Тарелка теоретическая скорости подвижной фаз

В разд. 24-2 показано, что скорость потока в оптимуме на кривой зависимости высоты тарелки от скорости подвижной фазы сильно зависит от диаметра частиц, и в связи с низкими коэффициентами диффузии в жидкостях оптимальная скорость потока невелика. В последнее время размеры частиц снижаются до 10— 15 мкм при диаметре 0,1 —1,0 см и длине колонки 0,1—0,5 м. При малом диаметре колонки достижимы значительные увеличения скорости потока, что приводит к сокращению времени без потери эффективности разделения [пятый член уравнения (24-14)]. При умеренной длине колонки необходимы высокие давления на входе (от 20 до 300 атм). Наблюдается значительный прогресс в развитии приборов, методик и систем детектирования [54,55] для хроматографии с высоким разрешением при высоких давлениях и скоростях. При продолжительности разделений от нескольких минут до одного часа достигается число теоретических тарелок от 1000 до 10 000, что сравнимо с параметрами газохроматографического разделения. При диаметре частиц силикагеля 20—30 мкм и 5—10 мкм и скоростях потока 0,1 см/с [56] и 1,2 см/с [57] получены высоты теоретической тарелки порядка долей миллиметра. В жидкостной хроматографии высокого давления носитель для стационарной фазы должен быть достаточно жестким, чтобы его размеры существенно не менялись при высоком давлении. Этому требованию удовлетворяют пористые стеклянные шарики. Опубликован сборник статей, посвященных актуальным вопросам жидкостной хроматографии [58]. [c.546]

Константа А связана с действием вихревой диффузии, кото-, рая зависит от размера частиц и плотности заполнения колонки, величина В связана с коэффициентом диффузии молекул в подвижной фазе, это слагаемое учитывает действие продольной диффузии, а С характеризует кинетику процесса сорбция-десорбция, массопередачу и другие эффекты. Влияние каждого слагаемого уравнения (17.13 на величину Я в зависимости от скорости подвижной фазы показано на рис. 17.6. Первое слагаемое дает постоянный вклад в Н. Вклад второго слагаемого существен при небольшой скорости потока. С увеличением скорости подвижной фазы влияние третьего слагаемого возрастает, а доля второго уменьшается. Суммарная кривая, характеризующая зависимость Н от скорости потока, представляет собой гиперболу. При небольшой скорости потока высота, эквивалентная теоретической тарелке, уменьшается, а затем начинает возрастать. Поскольку эффективность колонки тем выше, чем меньше высота, эквивалентная теоретической тарелке, оптимальная скорость подвижной [c.324]

Однако использование времени не всегда удобно. Время перемещения полосы в свою очередь зависит от многих факторов, таких как скорость подвижной фазы, температура и др. Поэтому для характеристики интенсивности размывания в хроматографии обычно используют другую величину — высоту эквивалентную теоретической тарелке (ВЭТТ), которую обозначим Н. Определим [25] Н как коэффициент пропорциональности в выражении [c.67]

Рис. 3.12. Зависимости высоты, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), от скорости подвижной фазы для газовой (7) и жидкостной (2) хроматографии

Итак, мы описали отдельные диффузионные процессы, чей вклад в размывание хроматографических пиков наиболее важен. Из приведенных уравнений следует, что, меняя размер частиц (с1р), количество неподвижной фазы ( /), структуру сорбента и упаковку колонок (Я, у), а также подвижную фазу, можно тем самым менять и >т- Система растворенное соединение—-неподвижная фаза в большинстве случаев задается, поэтому существенно влиять на величины к и Оь практически невозможно. В тех случаях, когда влияние отдельных процессов на размывание пика взаимно независимо, зависимость высоты, эквивалентной теоретической тарелке, от скорости газа-носителя выражается уравнением, приведенным в работе [86] [c.163]

Как уже отмечалось, оптимальное разделение достигается при получении разрещения в минимальное время. Прежде чем обсуждать вопросы" оптимизации, необходимо определить, как связаны между собой высота Н, эквивалентная теоретической тарелке, и линейная скорость подвижной фазы. Высота Н определяется как [c.22]

Эффективность разделения в газовой хроматографии зависит от скорости миграции молекул исследуемого соединения через колонку и от распределения компонента между неподвижной и подвижной фазами, т. е. от наклона изотермы или константы распределения. Количественным выражением первого явления служит время удерживания (время элюирования) tr или удерживаемый объем Уг, второго явления — число теоретических тарелок N (безразмерная величина) или высота, эквивалентная теоретической тарелке, Н, мм. Кроме того, большое внимание уделяется изучению факторов и явлений, непосредственно воздействующих на [c.226]

Это позволяет легко связать друг с другом эти теории и выразить основную величину, применяемую в теории тарелок,— высоту, эквивалентную теоретической тарелке Н,— через эффективный коэффициент диффузии Оэфф, а следовательно, через скорость и потока подвижной фазы. [c.35]

Число теоретических тарелок п и длина Ь хроматографической колонки определяют величину Н = Ып. Н соответствует длине отрезка колонки, действие которого при разделении веществ равнозначно действию одной камеры. Обычно Н обозначают как высоту теоретической тарелки . Зная Н или п, можно в какой-то степени предсказать разделительную способность хроматографической колонки. Точно сделать зто невозможно, так как п или Н зависит не только от условий работы колонки, но и от специфической для данного вещества скорости установления концентрационного равновесия между подвижной и неподвижной фазами. Таким образом, даже при заданных условиях работы, п и Я не являются константами и позтому для каждого вещества должны быть определены в отдельности. При близких значениях р различия, разумеется, невелики, так что, например, для расчета разделительной способности можно воспользоваться общим значением для п. [c.100]

Пара, состоящая из смежных подвижного и неподвижного колец, названа автором элементарным узлом . Найдено, что эффективность одного контактного узла соответствует 0,6—0,8 теоретических тарелок. Отсюда следует, что одна контактная пара, состоящая из подвижного и неподвижного конусов, эквивалентна (0,6—0,8)л теоретическим тарелкам, где п — число элементарных узлов этой пары. Обычно п = 6 7, следовательно, пара конусов эквивалентна 6—7 реальным тарелкам барботажного колонного аппарата. Сечение, по которому проходит пар в описываемом контактном устройстве, переменное. Наименьшее сечение будет в ближайшем к центру элементарном узле. Скорость пара в этом сечении рекомендуют 5—8 мкек [ПО]. [c.141]

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ПОДВИЖНОЙ ФАЗЫ НА ВЫСОТУ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ТАРЕЛКИ [c.541]

Теоретические аспекты ионообменной хроматографии никоим образом не противоречат общей теории, рассмотренной в гл. 16. Концентрационные коэффициенты распределения, выведенные выше, могут быть использованы для определения удерживаемого объема, как уже отмечалось. Поскольку подвижной фазой является жидкость, ее оптимальные скорости движения очень низки. Диффузионные процессы, определяющие кинетику ионного обмена, происходят на расстоянии, равном приблизительно диаметру одного зерна смолы, а переменная р в выражении приведенной высоты тарелки здесь представляет диаметр зерна смолы. В колонке с наиболее высокой разрешающей способностью высота тарелки соответствует приблизительно пяти диаметрам зерен. [c.593]

В жидкостной хроматографии повышение скорости потока подвижной фазы всегда приводит к увеличению высоты тарелки и, следовательно, к снижению числа теоретических тарелок в данной [c.82]

Колонку полагают состоящей из определенного числа теоретических тарелок при этом принимается, что равновесие между подвижной и неподвижной фазами устанавливается на каждой тарелке до того, как жидкость переместится на следующую нижнюю тарелку. Так как равновесие достигается довольно медленно, это предположение отвечает действительности только при низкой скорости течения и для смолы с небольшим размером зерен и не сильно сшитой. Теория тарелок сама по себе не позволяет поэтому предсказать максимально допустимые скорости течения раствора и размер зерен смолы. Экспериментальным путем установлено, что для большинства систем наиболее удовлетворительны следующие условия разделения размер зерен 100—200 меш или еще лучше 200—400 меш, степень сшитости, отвечающая содержанию ДВБ 4 или 8%, скорость течения раствора 0,5 см/мин. Для ионов среднего размера, если их коэффициенты селективности достаточно различаются по величине, скорость течения раствора разделяемой смеси может быть вдвое больше. Напротив, для разделения смесей ионов больших по величине и с близкими ионообменными свойствами целесообразнее использовать смолу, содержащую 2% ДВБ, и проводить процесс разделения при небольших скоростях течения раствора, таких, как, например, 0,2 см/мин. [c.125]

Специфика размывания хроматографической зоны в хроматографии полимеров определяется малой диффузионной подвижность макромолекул. Обычно диффузионное размывание в каналах подвижной фазы, а также вклад профиля скорости можно не учитывать. Основной вклад в величину Н дает неравновесный массообмен. Тогда высота эффективной теоретической тарелки равна [c.213]

Высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ), является мерой эффективности колонки. При постоянном режиме хроматографического процесса, постоянном размере зерна носителя, одинаковых способе заполнения колонок, скорости пропускания подвижной фазы, температуре и т. д. величина ВЭТТ должна быть постоянной. Изменяя хотя бы один из перечисленных параметров, например состав подвижной фазы, можно изменить высоту, эквивалентную теоретической тарелке (Я), и оценить число теоретических тарелок (М) для данной колонки. [c.159]

Эффективность колонки измеряют числом теоретических тарелок. В процессе разделения, осуществляемого в виде отдельных ступеней, как, например, при противоточной экстракции, на каждой ступени устанавливается полное равновесие растворенных веществ между двумя фазами, после чего фазы разделяются. Каждую ступень называют теоретической тарелкой. Однако в хроматографической колонке растворенное вещество непрерывно движется вниз вдоль колонки, и полное равновесие не может установиться ни в одной точке. Следовательно, можно только рассчитать высоту колонки, которая будет давать разделение эквивалентно одной теоретической тарелке. Эту величину называют высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ). Число теоретических тарелок в газо-хроматографической колонке зависит от ряда факторов, включающих скорость диффузии растворенного вещества в двух фазах, равномерность набивки колонки, толщину слоя неподвижной жидкой фазы, а также природу и скорость потока подвижной фазы. Число теоретических тарелок можно повысить в определенных пределах, увеличивая длину колонки, и оно несколько уменьшается при увеличении диаметра. [c.23]

Высота теоретической тарелки зависит от скорости, с какой происходит обмен растворенным веществом между двумя растворителями чем больше скорость обмена, тем меньше высота теоретической тарелки. Скорость обмена в свою очередь зависит от природы растворенных веществ и растворителей. Обычно она тем больше, чем больше растворители растворимы друг в друге. Но ее можно значительно повысить, увеличивая поверхность соприкосновения растворителей. Поверхность подвижного растворителя 5 можно увеличить, превращая его в мелкие брызги, поверхность неподвижного растворителя можно увеличить, измельчая твердый носитель. Кроме того, можно привести в движение растворы с помощью подходящих механических приспособлений (пульсирующие колонки). [c.144]

На рис 3-6 изображена зависимость между высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), и линейной скоростью подвижной фазы и для колонок, заполненных октадецилсиликагелем с размером зерен 3 и 5 мкм На колонках с насадкой 3 мкм разделение происходит быстрее Высокоскоростное разделение многоядерных ароматических углеводородов (14 соединений всего за 2 мин) показано на рис 3-7 [c.54]

Жидкостная адсорбционная хроматография основана на теории адсорбции из раствора. Адсорбционное равновесие между раствором и адсорбентом подчиняется уравнению изотермы адсорбции Лэнгмюра (17.1), в области разбавленных растворов изотерма линейна (17.2). Селективность адсорбции зависит от природы сил взаимодействия между адсорбирующимся веще-ство 1 и адсорбентом. Эффективность хроматографической колонки зависит, главным образом, от процессов диффузии и мас-сопередачи в обеих фазах и определяется, как и в газовой хроматографии, высотой эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ) Я. С линейной скоростью подвижной фазы и и некоторыми другими величинами ВЭТТ связана уравнением [c.339]

Все уравнения для высоты теоретической тарелки в газовой хроматографии выведены в предположении наличия ламинарного потока. При обычных условиях хроматографического анализа истинные вихри в газе-носителе не существуют либо существуют в очень малой степени, критерий Рейнольдса 3 этих условиях не превышает единицы [17]. Однако, как показано R. Е. ollins [58] и Р. С. arman [59], в пористой среде явления турбулентности возникают и развиваются при числах Рейнольдса от 1 до 100, то есть значительно меньших, чем в незаполненных трубах. Эти и более высокие значения чисел Рейнольдса легко достигаются при скоростных газохроматографических анализах. Например, для потоков гелия и азота при 50° через насадку из непористых частиц dp 0,2 М.М. критерий Рейнольдса примерно равен Re 0,015y [2] для Не и Re— 0,12 v для N2, где v—локальная скорость подвижной фазы. Для пористых частиц критерий Рейнольдса примерно в два раза выше, чем для непористых частиц. [c.15]

Сверхкритические жидкости имеют плотности, близкие к обычным жидкостям, но вязкость их меньше, а коэффициенты диффузии растворенных в них веществ больше Поэтому при применении таких жидкостей в качестве подвижных фаз удается добиться минимальной высоты, эквивалентной теоретической тарелке, при больших линейных скоростях, чем в ВЭЖХ Чаще всего подвижными фазами в СФХ служат н-пентан и диоксид углерода Последний имеет целый ряд преимуществ по фавнению с растворителями, обычными для ВЭЖХ он нетоксичен, негорюч, отличается высокой прозрачностью в коротковолновой УФ-области спектра, у него низкая критическая температура (31°С), и он относительно дешев [c.191]

Теория, которая избегает допущения установления мгновенного равновесия и других недостатков концепции теоретических тарелок, должна основываться на скорости, с которой может в действительности установиться равновесие в обычных условиях хроматографии. К тому же должны быть рассмотрены скорости диффузии в подвижной и стационарной фазах. Хроматографические теории, основное внимание в которых акцентировано на кинетике, называют кинетическими теориями , хотя было бы более точно использовать термин линейная неидеальная теория . Первое подробное изложение такой теории было дано датскими химиками ван Деемтером, Клинкенбергом и Зюйдервегом в 1956 г. общее уравнение для расчета величины тарелки как функции скорости движения подвижной фазы иногда называют уравнением ван Деемте-ра. Дальнейшее развитие эта теория получила главным образом благодаря работам американского химика Дж. Калвина Гиддингса. Интересующиеся читатели найдут обширное и доступное изложение основ современной хроматографической теории в его книге, ссылка на которую приведена в списке литературы, помещенном в конце главы. [c.535]

Длина колонок очень сильно зависит от необходимого числа теоретических тарелок и возможности обеспечить достаточно быстрое перемещение подвижной фазы через колонку, чтобы длительность анализа была приемлемой. В настоящее время рекомендуется применять колонки длиной, не превышающей 1 м (это близко к предельной длине неподвижной фазы, которую еще можно достаточно хорошо уплотнить для того, чтобы получить высоту тарелки порядка 1 мм при скоростях потока, не слишком далеких от оптимальной). Если разрешающая способность такой колонки недостаточна, добавляют еще одну колонку длиной 1 м, причем межколоночные коммуникации должны содержать соединительные капилляры с минимальным объемом /10/. С увеличением длины колонки уменьшается ее проницаемость, и, чтобы сохранить приемлемое время анализа, необходимо использовать более высокие давления. Для колонок с внутренним диаметром 4 мм, длиной 1- м, заполненных адсорбентом с размером частиц около 40 мкм, давление, необходимое для создания скорости потока 1 мл-мин ,равно примерно 20 атм. Поэтому приблизительную предельную длину колонки можно оценить, исходя из доступного давления и приемлемого времени анализа. Основные работы в обласг-Ти высокоэффективной жидкостной хроматографии проводились на колонках, длина которых не превышала 5 м. [c.49]

Джиддингз рассмотрел чрезвычайно сложный хроматографический процесс с точки зрения модели, включающей явления на равных уровнях молекулярном, между частицами, на частицах и с точки зрения геометрии колонки. Существенным для всех методов хроматографического разделения является разная скорость движения различных растворенных веществ, которая зависит от их коэффициентов разделения при условии, что полосы и пики разделяются друг относительно друга быстрее, чем они уширяются. Даже если растворенное вещество впрыскивают в виде острого пика, на ранних стадиях элюирования получается распределение растворенного вещества по закону Пуассона (предельное биномиальное распределение). После прохождения растворенным веществом пути, эквивалентного примерно 50 теоретическим тарелкам, распределение весьма приблил ается к узкополосной кривой распределения по закону Гаусса (см. рис. 23-5). На молекулярном уровне движение хаотично и напоминает процесс случайных толчков, молекулы временами движутся вперед в подвижной фазе, а временами застывают в неподвижной фазе. Вероятность пребывания молекулы в неподвижной фазе зависит от коэффициента разделе- [c.502]

В разд. 4.2.1 уже говорилось, что адсорбенты, применяемые в ЖХВД, отличаются от адсорбентов, предназначенных для обычной хроматографии, структурой, а также размером и формой частиц. Адсорбенты для ЖХВД можно разделить на две большие группы поверхностно-пористые и полностью пористые. Поверхностно-пористые адсорбенты получают следующим образом на твердые, непористые, сферические ядра наносят пористый слой собственно адсорбента толщиной 1—2 мкм (см. разд. 4.2.1 и рис. 4.1,6). Благодаря такому строению все типы этих адсорбентов-носителей — шарики с регулируемой поверхностной пористостью, шарики, покрытые пористыми слоями, шарики, покрытые пленкой,— достаточно прочны и не разрушаются при высоких давлениях, применяемых при хроматографическом разделении. Хотя глубина адсорбционного слоя у таких адсорбентов значительно уменьшена, в адсорбентах типа корасил (табл. 4.7) имеется довольно много очень маленьких пор, что значительно расширяет адсорбционную зону, а производительность колонки сильно зависит от скорости течения. Ввиду относительно малой величины адсорбционной поверхности (1— 15 м /г) в такие колонки нельзя вводить пробы большого объема, так как перегрузка колонки приводит к снижению ее разделительной способности. Средняя емкость колонки — порядка 0,1 мг пробы на 1 г адсорбента. Малая емкость является недостатком, если используются малочувствительные детекторы, например рефрактометр. Однако сильнополярные вещества, вероятно, лучше разделяются на адсорбентах этого типа, потому что их легче можно элюировать. Кроме того, колонки с такими адсорбентами легче приготовить, подвижная фаза легче проникает в эти адсорбенты, в результате повыщается средняя скорость течения (но одновременно снижается высота, эквивалентная теоретической тарелке, ВЭТТ). На этих адсорбентах можно как и на адсорбентах других типов, закреплять жидкие фазы и использовать их также для жидко-жидкостной хроматографии. В табл. 4.7 дан список некоторых адсорбентов вместе с их характеристиками. [c.177]

Вначале будут рассмотрены скорость движения хроматографической полосы и изменение ее формы вдоль колонки. Скорость продвижения полосы растворенного вещества зависит от коэффициента извлечения k — отношения количества растворенного вещества в неподвижной фазе к количеству его в газовой фазе (разд. 1.3). Если вещество нерастворимо в неподвижной фазе ( =0), то его время удерживания равно просто времени, соответствующему мертвому объему t s Для конкретной колонки. Если вещество растворимо, то время удерживания д определяется как (A + 1) tas-Коэффициент извлечения пропорционален растворимости вещества в неподвижной фазе и уменьшается с повьш1ением температуры. Он изменяется экспоненциально с обратной величиной абсолютной температуры. Ширина хроматографической полосы на колонке пропорциональна корню квадратному из расстояния от ее начала. Допускают, что эта пропорциональность не зависит от температуры, т. е. что высота теоретической тарелки не зависит от температуры (см., однако, разд. 2.3). Практически всегда имеется эффективная минимальная ширина полосы на входе в колонку все растворенные вещества, которые начинают двигаться с такой начальной шириной полосы, движутся вдоль колонки полосами равной ширины в любой точке. Так как общее количество растворенного вещества в полосе остается постоянным, концентрация в полосе как в неподвижной, так и в подвижной фазах изменяется обратно пропорционально ширине пика. [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология