Сорбционные процессы в хроматографической колонке

СОРБЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ КОЛОНКЕ [c.36]

Хроматографический метод, предложенный русским ученым М. С. Цветом в 1903 г., основан на использовании сорбционных процессов в динамических условиях. В простейшем виде эти условия создаются при прохождении потока смеси газов, паров, жидкостей или раствора через колонку, содержащую слой зерненого сорбента. [c.275]

Первая глава книги Закономерности сорбционных явлений, используемые для теоретического обоснования хроматографического метода посвящена рассмотрению механизма хроматографических процессов в колонках с адсорбентами, и, строго говоря, относится преимущественно к адсорбционной хроматографии, которая как самостоятельный метод в книге не рассматривается ввиду ограниченного применения в анализе неорганических веществ. Рассмотрение адсорбционно-хроматографических законо- [c.3]

Современные теоретические представления о механизме хроматографических процессов в колонках или в тонких слоях (в том числе и на бумаге) возникли при рассмотрении адсорбционно-хроматографических закономерностей, открытых М. С. Цветом. По мере открытия новых хроматографических явлений, известные ранее закономерности в той или иной мере использовались для теоретической интерпретации наблюдений в области ионообменной, распределительной, осадочной и других разновидностей хроматографии. Такая преемственность в формировании теоретических концепций влечет за собой необходимость при обсуждений различных по механизму процессов хроматографии, объединяемых наименованием сорбционные процессы , исходить из сложившихся теоретических представлений об адсорбционно-хроматографических закономерностях и явлениях [5, 61. Это обстоятельство принято во внимание при изложении теоретических основ хроматографии как метода разделения гомогенных смесей (гл. I). Однако рассматривать здесь более подробно метод адсорбционной хроматографии нет оснований ввиду его ограниченного применения в анализе неорганических соединений. [c.10]

Хроматографический метод является физико-химическим методом разделения компонентов сложных смесей газов, паров, жидкостей или растворенных веществ и основан на использовании сорбционных процессов в динамических условиях. В простейшем виде эти условия осуществляются при прохождении раствора, содержащего разделяемые вещества, через колонку со слоем сорбента. Вследствие различной сорбируемости компонентов смеси происходит их разделение по длине колонки за счет многократного повторения элементарных актов сорбции и десорбции. [c.3]

Жидкостная хроматография (ЖХ) — наиболее интенсивно развивающийся инструментальный вариант хроматографии, используемый для исследования и анализа различных простых и сложных смесей тяжелых органических и биологически активных соединений, а также полимерных композиций. Ее успехи обусловлены созданием новых типов сорбционных материалов, обеспечивающих реализацию разнообразных видов межмолекулярных взаимодействий, освоением методов приготовления высокоэффективных хроматографических колонок и развитием систем инструментального обеспечения всего процесса, включая детектирование и обработку результатов измерений. [c.225]

Поскольку неподвижная жидкая фаза наносится на поверхность твердого носителя (стенки капиллярной колонки), хроматографический процесс зависит не только от распределения газ — жидкость, но и от других сорбционных процессов, в частности— от адсорбции на поверхностях раздела газ — жидкость и жидкость — твердое тело. Поэтому в первой части справочника приведены основные принципы учета всех сорбционных процессов в газохроматографической колонке, рекомендации для создания колонок с воспроизводимыми характеристиками избирательности и эффективности. Этот же материал поможет читателю критически оценивать опубликованные величины удерживания, воспроизводить их в лаборатории. [c.8]

Успехи газовой хроматографии как метода разделения смесей привели к необходимости детального изучения теоретических основ процесса сорбции анализируемых веществ неподвижной фазой и закономерностей размытия зон в хроматографической колонке, поскольку без установления корреляций между условиями проведения процесса и параметрами получаемых пиков практически невозможен существенный прогресс в области как качественного, так и количественного анализа. Однако установление этих корреляций привело и к обратному эффекту, носко.льку стало совершенно очевидным, что газовая хроматография может служить не только целью, но и средством изучения сорбционных характеристик, диффузии молекул, а также ряда других физикохимических свойств н идких, газообразных и твердых веществ. [c.5]

При введении в хроматографическую колонку пробы с концентрацией примеси Спр объем пробы вследствие сорбции уменьшается в Го раз и соответственно повышается концентрация. В процессе элюирования ввиду размытия хроматографической полосы концентрация компонента в максимуме Смаке убывает обратно пропорционально квадратному корню из длины сорбционного слоя Ь (при отсутствии перегрузки) и в конце колонки становится равной [c.239]

Кинетическая или неравновесная теория элютивной хроматографии была развита, с одной стороны, на основе приближенного метода послойного расчета [15, 16], с другой — путем более строгого учета скорости установления сорбционного равновесия [17—21]. В первом случав хроматографический процесс рассматривался как сочетание процесса переноса вещества из одного слоя колонки в другой без явления сорбции—десорбции и следующего за ним сорбционного процесса в отсутствие переноса раствора вдоль колонки. Для расчета перераспределения вещества на каждой ступени в колонки использовались уравнения изотермы адсорбции, ионного обмена или закон распределения вещества [c.77]

Во фронтальной хроматографии анализируемую смесь исходного состава или разбавленную газом-носителем непрерывно вводят в хроматографическую колонку. Отдельные компоненты распределяются между подвижной и неподвижной фазами время их удерживания пропорционально их сорбционным свойствам. Элюируемые компоненты на дифференциальной хроматограмме соответствуют отдельным ступеням. Первая ступень отвечает чистому первому компоненту, вторая — смеси первого и второго компонентов, третья — смеси первого, второго и третьего компонентов и т. д. в порядке возрастания их сорбционной способности. Этот процесс длится до тех пор, пока из колонки не выйдет смесь исходного состава. Высота ступени чистого компонента пропорциональна его количеству. [c.24]

Для качественного анализа необходимо, чтобы параметр удерживания был однозначно связан с сорбционными свойствами исследуемого вещества. Для количественного анализа требуется, чтобы зарегистрированные пики были достаточно хорошо отделены друг от друга и измеряемые параметры этих пиков (площадь 5 или высота Н) адекватно характеризовали содержание индивидуальных веществ в анализируемой смеси. При анализе веществ химически инертных эти задачи решаются во многих случаях сравнительно просто. Если же мы имеем дело с веществами, подверженными различным химическим превращениям, то возникает опасение, что результаты хроматографического анализа могут быть искажены вследствие этих превращений. Следует иметь в виду, что при анализе нестабильных и реакционноспособных соединений искажения в анализе могут быть вызваны подготовкой пробы, отбором пробы, вводом ее в дозатор, процессами в колонке, до детектора и в детекторе. В этой главе будут рассматриваться только процессы, происходящие в хроматографической колонке. [c.9]

Хроматографический метод принципиально основан на разделении отдельных составляющих многокомпонентных смесей. Главной особенностью хроматографического метода анализа (см. книга 1, гл. III, 10) является избирательное поглощение (сорбция) определяемых компонентов анализируемой смеси различными сорбентами. Метод основан на использовании сорбционных процессов в динамических условиях. В простейшем виде эти условия создаются при прохождении потока смеси газов, паров, жидкостей или раствора через колонку, содержащую слой зерненого сорбента. При движении смеси через сорбент происходит многократное повторение процессов, обусловливающих разделение компонентов. [c.294]

Однако решающим фактором, определяющим поведение вещества в хроматографической колонке, является, несомненно, природа его взаимодействия с сорбентом [3]. Количественное описание динамики сорбции веществ представляет собою весьма сложную задачу. Как показано в работах ряда авторов [4, 5, 6—9], процесс сорбции вещества в динамических условиях, при установлении мгновенного сорбционного равновесия в отсутствии продольной диффузии, описывается следующей системой уравнений [c.92]

Другим примером плодотворного воздействия физических факторов на динамику сорбционного процесса является хроматермография, также представленная в данном сборнике. Как известно, оригинальность этого метода заключается в наложении и смещении теплового поля вдоль колонки, шихта которой уже содержит сорбированное вещество или компоненты смеси. При этом имеют место деформация зон, их сжатие при продвижении к выходному концу колонки и изменение формы кривой распределения концентрации вещества в зоне. Все это ведет к главной цели хроматографического метода — улучшению разрешающей способности колонки. Хроматография представляет также большую ценность как препаративный метод. [c.7]

Задача общей количественной теории динамики сорбции и хроматографии сводится к установлению самых общих закономерностей распределения веществ в сорбционных, хроматографических колонках в процессе динамической сорбции независимо от конкретных физико-химических механизмов сорбции. С этой целью составляются в общем виде системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс динамики сорбции, и даются общие решения этих уравнений. Анализ полученных решений позволил сформулировать ряд общих закономерностей динамики сорбции и хроматографии, а также позволил систематизировать эти закономерности [4, 5, 7—12]. Результаты работ в области общей теории динамики сорбции и хроматографии обобщены в монографии автора [5, 13, 14]. [c.80]

Радиохроматографический метод исследования сорбционных процессов основан на регистрации хроматографического (динамического) распределения веществ с помощью метода радиоактивных индикаторов. Одно из важных преимуществ метода — возможность прослеживания за движением и распределением веществ не только на выходе колонки, но и непосредственно в колонке (колоночные радиохроматограммы). [c.82]

Исходя из этой предпосылки, элементарный сорбционный процесс распределения веществ между неподвижной и подвижной фазами в любом бесконечно малом слое хроматографической колонки описывается следующей системой дифференциальных уравнений [c.5]

Для построения теории хроматографии, несомненно, должна быть взята соответствующая, правильно отражающая природу сорбционного процесса система уравнений кинетики сорбции. Выбор такой системы уравнений кинетики сорбции должен быть основан не только на правильных теоретических предпосылках, но и на надежных экспериментальных данных. Однако в области изучения законов кинетики сорбции одного или двух веществ имеющихся экспериментальных данных явно недостаточно, а кинетика сорбции смесей мало изучена. Лучше теоретически и экспериментально изучена статика сорбции. Поэтому не случайно, что в первых попытках разработки теории хроматографии [1—7] допускалось, что установление сорбционного равновесия в хроматографической колонке происходит мгновенно. [c.6]

Исходя из кинетических соображений, хроматографическую колонку можно представить как совокупность некоторого большого числа элементарных конечных слоев сорбента, а сам процесс динамической сорбции — как прерывный, скачкообразный процесс. Ширина (или толщина) элементарного слоя будет определяться средним расстоянием между двумя соседними сорбционными центрами, расположенными вдоль сорбционной колонки. Иначе говоря, число элементарных слоев иа единицу длины колонки будет равно средней линейной плотности сорбционных центров. Так, например, в 1 см ионообменной смолы содержится около 10 обменных ионов. Следовательно, на 1 см длины колонки будет приходиться примерно 10 сорбционных центров. [c.8]

Если допустить, что во время прохождения веществ через хроматографическую колонку между сорбентом и веществами устанавливается мгновенно сорбционное равновесие, то и в этом предельном случае нельзя ожидать образования резких границ между зонами фронты и границы между зонами должны быть всегда несколько размытыми. Характер кривых распределения веществ в хроматографических колонках, профиль фронтов, ширина переходных областей между зонами будут зависеть прежде всего от вида изотерм сорбции. Если колонка работает в условиях, близких к равновесным, то полнота хроматографического разделения смеси веществ будет определяться исключительно различиями в константах уравнений изотерм сорбции. Распределение веществ между сорбентом и подвижной фазой в каждом элементарном слое может быть легко рассчитано, если известны изотермы сорбции. Процесс динамики сорбции будет представлять собой перенос мгновенных равновесных концентраций веществ в подвижной фазе из каждого предыдущего слоя в каждый последующий. Сравнение экспериментальных кривых распределения веществ в хроматографических колонках и теоретических кривых, рассчитанных для колонок с различным числом слоев, показывает, что ширина элементарного слоя, в зависимости от типа сорбции и структуры сорбента, колеблется в широких пределах — от 10 до 1 см. [c.8]

Таким образом, как и следовало ожидать, в реальных хроматографических колонках лишь только часть (часто весьма незначительная) сорбционных центров, встречающихся на пути частицы, участвует в динамике сорбционного процесса. [c.8]

Хроматографическое разделение возможно только в том случае, если компоненты образца будут растворяться в подвижной фазе и будут взаимодействовать с неподвижной фазой. В основе этого взаимодействия лежат сорбционные процессы, а именно процессы абсорбции или адсорбции и обратные им процессы десорбции. Чем больше сродство компонентов пробы к неподвижной фазе и чем меньше к подвижной, тем медленнее опп будут двигаться по колонке и тем дольше в ней удерживаться. [c.73]

Хроматографический фронт в процессе движения вдоль колонки в каждый момент времени обладает совершенно определенным профилем концентраций. Если этот профиль не изменяется, то все концентрации движутся с одинаковой скоростью и мы говорим о стационарном фронте . Такой фронт может образоваться только в том случае, когда непрерывное размывание, вызванное диффузией или медленностью установления сорбционного равновесия, уравновешивается каким-либо обратным эффектом. Так, происходящее в результате сорбции уменьшение линейной скорости потока внутри фронта от до / / оказывает воздействие, увеличивающее крутизну фронта. [c.427]

Несмотря на то, что ионообменные процессы были открыты еще в 60-х годах XIX в., иониты в хроматографических опытах (ионообменная хроматография) начали применять лишь в конце 30-х годов нашего столетия и особенно интенсивно — с момента развития работ в области атомной энергетики для анализа и выделения продуктов ядерных реакций [13]. В 40-х годах были предложены распределительная и осадочная хроматографии— процессы, связанные с использованием сорбентов, пропитанных раствором (распределительная) или химически-активным веществом, дающим осадки с компонентами смеси (осадочная). В 50-х годах были предложены газо-жидкостная хроматография [14] и ее вариант — хроматография капиллярная [15] и, наконец, сравнительно недавно — так называемая тонкослойная хроматография (см., например, [16]), отличающаяся не механизмом сорбционного процесса, а способом использования сорбента опыт проводится не па колонках сорбента, а в тонком слое измельченных веществ самой различной природы. Особый интерес для определения микропримесей представляет вакантная хроматография [17], в которой в анализируемую смесь, циркулирующую через сорбент, вводится порция растворителя или газа-носителя. [c.316]

ТОЛЩ, слагающих нефтегазоносные провинщш. Конкретные представления об этих характеристиках ограничиваются единичными определениями сорбционных свойств некоторых пород по отношению к отдельным, случайно выбранным ингредиентам вещества нефтей, и общими соображениями о том, что толща осадочных пород представляет собой гигантскую природ-н>то хроматографическую колонку, способную фракционировать любые растворы, в том числе и нефть. Правда, некоторые исследователи [Жузе, Сафронова, 1967] недооценивают эту способность у осадочных пород, полагая, что все сорбционные центры минеральной части пород уже загружены сорбированными солями и растворами со времени осад-конакопления. Осадки, превратившись в породу, уже не имеют существенного значения как сорбенты для мигрирующих через них компонентов вещества нефтей. Однако это лишь умозрительное заключение, выдвигавшееся, по-видимому, в порядке оправдания экспериментов, моделирующих процессы миграции углеводородов без учета влияния среды, представленной осадочными породами. [c.27]

Высокая точность измерения, необходимая в элементном анализе, может быть достигнута при условии высокой стабильности всех параметров эксперимента (скорость газа-носителя, температура, напряжение питания детектора и т. д.). Хроматографический анализ продуктов реакции проводят двумя методами элюент-ным (большинство работ и коммерческих приборов) и фронтальным, разработанным Резлом и Янаком [3, 8]. Фронтальный метод [3, 8] имеет следующие преимущества сигнал катарометра от ступенчатой хроматографической зоны прямо пропорционален концентрации вещества в одном опыте, используя сорбционный и десорб-ционный процессы, можно провести два измерения концентраций. Простые продукты окисления анализируемого вещества в методе Резла — Янака разбавляются газом-носителем в цилиндрической камере с поршнем и после установления равновесия смесь продуктов выдавливается поршнем цилиндра в хроматографическую колонку и затем в детектор, который фиксирует фронтальную хроматограмму, затем в колонку подают чистый газ-носитель и детектор фиксирует десорбционную часть фронтальной хроматограммы. На основе сочетания хи-мико-деструкционного и фронтально-хроматографиче-ского методов разработан оригинальный коммерческий прибор для элементного анализа [3]. [c.189]

Определение максимального ЭЛЮЦИОННОГО объема пу акс инертной со- тавной части анализируемого объема, участвующей в вымывании газоных компонентов в приборе и заменяющей движение фронта газа-носителя с целью оценки активности сорбционных процессов в результате относительного замедления сорбируемых компонентов, производили путем определения содержания метана поступившие в прибор 200 мл кислорода с примесью 0,001 мл метана подвергали непосредственному анализу до прохождения хроматографической колонки. Объем с максимальной концентрацией определяемого метана Омакс в сочетании со свободным пространством хроматографической колонки v п осушителя О представляет собой искомую величину Ломакс [c.327]

Наибольшее значение сорбционный метод очистки стрептомицина на пермутите приобретает в виде истинного хроматографического процесса, в котором стрептомицин отделяется от примесей по мере перемещения по колонке. Значение пермутита для такого процесса исключительно велико, так как пермутит является идеально обратимым по отношению к стрептомицину сорбентом. Деформирование границ зон ионов при сорбции и элюции стрептомицина на перму-титовой колонке определяется прежде всего равновесной теорией [19, 20], изложенной в главе I. Приведенные в табл. 8 результаты показывают, что возможно осуществить динамические процессы сорбции и десорбции стрептомицина на колонке из пермутита, используя ионы натрия как в качестве катионов, насыщающих пермутит перед сорбционным процессом, так и в качестве элюирующего агента. [c.115]

Газо-жидкостный хроматографический анализ осуществляют преимущественно в виде проявительиого варианта. Для разделения веществ этим способом используют колонки, заполненные неподвижной фазой — твердым инертным адсорбентом-носителем. На твердый носитель наносят тонким слоем жидкую нелетучую фазу. Носитель не должен адсорбировать анализируемые вещества сквозь пленку нанесенной жидкости. Таким образом, он не участвует непосредственно в сорбционном процессе, а служит для создания большой поверхности неподвижной жидкой фазы. Разделение компонентов, следовательно, зависит от растворимости в неподвижной фазе, а не от адсорбционных свойств. Исследуемые вещества вводят в колонку, которую продувают газом-носителем (СОг, N2, Нг, Аг, Не), свободным от кислорода и примесей, не адсорбируемым и не растворимым неподвижной фазой. Таким образом, газ выполняет функцию подвижной фазы. В процессе хроматографии устанавливают постоянную скорость потока газа 0,3—10 л/час. Разделение смеси происходит при его движении по колонке. Компоненты смеси выделяются из колонки вместе с газом-носи-телем в порядке возрастания температуры кипения вещества или увеличения склонности к образованию водородной связи с жидкой фазой. Обнаружение и определение концентрации выделяющихся веществ [c.56]

Если через слой сорбента пропустить смесь веществ с различными сорбционными взаимодействиями, то в силу этих различий скорости передвил< ения их вдоль колонки будут также различными. Этот процесс приводит в конце концов к разделению смеси веществ на хроматографической колонке, т. е. к образованию адсорбционных хроматограмм. Такой вид хроматографии и будет называться адсорбционной хроматографией. [c.63]

Наконец, следует остановиться на возмолшости грубых ошибок, обусловленных сорбционными и гидродинамическими факторами. Так, адсорбция полярных соедниепий на активных центрах твердого носителя приводит к отсутствию на хроматограмме пиков сложных эфиров и спиртов [34] (сорбент — хромосорб V/ с апиезо-пом Ь). аминов [35] (полиэтиленгликоль на разных носителях). При анализе аминов [36] и н ирных кис.лот [37] наблюдаются равновесные процессы. Для ироведепия определений необходимо предварительно удалить ранее сорбированные веш,ества многократным вводом растворителя, а затем кондиционировать хроматографическую колонку, пропуская несколько проб исследуемой смеси для насыщения активных центров. [c.193]

Хроматографическое разделение можно проводить в стеклянных или пластмассовых колонках (этот способ называется колоночной хроматографией). Колонки заполняют поглотителем и пропускают через нее смесь исследуемых веществ. Эта смесь может находиться в газовой фазе (газовая хроматография) или в жидкости (жидкостная хроматография). В качестве поглотителей используют адсорбенты обычного типа и твердые материалы, на поверхность которых специальными методами наносят тонкую пленку жидкости. Иногда поглотителями служат такие материалы, с которьми разделяемые соединения способны образовывать нестойкие химические соединения. Следовательно, хроматографическое разделение веществ может сопровождаться всеми типами сорбционных процессов адсорбцией, хемосорбцией и абсорбцией. [c.83]

Следует учитывать, что в хроматографической колонке часто одновременно протекают самые разнообразные сорбционные процессы, а также сопутствуюхцие процессы несорбционпого характера. Все же можно создать такие условия опыта, при которых вещества будут сорбироваться только по одному типу, характеризующемуся определенным уравнением сорбции в этом случае хроматографическое разделение веществ возможно только при условии наличия количественных различий в константах сорбции для разделяемых веществ. [c.18]

В настоящее время хроматографический метод широко применяют для разделения смесей любой природы, что объясняется независимостью этого метода от механизма сорбционного акта. Как оказалось, он позволяет попять главные черты ряда природных явлений. Так, Д. С. Коржинский, изучая распределение элементов в месторождениях метасоматического ироисхождения, установил закономерности [41—42], которые настолько точно отвечают основным закономерностям хроматографии, что, очевидно, речь идет не о формальной аналогии, а о течении хроматографических, обменных или осадочных, процессов в колонках земной коры. Существует предположение о том, что распределение элементов в почвах в ряде случаев является следствием хроматографического фильтрования рас- [c.135]

С точки зрения теории атомно-молекулярных взаимодействих" сорбционные процессы, происходящие в хроматографических колонках, можно подразделить на три основных типа молекулярную, полярную и гомеоио- лярную сорбцию [1]. Установление природы взаимодействия сорбируемых веществ и сорбента является первой задачей анализа радиохроматограмм. Поэтому прежде всего необходимо указать, какой характер будут иметь кривые распределения веществ в колонке и фильтратах при том или ином типе сорбции. [c.91]

ЩИМ фактором, лимитирующим скорость сорбции, является процесс диффузии сорбируемых частиц (атомов, молекул или ионов) внутри зерен сорбента. В процессе движения частиц через хроматографическую колонку каждая из них последовательно сорбируется и десорбируется. Число актов сорбции на единице длины колонки зависит от суммарного действия физико-химических и геометрических факторов, определяющих статику, кинетику, а тем самым, и динамику сорбции силы сорбционного взаимодействия, скорости внешней и внутренней диффузии, скорости сорбции или десорбции, скорости потока и т. д. Так как расноложепие сорбционных центров и двин ение сорбируемых частиц (наряду с направленным движением потока) имеют хаотический характер, то можно предположить, что даже при приближении к условиям сорбционного равновесия кривые распределения веществ на границах хроматографических зон должны быть близки по форме к кривой вероятности [15—17]. [c.8]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология