Сопротивление потоку в колонке

В 1957 г. М. Дж. Голей предложил эффективный вариант газовой хроматографии — капиллярную хроматографию. В капиллярной хроматографии в противоположность обычной газо-жидкостной неподвижную жидкую фазу (НЖФ) наносят не на гранулированный носитель, а на внутренние стенки тонкого капилляра, играющего роль хроматографической колонки. Этот капилляр принято называть капиллярной колонкой, хотя он по виду ничего общего не имеет с колонкой, а скорее всего напоминает проволоку. Отсутствие зернистого материала в капилляре устраняет вредное влияние вихревой диффузии на размывание хроматографических полос, поскольку это означает резкое уменьщение ВЭТТ, Далее, уменьшается значительно сопротивление потоку газа-носителя и устраняется возможность разложения жидкой фазы при повышении температуры вследствие каталитической активности носителя — зернистого материала. Каталитической активностью, хотя и в меньшей степени, обладает и внутренняя стенка металлического капилляра. [c.73]

На эффективность газохроматографического анализа влияют многие факторы жидкая фаза и ее количество, скорость и давление газа-носителя, сопротивление потоку газа в колонке, температура, количество вводимой пробы, длина колонки, возможность взаимодействия адсорбента с анализируемым веществом и т. д. Правильная оценка этих факторов в значительной степени зависит от квалификации экспериментатора. [c.84]

Наконец, в насадочной колонке сопротивление потоку газа вблизи стенки меньше, чем в центре ее сечения. Вследствие этого скорость потока газа у стенок становится больше, чем в центре сечения. Такое неравномерное распределение концентраций по сечению колонки вызывает поперечный диффузионный поток и связанное с ним дополнительное размывание. Это явление получило название стеночного эффекта. Учесть вклад в общее размывание станочного эффекта, можно, введя коэффициент Оэфф.дин, равный [c.25]

Кроме отличных структурных свойств ППА обладают большой механической прочностью, так как их ядром обычно являются стеклянные шарики. ППА прекрасно регенерируются и обладают сравнительно небольшим сопротивлением потоку. Благодаря правильной сферической форме и постоянному диаметру зерен, в колонках, заполненных ППА, снижается размывающее действие вихревой диффузии, а заполнение колонок не треб ет никаких специальных мер, обеспечивающих равномерность укладки зерен адсорбента. [c.76]

В отличие от хроматографии с насадочными колонками в капиллярной хроматографии неподвижная жидкая фаза наносится непосредственно на внутренние стенки хроматографической колонки — капиллярной трубки. При этом исчезает вредное влияние вихревой диффузии, характерной для насадочных колонок. Существенно уменьшается сопротивление потоку газа и, следовательно, появляется возможность работать с колонками значительной длины. Объем наносимой пробы сокращается, что позволяет проводить микроанализ. Значительно сокращается время анализа, приближая метод к экспрессному. Все это обусловило большое значение капиллярной хроматографии в анализе многокомпонентных смесей. [c.200]

Динамическая диффузия. Из гидродинамики известно, что распределение скоростей движения газа по сечению полой цилиндрической трубы описывается параболой с максимумом, соответствующим оси трубы. Как следствие этого в капиллярной колонке происходит дополнительное размывание хроматографической зоны, связанное с так называемой динамической диффузией. В насадоч-. ной колонке сопротивление потоку газа вблизи стенки меньше, чем в центре сечения, поэтому в отличие от полой колонки скорость потока газа у стенок насадочной колонки выше, чем в центре сечения. Такое неравномерное распределение концентраций по сечению вызывает поперечный диффузионный поток и связанное с ним размывание зоны. Это явление получило название стеночного эффекта. [c.29]

При работе с новым видом сорбента или с новой партией следует упаковать сначала короткую колонку (10—12 см) при относительно невысоком давлении (20—25 МПа). При хорошем результате можно попытаться упаковать более длинную (200—250 мм) колонку при высоком давлении (40—60 МПа). Если эффективность увеличится примерно вдвое одновременно с увеличением сопротивления потоку в два раза, значит сорбент прочен, его можно использовать при таких параметрах набивки. Если сопротивление потоку возрастет в 2,5—6 раз, это значит, что сорбент непрочен и разрушается, образующаяся пыль резко увеличивает сопротивление колонки, нужно снижать давление при набивке. Особую осторожность следует проявлять при выборе давления для набивки силикагелей с широкими порами (более 10 нм) и с большим объемом пор, которые находят все более широкое применение в эксклюзионной хроматографии полимеров и в анализе биологических объектов — белков, полипептидов и др. [c.118]

Так как в обычных хроматографических колонках сопротивление потоку значительное, то скорость газа-носителя вследствие его сжимаемости изменяется по длине колонки. Поэтому при точных измерениях надо ввести поправку на сжимаемость газа-носителя. Эту поправку определяют по формуле Джеймса и Мартина [c.42]

При движении газа через колонку с адсорбентом происходит изменение скорости потока по сечению. Это приводит к размыванию полосы за счет вихревой диффузии. Неравномерность локальных продольных скоростей обусловлена неоднородностью набивки колонки, что приводит к разным сопротивлениям потоку по сечению. Там, где сопротивление больше, поток движется медленнее, там, где оно меньше, поток движется быстрее. [c.96]

В связи с неоднородностью набивки колонок и разным сопротивлением потоку в различных частях сечения колонки общий поток подвижной фазы распадается на отдельные микропотоки между зернами, происходит некоторое [c.31]

Аналогичная ситуация наблюдалась и для газовой хроматографии, для которой была найдена новая форма, отвечающая высоким требованиям разделения. Как и в жидкостной хроматографии, она была связана с сильным уменьшением поперечного сечения колонки. Диаметр трубки колонки делается столь малым, что в случае распределительной газовой хроматографии потребность в твердом носителе отпадает, а неподвижная жидкая фаза наносится на внутреннюю стенку трубки в виде пленки. В связи с малым диаметром трубки колонки эта форма, описанная Гол еем (1958), называется капиллярной хроматографией. Поскольку внутреннюю поверхность трубки можно покрыть адсорбентом, в капиллярных колонках может осуществляться также газоадсорбционная хроматография. Капиллярная трубка обладает меньшим сопротивлением потоку газа-носителя, чем наполненная мелкими частицами более широкая трубка, так что возможно применение в десятки раз более длинных колонок. Большое внимание привлекла прежде всего высокая эффективность разделения капиллярных колонок. Однако необходимость использования очень малых количеств пробы внесла ряд аппаратурных трудностей, которые долгое время препятствовали распространению капиллярной хроматографии. [c.21]

Чтобы обеспечить равномерное распределение частиц твердого носителя, трубку следует набивать очень тщательно. Плотная набивка имеет то преимущество, что под влиянием протекающего через колонку газа-носителя не так легко образуются щели и каналы, уменьшающие высоту теоретической тарелки. С увеличением плотности набивки возрастает сопротивление потоку, но зато эффективность повышается. [c.106]

В самом простом случае набивки и-образных колонок (рис. И, а и И, б) поступают следующим образом на оба конца колонки надевают маленькие воронки и сорбент при помощи шпателя попеременно добавляют то в одно, то в другое колено колонки. Колонку после каждого добавления несколько раз сильно встряхивают, осторожно ударяя ею по столу или постукивая но ней деревянным стержнем снизу и сбоку. Таким путем зернистый материал хорошо уплотняется. Еще лучших результатов можно достигнуть, прочно соединив колонку с вибрационным мотором, который обеспечивает до двадцати колебаний в секунду. По концам колонки оставляют незаполненными участки по 5 мм, куда вставляют тампоны из стеклянной ваты, чтобы избежать потерь сорбента из колонки вместе с газом-носителем. После ватного тампона ставят тонкую медную сетку. Эффективность можно увеличить, если уменьшить мертвый объем, оставив незаполненным конец трубки длиной не 5, а 2 мм, причем сорбент закрывают очень тонкой медной сеткой, которая может задерживать также и пыль. Сетка и стеклянная вата практически не повышают сопротивление потоку. [c.106]

При изменении ионной формы смолы или в присутствии органических растворителей, таких, как ацетонитрил, тетрагидрофуран, может изменяться и объем смолы. Если смола уменьшается в объеме, упаковка в колонке оседает и образуется мертвый объем наверху колонки. Это оседание сопровождается потерей эффективности. Если смола набухает и упаковка в колонке увеличивается, то возрастает сопротивление в колонке, значительно уменьшает скорость потока и может даже привести к разрушению [c.33]

Следует ли предпочесть сферические частицы матрицы частицам неправильной формы Однозначного ответа нет. Но большинство исследователей предпочитают частицы правильной сферической формы, которые должны давать более плотно и равномерно упакованный слой сорбента, снижать сопротивление потоку, меньше разрушаться в процессе набивки и работы колонок и т. п.. Пока никто еще убедительно не продемонстрировал заметных преимуществ сферических частиц однако следует отметить, что большинство вновь появляющихся сорбентов являются сферическими микрочастицами. [c.95]

Достаточно высокое рабочее давление. Необходимое рабочее давление определяется сопротивлением используемых колонок и скоростью потока и может колебаться в весьма широких пределах. Можно считать, что давление 15—20 МПа достаточно для решения большинства аналитических задач. Однако лучше иметь насос с полутора—двукратным запасом подавлению, так как при этом существенно облегчаются условия его работы. [c.138]

Низкое сопротивление потоку газа-носителя в полых колонках позволяет на стандартном хроматографич. оборудовании после модификации устройства для ввода пробы и детектора использовать классич. капиллярные колонки большой длины (50-300 м), высокой удельной (2000-4000 теоретич. тарелок/м) и общей эффективности (100-300 тыс. теоретич. тарелок). [c.309]

В некоторых хроматографах поток газа-носителя отсасывают непосредственно из детектора или ловушки вакуумным насосом. При этом можно работать с пониженным или повышенным давлением у входа в колонку. Использование вакуума удобно при хроматографировании термически нестойких веществ, так как пониженное давление в колонке позволяет работать при более низких температурах. При препаративном разделении высококипящих веществ применением вакуума можно предотвратить конденсацию фракций в промежутке между колонкой и ловушкой. Условием успешного применения вакуума является очень малое сопротивление хроматографической колонки току газа-носителя и полная герметичность всей аппаратуры. Источником вакуума может служить водоструйный или масляный насос. Для поддержания постоянного вакуума при входе в колонку служит маностат или игольчатый вентиль. Давление у входа в колонку и у выхода из колонки обычно измеряют ртутными манометрами, которые включают перед колонкой и за детектором или ловушкой. Соединение входа в колонку с выходом из колонки посредством и-образного ртутного манометра позволяет непосредственно отсчитывать перепад давления в колонке. Расход газа-носителя контролируют расходомерами, которые при работе под вакуумом обычно помещают перед входом в колонку. Следует отметить, что применение вакуума, не улучшая существенно условий хроматографического разделения, значительно усложняет конструкцию прибора. [c.508]

В большинстве систем нри неносредственном вводе пробы в колонку нарушается герметичность. Однако, если объем пробы не превышает 2 мкл, потери пробы не происходит. При скорости газа-носителя (гелия или водорода) 30-60 см/с проба полностью переносится в колонку. Если возникают проблемы с переносами пробы в колонку, то это связано с резким перепадом давления при вводе объемная скорость газа-носителя снижается до такой степени что наблюдается движение газа в обратном нанравлении. Чтобы избежать этого, устанавливают более эффективное сопротивление потоку или работают нри непрерывном обдуве. [c.51]

Плунжерным насосом 5 кашицеобразная смесь подается в змеевик варочной колонки 6. На выходе из колонки змеевик соединен с расширителем 7, внутри которого установлен диск с отверстием диаметром 10... 15 мм. Диск оказывает сопротивление потоку движущейся рецептурной смеси, обеспечивая тем самым избыточное давление в змеевике 0,17... 0,20 МПа. Благодаря этому давлению смесь нагревается до более высокой температуры, чем при атмосферном давлении без повышения концентрации раствора. При избыточном давлении греющего пара в варочной колонке в пределах 0,45... 0,55 МПа температура сиропа на выходе из змеевика достигает 120... 125 °С. В результате повышения температуры происходит более быстрое растворение кристаллов сахара в несколько меньшем количестве воды, чем принято обычно при других способах уваривания. [c.128]

Отличие капиллярной хроматографии от обычно применяемой хроматографии с колонками, заполненными зерненой твердой фазой, состоит в том, что здесь жидкая фаза наносится непосредственно на стенки тонкого капилляра, служащего хроматографической колонкой. Это обстоятельство приводит к устранению вредного влияния вихревой диффузии на размывание хроматографических полос, существенно уменьшает сопротивление потоку газа-носителя и обеспечивает условия стабильности тонких пленок. Все это позволяет значительно увеличивать длину колонок, что улучшает процесс разделения, применять весьма малые дозы анализируемого вещества, т. е. осуществлять микроанализ, а также существенно сокращать время анализа, приближая его к экспрессному. [c.235]

Форма частиц, их плотность и механическая прочность определяют проницаемость колонки (сопротивление потоку, противодавление), а также стабильность слоя и его эффективность. Хотя обычно частицы группируют в два класса нерегулярные и регулярные (например, сферические), имеется почти столько же форм частиц, сколько типов частиц. Например, нерегулярные частицы силикагеля имеют форму осколков стекла. Овально сглаженные частицы силикагеля могут быть получены путем удаления острых углов нерегулярных частиц сферические или сфероидальные (овальные) частицы силикагеля обычно получают путем непосредственного синтеза. Гидроксиапатит имеет форму плоских пластин, хотя некоторые новые модификации имеют сферическую или сфероидальную форму. Целлюлоза может быть в форме волокон, микрокристаллических стержней нли сфер. Частицы пористых полимеров могут представлять шары в форме лопнувших от нагревания кукурузных зерен или их регулярные фрагменты после размола. [c.80]

Оптимальным вариантом между крупным зернением (преимущества которого — равномерность заполнения, небольшое сопротивление потоку газа и малая величина времени удерживания) и возможно меньшей величиной р и, следовательно, А является зернение 0,05—0,8 мм, причем особенно в интервале 0,15—0,30 мм. Чтобы повысить разделительную способность колонки, можно из этих фракций путем дальнейшего фракционирования получить фракции 0,15—0,18 0,18—0,25 и 0,25—0,30 мм. Каждая из этих фракций дает хорошие результаты разделения последняя фракция, по данным Бекера, Ли и Уолла (1961), имеет особые преимущества при больших скоростях потока газа (более 100 мл1мин). Эти величины, рекомендуемые для аналитических колонок, совпадают с данными исследований, проведенных для препаративной газовой хроматографии с целью изучения соотношений между максимальной производительностью и минимальным временем удерживания. Битей (1962) нашел, в частности, что самое короткое время удерживания, исправленное с учетом перепада давления, получают тогда, когда отношение диаметра колонки к диаметру частиц составляет около 25. Для обычно применяемых в аналитических целях колонок диаметром 6 мм это соответствует величине зерна 0,24 мм. [c.77]

Измерения сопротивления потоку газа, времени удерживания несорбируемого газа — воздуха (так называемого мертвого времени), эффективности, разделительной способности и количества неподвижной фазы позволяют непосредственно перед пуском колонки оценить пригодность ее для работы. [c.108]

Колонка с седловидной (фарфоровой) насадкой (рис. 58, в) размером 4X4 мм 6x6 мм 30 30 400 400 5.3 8,2 Для перегонки в условиях грубого вакуума более пригодна, чем ко.чонкн с другими упомянутыми здесь насадками (меньше Сопротивление потоку паров). Высокая пропускная способность. Большой рабочий объем [c.76]

КАПИЛЛЯРНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ, хроматография (преим. газовая), в к-рой использ. колонки с внутр. диаметром 2 мм и менее. Различают капиллярные насадочные колонки, внутр. объем к-рых полностью заполнен сорбентом, и открытые колонки (более распространены), в к-рых сорбент расположен только на внутр. стенках, а центральная часть не заполнена. Сорбентом в открытых колонках служит пленка неподвижной жидкой фазы, слой адсорбента (графитиров. сажа, силикагель и т. д.) или слой тв. носителя, на пов-сть к-рого нанесена пленка жидкой фазы. Открытые колонки (диаметр, как правило, 0,2—0.5 мм) характеризуются низким сопротивлением потоку газа-носителя, что позволяет изготовлять их большой длины (25— 300 м) и, следовательно, большой эффективности (100— 300 тыс. теор. тарелок). [c.240]

При заполнении спиральных колонок сорбентом возникают некоторые трудности. Нельзя допускать наличия пустот в колонке, так как при этом ухудшается эффект разделения. В то же время слишком плотная набивка вызывает излишнее сопротивление потоку газа-нооителя. [c.117]

Поэтому можно принять за правило, начиная работу по получению сорбентов для ВЭЖХ из силикагеля новых видов или партий, не делать сразу большую порцию, а получить 4—6 г сорбента и испытать его, заполнив несколько колонок при разных давлениях и испытав их характеристики. Если, например, уже при давлении набивки около 20 МПа колонка имеет резко увеличенное (по сравнению с другим сорбентом из механически прочного силикагеля той же фракции) сопротивление потоку растворителя, то трудно рассчитывать на то, что удастся получить высокоэффективные колонки, заполненные сорбентом этого вида с частицами размером около 5 мкм. Если же колонки, заполненные при 20, 40 и 60 МПа, имеют близкую проницаемость, можно делать большую партию сорбента и быть уверенным в ее качестве. [c.114]

Главные особенности К. х. заключаются в увеличении скорости массообмена хроматографируемых соед. между подвижной и неподвижной фазами и в относительно низком сопротивлении потоку подвижной фазы на единицу длины колонки. По сравнению с др. видами хроматографии К. X. позволяет увеличить удельную и общую эффективность разделения увеличить скорость изменения т-ры при ее программировании повысить экспрессность аналит. определения упростить сочетания газовой хроматографии с масс-спектрометрией снизить т-ру хроматографич. колонки и анализировать термически нестойкие (при повьпп. т-рах) соед. уменьшить расход подвижной фазы, что позволяет применять дорогостоящие жидкости и газы. [c.308]

Капиллярные иасадочные колонки обладают нек-рыми преимуществами перед полыми колонками более высокой удельной эффективностью (10-30 тыс. теоретич. тарелок/м) простотой реализации газо-адсорбц. варианта хроматографии возможностью эффективного разделения и экспрессного аналит. определения легко- и среднесорбируемых соед. (включая неорг. газы) возможностью использования в термостате колонок малого объема (миниатюризация газохроматографич. ахшаратуры). Осн. препятствие для широкого применения таких колонок в существующих приборах для газовой хроматографии - значит. сопротивление потоку газа-носителя. [c.309]

Они должны создавать достаточно высокое рабочее давление, необходимость которого определяется сопротивлением используемых колонок и скоростью потока и может колебаться в весьма ширсжих пределах. Можно считать, что давление 15-20 МПа достаточно для решения большинства аналитических задач в ВЭЖХ. [c.189]

Они удобны в работе, и их упаковка не требует специальной техники или навыков. Колонкам, заполненным поверхностно-пористыми сорбентами, присуще небольщое сопротивление потоку, что было особенно важно в начальный период развития ВЭЖХ, когда насосы еще не достигли своего соверщенства. Недостаток этих сорбентов — в низкой сорбционной емкости колонок, так как лищь часть объема, занятого сорбентом, участвует в хроматографическом процессе. [c.30]

Уменьшить толщину активного слоя можно и другим способом — уменьшением диаметра частиц обычного сорбента, пронизанного порами на всю его толщину. Сорбенты такого типа называются объемно-пористыми, обычно размер их частиц 3—10 мкм (рис. 2.1,6). Естественно, такие материалы создаюг значительно большее сопротивление потоку подвижной фазы в колонке, и рабочее давление последней значительно выше, чем при использовании пелликулярных сорбентов. Этот недостаток был особенно ощутим в первые годы развития ВЭЖХ, что заставило конструкторов создавать насосы для работы при давлениях 400—800 атм. Однако с течением времени значительно улучшилась однородность сорбентов по размеру частиц и оказалось, что такие давления вовсе не нужны. Современные колонки ВЭЖХ, заполненные сорбентами этого типа, работают, как правило, при давлениях 50—150 атм. [c.30]

Для обеспечения стабильности подготовленной колонки неподвижные фазы часто связывают химически с носителем (обычно с помощью сложного или простого эфира). Простая эфирная связь обеспечивает более устойчивый продукт, чем сложноэфирная связь, которая может гидролизоваться полярными растворителями например, в покрытых октадецилсила-ном бусинках углеводородная цепь связана простой эфирной связью со стеклянными бусинками, покрытыми тонким слоем кремния, и это обеспечивает весьма эффективную систему с обращенной фазой, которая исключительно стабильна в пользовании. Для хроматографирования эти частицы укладывают в колонки с узким отверстием (внутренним диаметром обычно 2—4 мм) вполне очевидно, что такой мелкий материал, упакованный в колонки длиной до 1 м, будет создавать значительное сопротивление потоку подвижной фазы, в силу чего и должно применяться высокое давление. Типичная длина колонок составляет 20— 30 см, а условия, обычные для количественного анализа, — скорость потока около 1— 3 мл в минуту и давление до 28 000 кПа (4000 фунтов/дюйм ). [c.103]

Разделение аминокислот характеризуют величиной Я, зависящей от диаметра частицы ионообменной смолы, длины колонки и линейной скорости элюата [12] 7 1й 112Иу1 , где —диаметр частицы, 7 —длина колонки и V — скорость потока. Для высокого разрешения необходимы длинные колонки с мелкой смолой, но такая колонка оказывает большое сопротивление потоку элюента. Это обстоятельство наряду с необходимостью элюировать аминокислоты с воспроизводимым временем удерживания после начала хроматографии требует использования насоса постоянного давления для контроля за потоком элюента с необходимой постоянной скоростью. [c.261]

В тех случаях когда й р меньше 10—15 мкм, считают, что сферические частицы имеют преимущество, так как их легче упаковать в эффективные слои (хотя достоинством является также более высокая плотность частиц, обычно типичная для сферических материалов) и получить слои с меньшим сопротивлением потоку. С ростом с1р легкость упаковки начинает больше зависеть от плотности частиц и меньше от формы частиц, и перепад давления становится несколько менее критичной переменной. Для получения оптимальной проницаемости слоя перед использованием наиболее мелкие частицы, конечно, должны быть удалены из насадки для препаративной колонки. [c.81]

Монодисперсные насадки с вариацией с1р, меньшей чем 10— 20%, вероятно, более дороги в производстве, но они могут уменьшить сопротивление потоку в слоях, где ЛР является критичным. Они могут также способствовать успеху при заполнении колонок частицами с мкм. Однако при хорошей методике заполнения частицами большего размера для препаративного разделения более широкое распределение (1р может дать эквивалентную, если не более высокую, собственную эффективность, вероятно, из-за того, что число свободных мест и каналов и ширина каналов между большими частицами уменьшается за счет перемешивания с малыми частицами, что делает скорость потока между частицами более однородной по слою [120, 121]. Необходимы некоторые контрольные эксиерименты с использованием новых доступных насадок и оборудования для того, чтобы проверить эту гипотезу. К сожалению, имеющиеся в литературе различные экспериментальные материалы по тем или иным причинам неубедительны. [c.81]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология