диффузии и других факторов, вроде неравномерности упаковки, высоту тарелки можно рассчитать из ширины зоны и затем использовать ее как количественную меру разделительной способности колонки для выбора условий хроматографического опыта, обеспечивающих заданную степень разделения. Примеры таких расчетов приводятся в цитируемой литера-турге. [c.168]

В уравнении (2.4) Д - интервал времени между началом и концом элюирования зоны при скорости потока газа-носителя и, измеренной на выходе из колонки ДК — соответствующий объем. Величина Аг может быть записана как AL/uj = А1 [ + к)/и. УЬ теории теоретических тарелок [25] следует, что АЬ = 4( 1) , где Я - высота, эквивалентная теоретической тарелке. Кроме того, ф может быть выражено как еттр . где е - общая пористость сорбента в колонке и р -внутренний радиус пустой колонки. Отсюда уравнение (2.4) может быть преобразовано в форму [c.14]

Теории, основанные на концепции теоретических тарелок, предполагают, что все протекаюшие в колонке процессы могут рассматриваться как взаимно независимые. Это предположение чаще всего справедливо, если скорость результирующего процесса определяет один из процессов. Однако обычно протекающие в колонке процессы влияют друг на друга, и это отражено в уравнении, выведенном для определения высоты, эквивалентной теоретической тарелке. Хотя Гиддингс [25] показал, что в некоторых случаях необходимо включать члены, характеризующие влияние вихревой диффузии и массопереноса в газовой фазе в один член уравнения, Вичар и Новак [89] показали зависимость массопереноса в жидкой фазе от массопереноса в газовой фазе. В качестве примера мы приведем уравнение Гиддингса [25], которым следует пользоваться при высоких скоростях потока газа-носителя [c.165]

Жидкостная адсорбционная хроматография основана на теории адсорбции из раствора. Адсорбционное равновесие между раствором и адсорбентом подчиняется уравнению изотермы адсорбции Лэнгмюра (17.1), в области разбавленных растворов изотерма линейна (17.2). Селективность адсорбции зависит от природы сил взаимодействия между адсорбирующимся веще-ство 1 и адсорбентом. Эффективность хроматографической колонки зависит, главным образом, от процессов диффузии и мас-сопередачи в обеих фазах и определяется, как и в газовой хроматографии, высотой эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ) Я. С линейной скоростью подвижной фазы и и некоторыми другими величинами ВЭТТ связана уравнением [c.339]

Важной характеристикой в ТСХ является число разделений, которое определяется числом веществ, полностью разделенных в пределах Д/=0-ь1 в случае, когда условия разделения постоянны (отсутствует градиент свойств хроматографической системы). Число разделений пропорционально числу теоретических тарелок где к — коэффициент пропорциональности. Ширина получаемого при сканировании пика Ъ связана с N соотношением Высота Н, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ), определяется отношением длины хроматографической системы к числу теоретических тарелок. Более подробно теория теоретических тарелок применительно к ТСХ освещена Гайссом [4]. [c.12]

Корниш [7], используя выражение, данное Глюкауфом для высоты, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), успешно применил теорию тарелок для предсказания условий разделения ряда элементов. [c.98]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология