Колонка неравномерность потока

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]

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]

Большая неравномерность скоростей по длине колонки ухудшает эффективность ее работы. В работе (Л. 134] показано, что скорость потока газа-носителя лишь в небольшой степени зависит от абсолютных значений давлений, а в основном определяется перепадом давлений на колонке. Скорость потока более равномерно распределяется по длине колонки при небольшом отношении [c.140]

На колонке с равномерным заполнением при очень малой скорости протекания высота теоретической тарелки приблизительно равна диаметру зерна ионита. На практике из-за неравномерности потока жидкости внутри колонки /1пц>/гид. [c.162]

Обычная длина колонок в классической жидкостной хроматографии 10-25 см, в газовой — 1-3 м. В высокоэффективной жидкостной хроматографии длина может увеличиваться до 50-100 см и более. Для увеличения числа теоретических тарелок в газовой хроматографии иногда изготавливают колонки большей длины, равной десяткам и даже сотням метров. Длинные колонки для газовой хроматографии сворачивают в спираль, в жидкостной обычно их делают секционными, используя соединительные устройства с минимальным мертвым. объемом. Различие приемов объясняется тем, что эффективность свернутых в спираль колонок в жидкостной хроматографии оказывается ниже, чем прямых секционных колонок той же длины. Эффект неравномерности потока подвижной фазы при изменении /гла наклона колонки относительно оси земного притяжения проявляется тем сильнее, чем больше ее диаметр. [c.186]

Неравномерность потока. Заполненная хроматографическая колонка представляет собой лабиринт, через который передвигается подвижная фаза. Существует бесчисленное множество путей, по которым молекула может перемещаться от одного конца колонки к другому. Эти пути не одинаковы некоторые из них несколько длиннее, чем средний, а некоторые— немного короче. Молекулы, которые пройдут короткий путь, выйдут из колонки (при прочих одинаковых факторах) несколько раньше, чем если бы они шли по среднему пути. Если для длительности передвижения потока справедливо гауссово распределение, то это приведет к гауссову распределению времен передвижения, т. е. зона, которая на входе в колонку была бесконечно тонкой, на выходе из колонки будет иметь дисперсию, характеризуемую некоторой величиной о . В первом приближении член Hf не зависит от скорости передвижения подвижной фазы и является только функцией структуры и заполнения колонки. [c.541]

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]

Производительность колонки можно увеличить путем увеличения ее диаметра, но лишь в том случае, если эффективность разделения снижается не очень сильно. Размытие пика при разделении на колонках большого диаметра в значительной степени определяется неравномерностью движения зоны компонента по сечению, а это вызвано неравномерностью потока газа-носителя по сечению (стеночный эффект и идентичные ему явления между зернами сорбента), изгибами колонки, неравномерностью пропитки и т, д,. [c.254]

Следует учитывать еще один вид диффузии, связанный с распределением скоростей газа-носителя по сечению трубки. При разделении компонентов в капиллярной колонке график распределения скоростей по сечению, как известно из гидродинамики, представляет собой параболу с максимумом в центре колонки. В этом случае также происходит размытие полос, связанное с так называемой динамической диффузией, которая в основном и определяет ширину полосы в капиллярной хроматографии. При разделении компонентов в насадоч-ной колонке сопротивление потоку вблизи стенки меньше, чем в центре, поэтому скорость газа у стенок выше. Совершенно очевидно, что это вызывает неравномерное распределение концентрации по сечению и, следовательно, поперечный диффузионный поток. Это явление носит название стеночного эффекта. Естественно, что выравнивание концентраций по сечению уменьшает влияние динамической диффузии и стеночного эффекта, а также эффекта, вызываемого неравномерностью движения газа по различным каналам (между зернами в насадочной колонке). Поэтому в данном случае следует стремиться к увеличению коэффициента диффузии в газовой фазе. [c.42]

Представляют интерес закономерности изменения изотерм сорбции с изменением температуры, а также в пределах гомологического ряда. Было показано [12], что если при некоторой температуре изотерма распределения сорбата выпукла к оси ординат (что соответствует пику с преимущественным размытием тыла), то с повышением температуры кривизна изотермы уменьшается и далее наблюдается переход к вогнутой изотерме (т. е. к пику с преимущественным размытием фронта). Кроме того, увеличение числа углеродных атомов в молекулах гомологов также сопровождается переходом от выпуклой изотермы к вогнутой. Производительность колонки можно увеличить путем увеличения ее диаметра, но лишь в том случае, если эффективность разделения снижается не очень сильно. Размытие пика при разделении на колонках большого диаметра в значительной степени определяется неравномерностью движения зоны компонента по сечению 13 ], а это вызвано неравномерностью потока газа-носителя по сечению (стеночный эффект и идентичные ему явления между зернами сорбента), изгибами колонки, неравномерностью пропитки и т. д.. При длине слоя, меньшей некоторого предельного значения, когда поперечная диффузия, выравнивающая концентрации по сечению, еще не играет существенной роли, расширение полосы пропорционально относительной, разности скорости и длине [c.272]

Влияние неравномерности потока. По закону сохранения массы любое снижение количества газа в газовой фазе вследствие адсорбции на входе колонки должно повлечь за собой идентичное увеличение количества этого газа на выходе. или иными словами [c.74]

Другой механизм, по которому одно вещество может вли-.ять ка пик другого (даже если 1 значительно больше ) основан на эффекте неравномерности потока. В момент выхода вещества из колонки нарушение давления направлено обратно по колонке, а также по детектору. Результатом этого является продолжение колебаний потока в течение некоторого времени после вымывания веществ из коленки и возможность изменения давления перед колонкой (что особо отмечалось при работе с окисью углерода). Однако величина изменений потока по сравнению с другими изменениями обычно мала и поэтому может не приниматься во внимание, если разделение пиков хорошее. [c.79]

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]

Диаметр спирали колонок, применяемых в высокоэффективной жидкостной хроматографии, должен более чем в 130 раз превышать диаметр трубки, из которой изготовлена колонка (для сведения к минимуму неравномерности потока по диаметру) [10]. Колонки большого диаметра, применяемые для препаративных целей, не должны быть спиральными. [c.53]

Важнейшие проблемы при заполнении колонок возникают из-за того, что малые частицы сорбента имеют высокую поверхностную энергию и легко агломерируют. Если же суспензия материала в заполняющей среде образует сгусток частиц, то столб в заполненной колонке нестабилен. Под действием давления он деформируется или внутри колонки возникают каналы. В результате появляется неравномерность потока подвижной фазы в пространстве между частицами и их агломератами, что неблагоприятно отражается на эффективности колонки. Полярные сорбенты, например силикагель, могут агломерировать как в неполярных растворителях (алифатические углеводороды и др.), так и в сильнополярных (вода, спирты). [c.244]

Производственные испытания рассчитаны на получение исходных данных о поведении ионитов в аппаратах больших размеров. В этой связи наиболее важной характеристикой является сопротивление слоя смолы, которое определяется типом применяемых обменников, их удельным весом, формой, размером зерна и т. д. Из внешних условий важны высота слоя обменника и удельная нагрузка. На рис. 120 приведена зависимость сопро тивления слоя обменника от удельной нагрузки для нескольких типов обменников. В промышленности используют среднюю величину сопротивления. Малое сопротивление колонки приводит к неудовлетворительному распределению воды и неравномерному потоку через поперечное сечение колонки. Большое сопротивление приводит к непроизводительной затрате энергии на работу насосов при этом также сильно уплотняется слой смолы в процессе перезарядки. После отработки фильтра его взрыхляют обратным потоком и удаляют загрязнения, отложившиеся над фильтрующей массой. При обратном промывании, которое осуществляется снизу вверх, наблюдается значительное увеличение высоты слоя обменника в колонке (см. рис. [c.489]

Рис. 4.17. Колонки, имеющие одинаковый объем, но разные пропорции. А. Длинная и узкая колонка, в которой белок адсорбируется в верхней части, занимающей 20% объема она характеризуется относительно низкой скоростью потока, причем неравномерность потока обычно не важна. Б. Короткая колонка, для которой характерна высокая скорость потока и быстрое разделение в данном случае необходим равномерный поток по всему поперечному сечению, в противном случае разрешение ухудшается (см. также рис. 5.9).

Прежде чем приступить к проведению колоночной хроматографии в более крупном масштабе, необходимо все хорошо обдумать. Важное значение здесь имеют количество белка, приходящегося на единицу объема адсорбента, и скорость потока. Теоретически при увеличении количества нанесенного белка в 10 раз площадь поперечного сечения колонки (без изменения ее высоты) следует увеличить тоже в 10 раз и в 10 раз повысить скорость потока. Однако, как уже говорилось выше, для коротких и толстых колонок характерна неравномерность потока, так что лучше пойти на компромисс, увеличив оба размера колонки —и поперечное сечение, и высоту. Объем колонки следует повышать пропорционально количеству наносимого на нее белка наилучшим компромиссным решением будет сохранение прежних пропорций между шириной и высотой колонки. Таким образом, если в пробном опыте использовалась колонка высотой 5 см и диаметром 1 см, то для увеличения объема хроматографического слоя в 10 раз нужно взять колонку высотой 12 см и диаметром 2 см (исходя из того, что в продаже нет колонок любого возможного диаметра). Скорость потока, выраженная в см-ч , должна быть такой же, как и в опыте с колонкой небольшого размера. Так как площадь поперечного сечения в четыре раза больше, скорость потока, выраженная в мл-ч , должна быть только в четыре раза выше. Следовательно, время пропускания раствора через колонку будет в 2,5 раза больше. При идеальном потоке буфера поведение белка и разрешение должны зависеть только от соотношения между объемом колонки и количеством нанесенного на нее образца. При фиксированной скорости потока (см-ч ) форма колонки не имеет значения. [c.271]

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]

Вопрос о влиянии диаметра или эквивалентного ему поперечного сечения на эффективность и производительность препаративной газо-хроматографической колонки является до сих пор дискуссионным. Большинство исследователей пришли к выводу, что главная причина уменьшения эффективности препаративной колонки с увеличением ее диаметра — неравномерность потока газа-носителя по поперечному сечению колонки. Это обусловлено, во-первых, неоднородностью насадки по размерам зерен, во-вторых, замедленной поперечной диффузией, в-третьих, стеночным эффектом и другими факторами. [c.211]

Рассмотрим вклад каждого процесса в величину Н Вихревая диффузия А зависит от структуры сорбента и изменяется по длине колонки. Полости между частицами наполнителя, через которые тфотекает подвижная фаза, имеют форму капилляров, в которых у стенок и в центре скорость потока различна. Размеры частиц неодинаковы, поэтому различна длина капилляров и соответственно скорость перемещения подвижной фазы по этим капиллярам. Вихревая диффузия — следствие изменения линейной скорости потока подвижной фазы по сравнению с ее средним значением. Размывание зоны за счет неравномерного потока подвижной фазы описывают уравнением [c.277]

Путем подбора размера зерен сорбента можно в несколько раз увеличить эффективность колонки. Увеличение эффективности при уменьшении размера зерен объясняется уменшением размеров пустых полостей. Вследствие этого увеличивается неравномерность потока газа-носителя по сечению и путь внешней диффузии. Но чрезмерно мелкий сорбент увеличивает гидравлическое сопротивление, комкование и слипание частиц. [c.48]

На колонке с равномерным заполнением при очень малой скорости протекания высота теоретической тарелки приблизительно равна диаметру зерна ионита На практике из-за неравномерности потока жидкости внутри колонки /1пр>/1ид в технологии редких элементов ионный обмен используют не только для разделения, но также и для выделения их из растворов после вскрытия (осветленных и из пульп), для очистки сбросных вод при этом кочонка используется до проскока, после чего исходный раствор переключается на другую колонку, а первая регенерируется Время работы колонки до проскока называется временем защитного действия Для времени защитного действия слоя смолы длиной I Н А Шилов предложил формулу [c.162]

При традиционной схеме ос тцествления хроматографического процесса на гранулированных сорбентах эффекты, связанные с неоднородной пронщаемостью насадок для подвижной фазы, проявляются в случае применения колонок больших диаметров для решения препаративных задач и задач, связанных с концентрированием по отношению к матрице или матричным компонентам. По мере увеличения диаметров колонок всегда необходимо укрупнять сорбент, чтобы избежать неравномерности потока подвижной фазы. Это приводит к вынужденному увеличению ВЭТТ при переходе к большим колонкам. Уплотнение порошкообразных сорбентов в процессе работы колонок нарушает соотношение объемов стационарной и подвижной фаз, приводит к ухудшению их проницаемости. [c.186]

Диаметр колонки определяется, в первую очередь, количеством материала, иодлежаш его разделению. Площадь поперечного сечения колонки можно в широких пределах выбирать нронорциональной этому количеству. Слишком узких или слишком широких трубок следует избегать в первом случае начинает сказываться стеночный эффект, а во втором возможно возникновение неравномерных потоков. Большинство исследовате.пей применяет колонки с отношением [c.188]

Диффузия Эдди может стать очень важным фактором при высоких скоростях потока. Она возникает в результате неравномерностей потока, вызываемых частицами геля в колонке. Если скорость достижения равновесия очень мала, то растворенные молекулы, движущиеся в быстрой струе, менее успешно взаимодействуют с иммобилизованным аффинантом, чем те, которые находятся в медленном потоке. [c.84]

При разделении компонентов в насадочной колонке сопротивление потоку вблизи стенки меньше, чем в центре, поэтому скорость газа у стенок выше. Совершенно очевидно, что это вызывает неравномерное распределение концентрации по сечелию и, следовательно, поперечный диффузионный поток. Это явление носит название апеночного эффекта. [c.36]

Неравномерность потока в зависимости от степени адсорбции газа-носителя может оказать влияние на многие пики. Напри.мер, на рис, 2 показано, что если газ-носитель имеет /Се =5, то непрерывное нарушение потока происходит для всех веществ, коэффициент распределения которых ниже, Скорость потока при прохождении через детектор каждого из этих веществ зависит от присутствия других веществ и их количества, Кро,ме того, из.менения скорости потока б1дуг продолжаться еще длительное время после прохождения этих веществ через колонку, в результате чего выходящие позднее пики также в некоторой степени неточны, В газо-жидкостной хроматографии, где обычно считается, что газ-носитель не адсорбируется, этого не происходит. Если 1 =0 (см. рис. 2), ДЛЯ газообразных проб возможно лишь снижение давления и скорости потока. Нарушения потока, имеющие значение для точности анализа, наблюдаются в период ввода пробы и последующего восстановления равновесия потока газа-носителя. Длительность изменений потока меньше, чем при наличии адсорбированного носителя. [c.78]

Если требуется относительная точность или же обычным дзетодом анализируют пробы са мого разнообразного состава, необходимо калибрование. Для этого каждый колгаонент в чистом виде пропускают через колонку, причем эффект неравномерности потока учитывается в константе калибрования. [c.79]

Неравномерность потока подвижной фазы (вихревая диффузия). Скорость потока жидкости через колонку зависит от структуры наполнителя (сорбента) и изменяется по длине колонки. Полости между частицами наполнителя, через которые протекает подвижная фаза, подобны капиллярам, в которых у стенок и в центре скорость потока различна. Поскольку размеры частиц наполнителя не одинаковы, длина этих капилляров различна и скорость перемещения подвижной фазы по ним не одинакова. Некоторые молекулы хроматографируемого вещества перемещаются быстрее, другие медленнее, и, таким образом, вихревая диффузия является следствием изменения линейной скорости потока по сравнению со средним ее значением. Размывание полос за счет неравномерности потока подвижной фазы описывается уравнением [c.14]

Показано, что для точного поддерживания т-ры большого воздушного термостата необходима система тепловой обратной связи. Потеря эффективности препаративной колонки вызывается гл. обр. неравномерным потоком газа-носителя через колонку большого диаметра. Покрывая не только шихту, но и внутренние стенки колонки жидкой фазой, можио увеличить ее эффективность на 20%. Сконструирована и испытана ловушка, позволяющая постепенно охлаждать газ-носитель. [c.71]

Одни исследователи [85] считают, что основной причиной является стеночный эффект, т. е. увеличение скорости потока вдоль стенок колонки. Другие [86] придерживаются мнения, что размывание вызвано неравномерностью заполнения колонки и созданием градиента пористости по ее сечению. Проведенные исследования подтвердили наличие такого градиента и показали, что при любом способе заполнения колонки крупные частицы сорбента скапливаются у стенок, а мелкие в центре сечения. Измерения, проведенные Тарамассо и Сакодынским [84], показали, однако, что наблюдаемые явления размывания нельзя объяснить лишь разницей в распределении частиц по сечению. [c.151]

Постоянная А учитывает неравномерность движения потока подвижной фазы и называется вихредиффузионным членом. Она описывает зависимость высоты тарелки от неоднородностей потока через пористую структуру набивки колонки. В большинстве практических приложений этот член может быть аппроксимирован следующим уравнением [c.22]