Эффективность колонки и размывание полосы

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]

Для данного выбранного вещества Vг 1г и является характеристической величиной, выражающей собой адсорбируемость или растворимость, а увеличение ширины пика А/ означает увеличение размывания хроматографической полосы, а следовательно, уменьшение эффективности колонки. Как уже говорилось, высота теоретической [c.68]

Ширина полосы (степень размывания) определяется эффективностью колонки, которая количественно выражается числом теоретических тарелок Ы [c.37]

Однако наряду с размыванием полосы хроматографической зоны в процессе разделения в колонке может происходить также и размывание ее в устройстве для ввода пробы, в соединительных капиллярах инжектор — колонка и колонка — детектор, в ячейке детектора и в некоторых вспомогательных устройствах (микрофильтры для улавливания механических частиц из пробы, устанавливаемые после инжектора, пред-колонки, реакторы-змеевики и др.). Размывание при этом тем больше, чем больше внеколоночный объем по сравнению с удерживаемым объемом пика. Имеет также значение и то, в каком месте находится мертвый объем чем уже хроматографическая зона, тем большее размывание даст мертвый объем. Поэтому особое внимание следует уделять конструированию той части хроматографа, где хроматографическая зона наиболее узкая (инжектор и устройства от инжектора до колонки) — здесь внеколоночное размывание наиболее опасно и сказывается наиболее сильно. Хотя считается, что в хорошо сконструированных хроматографах источники дополнительного внеколоночного размывания должны быть сведены до минимума, тем не менее каждый новый прибор, каждая переделка хроматографа должны обязательно заканчиваться тестированием на колонке и сравнением полученной хроматограммы с паспортной. Если наблюдается искажение пика, резкое снижение эффективности, следует тщательно проинспектировать вновь введенные в систему капилляры и другие устройства. [c.12]

Степень разделения веществ в колонке определяется расстоянием между максимумами двух соседних пиков и шириной хроматографической полосы. Расстояние между максимумами зависит от селективности адсорбента по отношению к разделяемым веществам, а ширина полосы — от эффективности колонки, которая определяется характером упаковки частиц адсорбента, вязкостью элюента, размыванием в соединительных узлах и детекторе. Высокоэффективная колонка способна разделять вещества и при малой селективности адсорбента. [c.112]

Чем больше п (или М), тем выше эффективность, тем меньше размывание полосы по мере прохождения ее через колонку и соответственно уже пик на выходе из колонки. Система считается эффективной, если 1 м колонки имеет 1000 теоретических тарелок, т.е. при Н = 1 мм. Увеличивая в два раза длину колонки, мы увеличиваем степень разделения в - /к раз. [c.21]

Эффективность колонки зависит от степени размывания полос анализируемого вещества в хроматографической колонке и определяется величиной Н - высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ). [c.16]

Капиллярные колонки. В колонках очень малого диаметра инертный носитель отсутствует и стационарная жидкая фаза просто покрывает внутренние стенки самой колонки, поэтому размывание полос, вызванное влиянием потока в колонках с твердым носителем, здесь полностью исключается, к тому же поток газа-носителя встречает гораздо меньшее сопротивление. Все это вместе взятое значительно увеличивает скорость и эффективность разделения. Колонки могут иметь огромную длину (часто до 100 м) и соответственно исключительно большое число теоретических тарелок — вплоть до 10 . Примером результата использования капиллярных колонок является изображенная на рис. 17-14 хроматограмма летучих компонентов мочи человека. Очень часто хроматография высокого разрешения позволяет обнаружить чрезвычайно сложный состав природных смесей, таких как физиологические жидкости или нефтепродукты. На хроматограмме, изображенной на рис. 17-14, обнаружено наличие в пробе свыше 200 различных компонентов и наглядно продемонстрирована высокая разрешающая способность капиллярных колонок. Из-за очень малого внутреннего диаметра (обычно 0,25 мм) такие колонки часто называют капиллярными , хотя достоинством конструкции таких колонок является не их малый диаметр, а то, что такая колонка представляет собой длинную незаполненную трубку. [c.579]

Тарелочная теория позволяет оценить характеристики колонки, но она не дает какого-либо объяснения действительному поведению вещества в колонке. Как и Вильсон, Мартин и Синдж установили, что скорость подвижной фазы должна быть оптимальной, и пришли к выводу, что ВЭТТ зависит от квадрата диаметра частиц слоя. Кроме того, они установили, что значительное влияние на размывание полос оказывает диффузия растворенного вещества, непостоянство коэффициентов распределения при повыщенных концентрациях и снижение эффективности разделения из-за неравномерности потока, проходящего через колонку. Таким образом, к началу 40-х годов по крайней мере качественно были определены основные факторы, влияющие на хроматографический процесс. В последующие два десятилетия эти положения были детально развиты, что [c.28]

Недостаток элюентной хроматографии состоит в том, что в некоторых случаях кривые элюирования имеют значительную ширину. Это затрудняет разделение и делает неточным определение площади под кривой. Выбор элюента сильно влияет на величину объема раствора, необходимого для элюирования данного иона, и косвенно — на форму кривой элюирования. Сильнее всего размываются полосы, соответствующие тем ионам, которые наиболее прочно удерживаются ионитом. Чтобы избежать нарастающего размывания полос, для многих анализов целесообразно применять ступенчатое элюирование. В этом случае сначала элюируют один или несколько сортов ионов одним элюентом, а затем завершают элюирование другим элюентом, более эффективно выделяющим ионы, оставшиеся в колонке. В рассмотренном выше примере разделение достигается быстрее, если после элюирования ионов натрия увеличить концентрацию соляной кислоты. Можно применять также непрерывное увеличение концентрации элюента (град и-е н т н о е э л ю и р о в а н и е, гл. 10. 9). [c.109]

Впервые в хроматографию теория тарелок введена Мартином и Сингом [1]. Хотя представление о теоретических тарелках в хроматографии носит формальный характер, теория тарелок позволяет описывать движение области максимальной концентрации, экспериментально оценить ширину полосы и оценить эффективность (степень размывания) хроматографической колонки. Согласно теории тарелок, вся колонка состоит из ряда равновесных зон, т. е. теоретических тарелок. Время удерживания пропорционально числу теоретических тарелок N [1] [c.39]

Уравнение (111.37) устанавливает связь между линейной скоростью а потока газа-носителя и эффективным коэффициентом продольной диффузии Оэфф, характеризующим сложный процесс размывания полос в реальной хроматографической колонке. Если ввести соответствующие обозначения в (111.37), то получим уравнение, вывыденное Ван-Деемтером [c.55]

Большое влияние на равновесие оказывает однородность набивки адсорбента в колонке. Для очень узкой фракции зерен размерами только непосредственно вблизи 0,25 мм эффективность колонки выше, чем дла зерен меньших размеров, но более неоднородных (фракции 0,18—0,25 мм). Это связано в основном с улучшением однородности набивки по сечению колонки при сужении фракции зерен и уменьшением вклада в размывание полос, вы- [c.93]

Эффективность газохроматографической колонки — безразмерная расчетная величина, характеризующая степень размывания полосы анализируемого вещества на выходе из колонки и пропорциональная квадрату отношения времени удерживания к ширине хроматографического пика на половине его высоты Цо.бй. На практике за эффективность принимают число N теоретических тарелок [c.161]

Дозатор. Для обеспечения высокой эффективности колонки необходимо, чтобы проба имела подходящие размеры и подавалась в виде пробки из пара при медленном введении пробы или слишком больших размерах ее наблюдается размывание полосы и ухудшение разделения. Жидкие пробы впрыскивают через диафрагму из силиконового каучука при помощи медицинского шприца. Объем пробы должен быть небольшим (1—20 мкл) во избежание перегрузки колонки. Чтобы ускорить испарение, входное отверстие обычно подогревают до температуры выше точки кипения пробы. Для введения твердых веществ и газов предложены специальные приспособления. [c.270]

На эффективность колонки влияют различные параметры, которые можно разделить на кинетические и статические. Кинетические определяют кинетику процессов размывания хроматографической полосы. К ним относятся скорость и природа газа-носителя, зернение сорбента, степень заполнения колонки, давление, температура, форма и сечение колонки. [c.13]

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

Эффективность колонки и размывание полосы [c.37]

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

Другим важным фактором, который необходимо учитывать при выборе растворителя в качестве подвижной фазы, является влияние этого растворителя на эффективность колонки. Этот фактор необходимо учитывать при проведении разделения любым методом жидкостной хроматографии, однако в некоторых методах, например ионообменном, он имеет менее важное значение. Растворитель определяет состояние динамического равновесия анализируемого вещества между неподвижной и подвижной фазами и в связи с этим оказывает очень большое влияние на разделение как с точки зрения расстояния между двумя соседними пиками, так и размывания полос. [c.69]

В случае высокоэффективной колонки размывание полос небольшое, пики узкие, величина Н составляет 0,3—1 мм. В идеальном случае Н приближается к диаметру зерна сорбе1гга. Чтобы q>aвниIЬ эффективность двух колонок, следует ио [c.277]

Повышение температуры хроматографической колонки увеличивает внутридиффузное сопротивление, а следовательно, увеличивает и размывание, когда коэффициент сорбции больше 1, и уменьшает, когда этот коэффициент меньше единицы. Сопротивление массопереносу в газовой фазе растет с понижением температуры. С повышением температуры улучшается эффективность хроматографической колонки при анализе хорошо сорбирующихся веществ, т, е, когда преобладающую роль в размывании полосы играет сопро- [c.61]

Одна из главных задач теории неравновесной хроматографии — изучение причин размывания хроматографических полос. Это явление может быть обусловлено диффузионными и кинетическими факторами. Их влияние на процесс разделения может быть настолько велико, что даже при значительной разнице коэффициентов распределения вещества могут не разделиться. Явление размывания полос в реальной хроматографической колонке очень сложно и может быть описано лишь приближенно на основе теорий, устанавливающих зависимость между мерой размывания и указанными факторами. Для описания неравновесной ГХ чаще всего используются теория теоретических тарелок и теория эффективной диффузии. Обе теории основаны на допущении о том, что хроматографический процесс протекает в линейной области изотермы распределения (п ГЖХ) или изотермы адсорбции (в ГАХ), Количественной мерой размывания в первом случае является высота теоретической тарелки Н, во втором — эффективный коэффициент диффузии Дэфф. [c.334]

Согласно теории эффективной диффузии размывание хроматографической полосы обусловлено протекающей с конечной скоростью диффузией в газе и порах сорбента, а также массообмепом между газом и НФ. Диффузия имеет сложный характер. В реальной хроматографической колонке могут происходить следующие виды диффузии молекулярная — обусловленная тепловым движением молекул вихревая — вызываемая завихрением газа вокруг зерен асадки массопередача из газовой фазы к жидкой, обусловленная внешней диффузией или замедленной внешнедиффузионной мас-сопередачей миграция молекул адсорбированного вещества с поверхности НФ внутрь НФ, обусловленная замедлеппой внутренней диффузией, или замедленной внутридиффузионной массопередачей. [c.337]

В процессе работы насоса постепенно изнашиваются уплотнения поршней. Продукты эрозии уплотнений медленно, но верно забивают каналы инжектора и входной фильтр колонки. Для удаления этих частиц рекомендуется устанавливать между насосом и инжектором второй фильтр, рассчитанный на высокое давление. Размер его пор не должен быть больше, чем у входного фильтра колонки. Этот фильтр при достаточном размере поверхности должен иметь возможно меньший объем, что является существенным для работы в режиме градиентного элюирования, если градиент формируется в зоне низкого давления. Третий фильтр с размером пор 0,5—2 мкм иногда устанавливают непосредственно перед колонкой. Предколоночный фильтр защищает колонку от продуктов эрозии уплотнения инжектора и от примесей, содержащихся в пробе. Этот фильтр должен иметь очень маленький мертвый объем, так как он расположен в критической зоне, где любое увеличение объема приводит к размыванию полосы, т. е. снижает эффективность разделения. Лучшие конструкции данного фильтра имеют мертвый объем 4—7 мкл. [c.161]

Теория Jq)oмaтoгpaфии должна не только объяснить, но и количественно оценить статистически обусловленное размывание хроматографической полосы. Размывание, приводящее к перекрыванию хроматографических пиков, происходит как в колонке, так и вне ее (внеколоночное размывание). Причины размывания соединений в хроматографической колонке подробно рассмотрены при изложении теории теоретических тарелок (см. разд. 8.4.1) и кинетической теории (см. разд. 8.4.2). Внеколоночное размывание происходит в устройстве ввода пробы, коммуникациях от устройства ввода пробы до колонки и от колонки до детектора, а также в самом детекторе. Теория хроматографии позволяет оценить вклад каждого из этих факторов в размывание полосы, т. е. ширину пика, =. Стандартное отклонение пика (а) ипи дисперсия (а ) являются результирующими всех случайных процессов на молекулярном уровне, вызывающих размывание. Дпя распределения Гаусса эффективность колонки (Я, М) связана с дисперсией. ВЭТТ может быть определена как дисперсия на единицу длины колонки ( , мм) [c.280]

Наряду с некоторыми преимуществами, обеспечившими широкое применение насадочных колонок, последние имеют су1цеетвенный недостаток, заключающийся в относительно низкой эффективности разделения Это обусловлено, во-первых, наличием вихревой диффузии газового потока, приводящей к размыванию полос и соответствующему ухудшению разделения, и, во-вторых, трудностями увеличения длины насадочной колонки. [c.66]

Интересно, что тарелочная теория может применяться и в том случае, когда происходит размывание полосы элюирования вследствие явлений каналообразования в колонке [7]. Если, однако, размывание обусловлено факторами, затрудняющими достижение равновесия (например, медленной диффузией внутри зерен), то возникают значительные отклонения от результатов, предсказываемых теорией. К счастью, эти отклонения существенны лишь тогда, когда применяются короткие колонки, т. е. когда растворенные вещества характеризуются высоким коэффициентом разделения. При этом эффективное разделение может быть достигнуто за несколько часов, и расхон дения между теоретическими вычислениями и экспериментальными результатами, с точки зрения химика-аналитика, не имеют большого значения. Если же для разделения на колонке требуется 100—200 теоретических тареяок (т. е. при разделении вегцемв t близкими свойствами), то предварительные вычисления дают большую экономию времени. В этом случае необходимо, чтобы тарелочная теория давала удовлетворительные результаты даже тогда, когда размывание полос обусловлено отсутствием равновесия в колонке. При этом числа теоретических тарелок для двух растворенных веществ могут так сильно различаться, что бывает необходимо определить Лэф для обоих веществ или грубо оценить для второго вещества, пользуясь указаниями, приведенными в следующем разделе. Если для двух веществ принимаются различные значения / дф, то для расчета загрязненности веществ по уравнению (6. 4) берут среднее арифметическое из этих значений. Правда, для большинства систем с родственными ионами, требующими для своего разделения длинных колонок, коэффициенты диффузии ионов оказываются настолько близкими, что высоты теоретических тарелок для различных веществ можно считать одинаковыми. [c.127]

Разделительная способность колонки определяется как селективностью адсорбента, так и размыванием хроматографических полос при их движении по слою адсорбента. Размывание полос — основной фактор, мешающий четкому разделению. При прочих адкнаковых условиях более эффективна та колонка, в которой хроматографические полосы размываются в меньшей степени. [c.92]

Влияние пористости адсорбента на размывание хроматографических полос видно из изменения зависимости Я от м (или от и) при изменении средних радиусов пор силикагелей приблизительно от 150 до 1500 нм при одинаковых размерах зерен (0,25---0,5 мм) и при других одинаковых условиях. Как было показано на рис. VIII, 1, при таком зернении адсорбента роль внешнедиффузионного массообмена мала. Из рис. VIII, 2 видно, что эффективность колонок возрастает с увеличением среднего радиуса пор до определенного предела. Для силикагелей с радиусами пор 750 [c.94]

Мартин и Синдж [4] использовали хроматографическую модель (см. разд. 23-4), включающую гипотетическое разделение колонки на ряд зон или тарелок, и объем одной тарелки был таким, что концентрация растворенного вещества в подвижной фазе, покидающей тарелку, была в равновесии со средней концентрацией растворенного вещества в неподвижной фазе на этой тарелке. Несмотря на то что выводы из теории равновесной тарелки дают правильное описание размывания хроматографической полосы, Джиддингз [5] подчеркнул, что модель равновесной тарелки противоречит представлениям о реальных процессах, происходящих в колонке, и, следовательно, модель тарелки не следует интерпретировать буквально. Он указал, что равновесие (в действительности квазиравновесие [6]) достигается только в максимуме полосы, а все остальные точки неравновесны. Неравновесность является наиболее важной причиной размывания полосы. Поэтому хроматографическое размывание полосы рассматривается здесь с точки зрения динамического эффекта, а не в рамках равновесной модели Мартина и Синджа. Тем не менее, терминология тарелки не отбрасывается, поскольку она дает эффективный способ выразить простыми понятиями степень размывания полосы или пика, включая равновесный и динамический эффект. [c.502]

Поэтому почти универсальный совет хроматографистам-прак-тикам — вводить пробу в колонку при минимально возможной ширине, чтобы не было размывания полосы, связанного с вводом пробы, объем ее в пределе должен стремиться к нулю (идеальная проба). Исследования [26] относительного увеличения высоты тарелки, как функции относительного объема пробы, подтвердили предположение [10], что максимальный объем пробы не должен превышать У12 /п. Это значение соответствует увеличению высоты тарелки примерно на 2% (по сравнению с идеальной). Удерживаемые объемы для разных растворенных веществ сильно различаются соответственно весьма малые эффективные объемы пробы зависят от природа растворенного вещества. Например, предельный объем К/2при я = 300 и У =100 или 1000 мл равен 2,9 или 29 мл. С другой стороны, при п = 3000 н V = 100 или 1000 ил предельные объемы равны 0,91 или 9,1 мл. Таким образом, для веществ с малым удерживаемым объемом и для колонок с большим числом тарелок необходимы невероятно малые объемы проб. [c.516]

Компоненты пробы, выходящие из хроматографической колонки 5, фиксируются детектором 9 и записываются регистрирующим прибором 10. Детектор должен иметь высокую чувствительность (при аналитическом разделении), линегаую зависимость сигнала от концентрации обра иа протяжении всего разделения. Материал дпя изготовления всех узлов хроматографа должен быть химически инертен к подвижной фазе, офазцу и наполнителю колонки. Обычно используют нержавеющую сталь, стекло, пирекс, тефлон. Соединительные линии между устройством для ввода образца, колонкой и детектором могут влиять та эффективность разделения за счет размывания полосы образца в соединительных линиях. Они должны быть изготовлены из узких трубок диаметром 0,025-0,05 см и иметь по возможности небольшую длину. [c.10]

Из рис. 1 видно, что наклон прямых зависимости эффективности колонки от размера зерен силикагеля растет с увеличением сорби-руемости веществ. В данном случае вследствие больших значений коэффициента Генри (Г больше 5) можно было предположить, что определяющим фактором в размывании полосы будет в1йешнедиф-фузионное сопротивление массопередаче, которое растет с увеличением коэффициента Генри. Поэтому в области внешнедиффузионного режима размывания полосы влияние размера зерен адсор-58 [c.58]