Способы заполнения колонки насадкой

Рис. 3.10. Разделение частиц насадки при различных способах заполнения колонки [55].

Для описанной выше физической модели такое преобразование заключается в следующем величина Л полагается равной 1, так как участвуют все молекулы, величина Ое г) уменьшается в [1- -+к (г)] раз, а вместо скорости подвижной фазы используется действительная локальная скорость и(г )/ [1+к г )]. Результат усреднения локальной скорости по всему поперечному сечению колонки обозначен через (и). Таким образом, величина Як определяется типом зависимости скорости от радиуса. В качестве факторов, определяющих эту зависимость, предлагалось рассматривать 1) способы заполнения колонки насадкой, 2) температурные режимы и 3) неоднородность толщины слоя неподвижной фазы. [c.23]

Первый член, таким образом, целиком определяется комплексом свойств, относящихся к носителю и упорядоченностью заполнения им колонки. На первый взгляд представляется, что для уменьшения Л необходимо использовать возможно меньшие частицы носителя. Однако равномерность заполнения насадочной колонки, характеризующаяся величиной X, зависит также и от способа заполнения, плотности насадки, размера частиц. Поэтому обычно при использовании очень мелких частиц (менее 0,15 мм) начинает расти неравномерность упаковки, коэффициент К увеличивается и А после некоторого уменьшения начинает увеличиваться. Таким образом, одно лишь уменьшение размера используемых частиц носителя нежелательно. Следует иметь в виду, что по аналогии с насадочными дистилляционными колонками отношение диаметров колонки и частицы носителя не должно быть меньше 10—20. [c.124]

В. СПОСОБЫ ЗАПОЛНЕНИЯ КОЛОНКИ НАСАДКОЙ [c.124]

При заполнении насадкой колонок большого диаметра происходит явно выраженное разделение частиц насадки, которое заключается в том, что более крупные частицы концентрируются преимущественно у стенок колонки, а менее крупные — у ее оси. В результате плотность насадки у оси колонки оказывается выше, чем у ее стенок. Ранее при обсуждении способов заполнения колонки насадкой отмечалось, что попытки исправить это положение с помощью трамбовок специальной формы, как правило, не дают улучшения работы колонки. Даже и без учета разделения частиц насадки ее плотность в различных точках поперечного сечения колонки может быть неодинаковой, что также приводит к появлению неравномерных концентрационных профилей и профилей скоростей газового потока. В результате в области с более пористой насадкой (как правило, у стенок колонки) газовый поток имеет повышенную скорость, и это приводит к расширению хроматографических полос и уменьшению критерия разделения и эффективности. Борьбу с этими эффектами ведут путем использования специальных способов заполнения колонки насадкой, псевдоожижения насадки, конусов, устанавливаемых на входе в колонку и на выходе из нее, а также распределителей газового потока. Специальная форма колонки также оказывает положительное влияние. [c.140]

Изготовление одновитковых спиралей описано в работах [13, 55, 56, 136, 141, 159, 160, 168]. Металлическую проволоку или стекловолокно наматывают на металлическую ось, вращающуюся от электромотора. Полученную плотную спираль разрезают на кусочки, высота которых равна шагу спирали. Заполнять колонку насадкой следует равномерно, так чтобы не образовались пустые каналы. Надежный способ заполнения колонок описан в монографии Розенгарта [13]. [c.244]

Ввиду важности роли подвижной фазы в жидкостной хроматографии тщательно исследуется способ заполнения колонки. Снайдер [34] опубликовал обзор различных методов заполнения, целью каждого из которых является создание материала носителя с одинаковой плотностью поперечного сечения и стремление упаковать его как можно плотнее. Используемые в высокоскоростной ЖХ частицы малого диаметра иногда бывает трудно упаковать в колонки. Насадка из частиц размером более 20 мкм хорошо работает при сухой упаковке колонки, если упаковка проведена тщательно. Не следует применять позонную вибрацию, лучше вибрировать всю колонку. Для уплотнения носителя можно использовать мягкую утрамбовку стеклянной палочкой. [c.39]

Метод сухой упаковки. Хроматографические колонки с малым внутренним диаметром можно заполнять методом сухой упаковки [12]. Этот метод применяют для заполнения колонок насадками,. частицы которых имеют меньшую плотность и несферическую форму (силикагель или диатомиты) размером вплоть до 50 мкм. При использовании очень мелких частиц этих материалов эффективность колонок низкая. Сферические, плотные, поверхностно-пористые носители, такие, как зипакс и корасил, могут быть гомогенно упакованы сухим способом, даже если частицы имеют размеры 30 мкм. [c.136]

Колонку заполняют приблизительно 300 г стеклянных шариков диаметром 0,1 мм. Так как очень существенно, чтобы в насадке колонки не было захваченных пузырьков воздуха, способ заполнения колонки имеет важное значение. Удовлетворительные результаты дает следующий метод. Нижний конец колонки закрывают, на половину заполняют ее этанолом и из воронки, находящейся наверху колонки, пускают тонкую струйку шариков. При падении шариков сквозь спирт все захваченные ими пузырьки воздуха отделяются и всплывают на поверхность. Когда колонка загружена до соответствующего уровня чистыми шариками, тем же способом загружают в нее шарики,покрытые полимером. [c.74]

В препаративных хроматографических колонках, как и в насадочных колонках вообще, большое значение имеет упаковка сорбента. Способ заполнения колонки является важным фактором, оказыв ающим существенное влияние на величину Я. Эффективность колонки большого диаметра можно существенно повысить, применяя более совершенную методику заполнения ее насадкой. Очень удобны колонки из прямолинейных секций, так как можно отработать методику заполнения на одной секции и воспроизвести ее на остальных. [c.20]

В результате исследований различных способов заполнения колонки было установлено, что вибрация и постукивание в радиальном направлении приводят к более плотной упаковке в центре колонки и к снижению радиальной диффузии. Однако по мере уплотнения насадки увеличивается продольная диффузия, что приводит к увеличению эффективности колонки. Практически всегда следует заранее определить прием и продолжительность заполнения хроматографической колонки. [c.20]

Методы заполнения колонок. Для заполнения препаративных ЖХ-колонок пригодны два метода заполнение сухими частицами и суспензией. Первый способ используют в случае, когда размеры частиц больше 25—30 мкм. Суспензионный метод предпочтителен для частиц, имеющих размер меньше 20— 25 мкм. Суспензионный метод заполнения при низком давлении может также потребоваться при использовании неподвижной фазы, имеющей частицы большего диаметра, когда колонка должна быть заполнена предварительной набухшей смоченной насадкой, например полимерным ионообменником. [c.111]

При заполнении колонки готовой насадкой возникает опасность ее дробления и появления "в колонке областей с носителем без жидкой фазы. Чтобы избежать этого, жидкую фазу можно наносить на носитель, уже помещенный в колонку. Для этого НЖФ растворяют в растворителе и под давлением от баллона с газом пропускают полученный раствор через колонку, заполненную носителем. Поток газа, под давлением которого раствор проходит через колонку, удаляет из колонки избыточный раствор и летучий растворитель. Основным недостатком такого способа является то, что количество нанесенной на носитель жидкой фазы точно неизвестно. Этот способ нанесения жидкой фазы применяли Байер и сотр. [12] для колонок диаметром около 1,27 см. Плотность насадки и минимальное значение ВЭТТ при этом были близки к значениям, получаемым при приготовлении насадки перед вводом ее в колонку. Байер [28] обнаружил также, что нанесение жидкой фазы, кроме носителя, еще и на стенки колонки диаметром более 1,27 см позволяет увеличить эффективность колонки на 15%. [c.124]

Для высокоскоростной жидкостной хроматографии предпочтительнее прямые колонки. Наиболее приемлемы колонки длиной 50—100 см, они легко освобождаются и перезаполняются. Эффективность колонок, заполненных насадкой и затем свернутых в спираль, значительно снижается [9, 12]. Спиральные колонки трудно, если вообще возможно, перезаполнять сухим способом. Если заполненную колонку необходимо изогнуть по форме соответствующего прибора, то, чтобы избежать значительного снижения [c.59]

Хиггинс и Смит [9] разработали четыре различных способа заполнения колонки насадкой. Они пробовали засыпку с постукиванием, засыпку через малое отверстие (для двух разных отверстий) с последующей вибрацией колонки, а также засыпку, при которой насадка из воронки ссыпалась тонкой струйкой по стеклянной трубке, и непосредственно перед колонкой проходила через малое отверстие, которое непрерывно перемещали вверх с тем, чтобы оно находилось чуть выше уровня уже засыпанной насадки. При этом поверхность засыпанной насадки имела форму конуса и ссыпающиеся частицы скатывались вниз по его склонам. Применение этого способа к колонкам диаметром около 2,54 см давало поразительно малое значение ВЭТТ, равное 1,0 мм, причем это значение лучше того, которое получается при засыпке насадки с встряхиванием колонки. Однако последний способ дает значение величины ВЭТТ, равное 1,1 мм, и поэтому дополнительные осложнения, связанные с использованием движущегося отверстия, ничем не оправданы. Эти результаты говорят о том, что способы заполнения колонки насадкой, в которых намеренно увличивается разделение частиц, не обязательно дают неэффективные колонки. [c.128]

Приведенное выше обсуждение способов заполнения колонки насадкой показывает большую важность этого этапа изготовления колонки в препаративной хроматографии. Длинные и узкие колонки, которые по своим характеристикам близки к аналитическим колонкам, можно заполнить насадкой с высокой эффективностью и высокой воспроизводимостью характеристик. Однако в случае широких и коротких колонок воспроизводимое и высокоэффективное заполнение их насадкой обеспечить чрезвычайно трудно. Каждый из описанных выше способов давал прекрасные результаты в руках своего создателя. Но при сравнении эти результаты иногда противоречат друг другу. Выяснилось, что можно изготовить колонки большого диаметра, имеюшие значение величины ВЭТТ порядка 2—3 мм. Способы механического ввода насадки, такие, как способ Байера с сотрудниками, а также способ Альбрехта и Верзела, позволяют надеяться на то, что в будущем можно будет изготавливать насадочные колонки с воспроизводимыми характеристиками. Такие способы, конечно, необходимы, если иметь в виду развитие препаративной хроматографии промышленного масштаба. [c.129]

Исключительно вредное влияние разделения частиц насадки на эффективность колонки подробно обсуждалось в предыдущем разделе. Гиллемин [59—62] предложил способ заполнения колонки насадкой, при котором исключается разделение частиц и который обеспечивает равномерное распределение насадки в колонке. В основе этого способа лежит псевдоожижение насадки после ввода ее в колонку. При псевдоожижении тригональная упаковка частиц насадки переходит в тетраэдрическую. Благодаря этому уменьшается сопротивление колонки потоку газа и перепад давлений на ней. Псевдоожижение осуществляют следующим образом. После заполнения колонки насадкой ее ставят вертикально и сверху к ней присоединяют удлинительную трубку того же диаметра. Затем через колонку снизу вверх продувают газ. По мере увеличения потока продуваемого газа наступает момент, когда частицы насадки начинают двигаться независимо друг от друга и не соприкасаясь друг с другом. В таком состоянии насадку выдерживают в течение 5 мин, и при этом происходит ее перемешивание. Затем поток газа постепенно уменьшают до тех пор, пока насадка не осядет. После этого колонка готова к употреблению. [c.129]

После сглаживания концентрационного профиля пробы на входе в колонку с помощью конусов для колонок большого диаметра остается еще одна проблема, связанная с неравномерностью профиля скоростей газового потока, обусловленной разделением частиц насадки. За исключением некоторых отдельных случаев, попытки уменьшения этого разделения путем использования специальных способов заполнения колонки насадкой были безуспешными. Кроме того, эти способы не обеспечивают достаточной воспроизводимости характеристик колонки. Разделение частиц вызывает неравномерность профиля скоростей газового потока в колонке, а тем самым и расширение хроматографической полосы, и если бы найти способ периодического перемешивания потока, то можно было бы поднять производительность колонки без больших потерь в ее эффективности. Именно такой подход и обеспечил возможность создания препаративной хроматографии промышленного масштаба. Этот же подход используют и в лабораторной препаративной хроматографии. Ниже приведено краткое его описание. [c.136]

Даже при использовании гомогенизаторов газового потока большой выигрыш в эффективности может дать правильный выбор твердого носителя и способа заполнения колонки насадкой. Так, Спенсер и Кучарски [45] пришли к выводу о том, что простая засыпка насадки в колонку не дает хороших результатов и для получения максимальной эффективности насадку следует вводить в колонку небольшими аликвотными порциями объемом 200 мл и при этом встряхивать колонку на вибрирующем столе. В зависимости от материала твердого носителя на колонке диаметром около 10 см получали значения величины ВЭТТ в пределах 0,8— 1,7 мм. Насадки с малым разбросом размеров частиц давали меньшие значения этой величины, но при их использовании требовались большие перепады давлений на колонке. Очень плохим носителем оказался хромосорб У, при применении которого были получены значения ВЭТТ около 3 мм. [c.137]

Изучая двумерные концентрационные профили вещества в хроматографической полосе, проходящей через препаративную колонку, Хьюпе и сотр. [8] установили, что хроматографическая полоса движется быстрее на участках колонки с более плотной насадкой. Этот результат полностью противоречит распространенным представлениям. Они установили, кроме того, что ни радиальная диффузия вещества, ни теплопередача в радиальном направлении не достаточны для того, чтобы предотвратить расширение фронтов хроматографических пиков в препаративной колонке. Даже при использовании специальных способов заполнения колонки насадкой, предложенных Гиллемином [9] и Спенсером [10], неоднородность насадки в колонках диаметром более 6 см оказывается настолько значительной, что, например, через 7 мин после начала разделения скорости движения вещества в разных точках поперечного сечения колонки могут различаться на 17%. Когда же полагают, например, что у оси колонки хроматографическая полоса движется слишком быстро и механически уплотняют насадку в этой области, то разность скоростей в плоскости поперечного сечения колонки в действительности возрастает при этом до 33%. [c.205]

Таким образом, неоднородность насадки в плоскости поперечного сечения препаративной насадочной колонки обычно настолько велика, что скорости движения вещества у оси колонки и у ее стенок отличаются друг от друга на 15—20%. Плотность насадки в значительной мере определяет ее теплопроводность, поэтому разная плотность насадки в разных точках поперечного сечения колонки означает и разную ее теплопроводность в этих точках. Чем больше плотность заполнения колонки насадкой, тем большие разности температур возникают в ней при программировании температуры. Следовательно, за счет более плотной насадки у оси колонки можно до некоторой степени скомпенсировать влияние пониженной температуры в этой области. Или, иными словами, препаративная колонка, заполненная насадкой с применением специальных способов (с большей плотностью насадки у ее стенок), вполне эффективно работает при постоянной температуре. При программировании же температуры колонки в зависимости от тепловых свойств ее сорбента она может работать гораздо хуже, чем колонка с насадкой, неоднородной в плоскости поперечного сечения (более плотной у ее оси). Или еще проще препаративные колонки, эффективные в изотермическом режиме, могут оказаться гораздо менее эффективными при программировании их [c.205]

Одна из методик состоит в приготовлении 10—25%-ной суспензии хроматографической насадки в растворителе сбалансированной плотности, таком, как 1,1,2,2-тетрабромэтан (перклен). Сбалансированную суспензию затем быстро прокачивают через хроматографическую колонку при давлении, значительно превы- шающем то, при котором эта колонка будет использоваться [20]. Условия заполнения колонки любым материалом насадки зависят от плотности и размера частиц и других свойств самого материала. Таким способом можно успешно приготовить колонки с хроматографической насадкой типа пермафаза. Тем не менее условия для суспензионного способа заполнения колонок изучены недостаточно, чтобы оптимизировать методику. Результаты иногда отличаются по причинам, которые не были установлены. [c.138]

Разработано много способов заполнения колонок. В настоящее время фирма РЬагтас1а , выпускающая сефадекс, рекомендует проводить последовательное добавление, не требующее удлинения колонки [23]. Гель, набухщий в растворителе, помещают в колонку, частично заполненную растворителем. В колонке гель оседает до тех пор, пока не образуется слой насадки достаточной толщины для задерживания потока растворителя из колонки, после этого выходной кран открывают, чтобы растворитель мог вытекать при постоянной скорости. В колонку добавляют следующую порцию геля и всю операцию повторяют. [c.195]

И СТОИМОСТЬЮ насадки являются материалы, в которых размер самых малых и самых больших частиц меняется ие более чем в 1,5—2 раза (для р 15—20 мвм), наиример 8—12, 10—15, 20—40, 50—100 мюм и т. д. ([20] и цитированные там работы). Следует быть осторожным при интерпретации результатов, опубликованных в литературе, поскольку они зависят в большой степени от эксперимеятальных условий, методики заполнения колонки, конструкции КОЛОНКИ — важных переменных, которые не всегда контролируются подходящим способом (см. разд. 1.7.1). [c.80]

Нанесение неподвижной фазы на носитель и заполнение колонок в ЖЖХ можно проводить двумя приемами, В первом случае в зависимости от размера частиц носителя и его свойств колонку заполняют сухим или суспензионным способом, а затем через слой носителя пропускают жидкость, которая будет служить стационарной фазой. Жидкость может быть использована в чистом виде, но чаще ее разбавляют легколетучим растворителем. Затем насадку сушат током воздуха или азота для удаления растворителя и промывают подвижной фазой. Содержание стационарной фазы в колонке определяется ее концентрацией в исходном растворе. Максимальный объем стационарной фазы достигается при последовательном пропускании через колонку неразбавленной подвижной фазы и подвижной фазы того же состава, что используется при последующем разделенгш. [c.212]

Равномерность заполнения насадочной колонки зависит от величины частиц, способа заполнения и плотности насадки в колонке. Она учитывается первым членом уравнения Ван-Деемтера А = 2Ыр, где А, — коэффициент, учитывающий большое количество возможных путей прохождения газа с различным сопротивлением. Кейлеманс и Квантес [20 ] получили для изученных ими колонок довольно высокие значения члена А и отметили, что с уменьшением dp коэффициент % сначала уменьшается до некоторого минимального значения, а затем увеличивается. [c.159]

В этом разделе рассматривается довольно большое число способов заполнения насадкой препаративных колонок. Этот этап изготовления колонки следует проводить очень тщательно, поскольку качество заполнения колонки существенно влияет на ее эффективность. Ввиду того что в препаративной хроматографии [c.124]

Для более подробного изучения явления разделения частиц насадки Пипкер [55] смешал равные количества зеленого целита, измельченного до 20—40 меш, и красного целита, измельченного до 70—120 меш. В результате он получил возможность визуально наблюдать распределение частиц насадки в колонке при разных способах ее заполнения. Полученные им результаты показаны на рис. 3.10. Обычная вибрация воронки необходима для того, чтобы насадка, ссыпаясь в колонку, приводила к разделению частиц. При медленном заполнении колонки с постукиванием получилась неоднородная насадка с частицами малого размера, расположенными у оси колонки. При вибрации колонки с частотой 50 Гц и одновременном постукивании крупные частицы насадки располагались у стенок колонки, а мелкие — у ее оси. Другие способы вибрации с вращением давали очень похожее разделение частиц, причем мелкие частицы частично просеивались через крупные. Исследование Пипкера отчетливо показало трудности, связанные с получением однородной насадки с помощью различных комбинаций засыпки постукивания и вибрации. [c.126]

Фризоун [56] изучал различные способы заполнения насадкой колонки диаметром около 5 см. Сначала он изучал заполнение с вибрацией колонки, причем колонку при этом откачивали насосом. Этот способ оказался неудовлетворительным. Затем было испробовано заполнение колонки порциями насадки, причем каж- [c.126]

Альбрехт и Верзел [58] недавно разработали усовершенствованный способ заполнения насадкой колонок большого диаметра, который они назвали методом ВВД (встряхивание, вращение, давление). В результате тщательного изучения влияния различных способов вибрации на распределение насадки в колонке они пришли к заключению, что засыпка, встряхивание и вибрация не только не помогают уменьшить неоднородность распределения насадки в плоскости поперечного сечения колонки, а, напротив, являются причинами этой неоднородности. Они нашли, что наиболее эффективно встряхивание колонки в радиальном направлении. Поэтому они вращали колонку и одновременно с вращением встряхивали ее с большой частотой. Насадку добавляли в колонку небольшими порциями и в течение всего процесса заполнения колонка находилась под давлением. Применение этого способа к колонке диаметром около 7,6 см дало значение ВЭТТ, равное 1,2 мм. Для колонок такого размера это значение пока является наилучшим. [c.128]

Разнообразные способы заполнения насадкой колонки диаметром около 10 см изучали Хьюпе и сотр. [57], причем они получили результаты весьма отличные от тех, которые приведены выше. Применяя псевдоожижение или засыпку насадки при одновременном встряхивании колонки и добавляя насадку небольшими аликвотными порциями, они получили более плотную насадку у стенок [c.142]

Хоукс и Стид /4/ предполагают, что при вибрации частицы носителя повреждаются меньше, чем при постукивании по колонке. Они заполняли колонки различными способами и изучали образующийся спой насадки под микроскопом. При этом, однако, Хоукс и Стид обнаружили, что наиболее плотный и однородный спой насадки получается при сочетании вибрации с постукиванием, но не получили оценок эффективности такого слоя. Не сравнивали они в результаты заполнения колонок до и после изгибания ее в [c.180]

В продаже имеются устройства для быстрого заполнения Еопонок насадкой. Насадку помещают в чистый пластмассовый цилиндр и поднимают давление в этом цилиндре. Выходной конец копонки закрывают пробкой из стекловаты и с помощью специального соединения входной конец копонки быстро подсоединяют ко дну этого цилиндра. Насадка при этом почти мгновенно "выстрепивается" в колонку. Такой способ заполнения позволяет получать в высокой степени воспроизводимые результаты, но, как правило, эффективность копонки оказывается заметно меньшей, чем при заполнении описанным выше более утомительным способом. Фирмы, выпускающие хроматографическое оборудование, определенно пользовались бы этим пет ким способом, еспи бы он был наилучшим, но прибегают к нему лишь немногие из них. [c.181]

Описанный способ полезен, в частности, для заполнения длинных и узких колонок, например стеклянных колонок длиной около 3 м с внутренним диаметром 2 мм, и особенно для заполнения колонок довольно вязкой, а не свободно ссыпающейся насадкой. Однако в большинстве случаев он непрактичен, и к нему прибегают лишь тогда, когда нужно достичь предельной эффективности или когда беспокоит наличие в колонке пустот. Легче взять колонку длиной 2,5 м, чем тратить много времени на такое тщательное (без пустот) заполнение насадкой копонки длиной 2 м. [c.183]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология