Препаративная газовая хроматография эффективность колонки

Препаративная газовая хроматография позволяет получать в чистом виде многие достаточно летучие вещества непосредственно из природных смесей или производственных продуктов. С ее помощью удается разделять азеотропные смеси и близкокипящие изомеры, приготовлять реактивы и фармацевтические препараты высокой степени чистоты, выделять эталонные соединения. В настоящее время препаративная хроматография превратилась в самостоятельный метод разделения смесей веществ. Появился ряд новых ее вариантов, расширяющих разделительные возможности метода и позволяющих существенно увеличить эффективность и производительность препаративных колонок. Уже сейчас препаративно-хроматографическое разделение смсси веществ осуществляется в двух вариантах прерывном и непрерывном. [c.204]

Если условия анализа позволяют использовать препаративную газовую хроматографию, то выделяемое количество вещества оказывается достаточным для измерения спектров обычными методами. Поскольку при проведении газохроматографического анализа, с одной стороны, желательно использовать колонки с наибольшей эффективностью разделения, а с другой — идентифицировать также и примеси, для дальнейших исследований аналитик получает в свое распоряжение образцы, количество которых в общем случае составляет от 5 мкг до нескольких миллиграммов и ИК-спектры которых могут быть измерены только при помощи специальной техники. [c.252]

Основная причина состоит, возможно, в том, что уже на ранней стадии развития газовой хроматографии стало ясно, что эффективность разделения соединений, степень разделения, время, затрачиваемое на разделение (скорость разделения), а также максимально возможное количество разделяемой смеси (емкость колонки) связаны друг с другом и улучшение одной из этих характеристик можно осуществить только за счет ухудшения по крайней мере одной из других. Ранний оптимизм, в результате которого появился такой термин, как промышленная газовая хроматография, сменился разочарованием, поскольку попытки увеличить емкость газохроматографических колонок приводили к такому ухудшению их разделительной способности, что газохроматографический метод становился менее эффективным, чем другие методы получения чистых веществ. В результате ученые обратились к развитию более перспективных направлений исследования, а препаративная газовая хроматография — как ее стали называть позже — отошла на задний план. [c.7]

Сущность хроматографии, ес физико-химические основы, история ее возникновения и развития, значение для науки и техники. Разновидности хроматографии. Виды хроматографии. Жидкостная и газовая хроматография, их отличительные особенности и области применения. Газовая хроматография как один из наиболее эффективных и -перспективных методов анализа и препаративного разделения сложных смесей. Варианты газовой хроматографии. Основные задачи газовой хроматографии. Предварительные сведения об аппаратуре, методике и примеры применения газовой хроматографии. Широкие и капиллярные колонки, заполненные и открытые. [c.296]

Газовая препаративная хроматография начала развиваться почти одновременно с аналитической, но из-за низкой производительности не так интенсивно по сравнению с широко применяемой для разделения и очистки летучих веществ дистилляцией. Первые попытки препаративного выделения веществ делали на обычных аналитических колонках. Однако производительность их была крайне низка, продукты разделения исчислялись миллиграммами, так что их не хватало для исследования даже самыми чувствительными методами. Одним из наиболее эффективных путей увеличения производительности газо-хроматографической колонки оказалось увеличение ее диаметра. Однако это приводило к значительному снижению эффективности колонки. [c.276]

Варианты газовой хроматографии — газо-жидкостная и газо-адсорбционная— имеют свои преимущества и недостатки, поэтому выбор наиболее эффективного способа анализа в каждом случае определяется характером конкретной задачи. Так, в начальный период развития газовой хроматографии анализировали только газы и легколетучие жидкости на колонках с сильными адсорбентами. Переход к газо-жидкостной хроматографии способствовал уменьщению коэффициента распределения Г для более тяжелых сорбатов, в результате чего появилась возможность анализировать их хроматографическим методом. Использование неподвижных жидкостей самой разнообразной химической природы сделало газожидкостную хроматографию универсальным методом, позволяющим осуществлять разделение на основе различных видов физико-химических взаимодействий между сорбатами и растворителями. Кроме того, линейность изотерм растворения обеспечивала получение практически симметричных пиков сорбатов (при правильном подборе условий процесса). Однако существенные ограничения, связанные с летучестью неподвижных жидкостей, не позволяли проводить высокотемпературные процессы разделения высококипящих веществ ни в аналитическом, ни в препаративном вариантах. Поэтому дальнейшее развитие газо-адсорбционной хроматографии с применением однороднопористых адсорбентов различной химической природы было необходимо для обеспечения дальнейших успехов газовой хроматографии как метода анализа и исследования высококипящих соединений. [c.33]

Преимущество газовой хроматографии по сравнению с другими способами разделения состоит в том, что в короткое время с высокой эффективностью при относительно малых производственных затратах можно провести аналитическое и препаративное разделение смеси веществ. В случае необходимости можно разделить небольшие количества вещества (0,5—30 мг на колонках с носителем и всего несколько микрограммов на капиллярных колонках). Одновременно можно также проводить качественный и количественный анализы смесей. [c.101]

Варьирование природы элюента и его давления в колонке в значительной степени способствует расширению возможностей газовой хроматографии как аналитического и препаративного метода, а также как метода физико-химического исследований. Фактически в газовую хроматографию вводится дополнительная переменная, с помощью которой можно в достаточно широких пределах управлять селективностью, эффективностью и сорбционной емкостью колонки. Естественно поэтому, что теория хроматографического процесса с неидеальными элюентами существенно сложнее, чем в обычной газовой хроматографии. Кроме того, при переходе к неидеальным элюентам необходимо решить целый ряд практических задач, связанных с разработкой узла подготовки элюента, с дозированием проб под давлением, с герметизацией аппаратуры, с учетом повышения летучести неподвижных жидкостей и изменения чувствительности и других характеристик детекторов, с интерпретацией получаемых хроматограмм. [c.3]

На рис. 1 показана газовая схема препаративного хроматографа, использованного в данной работе. Установка состоит из колонок с внутренним диаметром 1,6 см, которые могут быть соединены последовательно или параллельно в агрегат, включающий восемь колонок длиной по 183 см, четыре колонки длиной по 366 см, две колонки длиной по 731 см или одну колонку длиной 1463 см. При таком расположении эффективные площади поперечного сечения равны приблизительно 13, 6, 3 и 1,6 см соответственно. Устанавливают рециркуляционный насос и поглотительные ловушки, чтобы осуществлялась рециркуляция [c.324]

Перегрузка колонки наступает тогда, когда нарушены два ограничения (см. разд. П1,А), определяющие максимально допустимую величину пробы, в результате чего падает эффективность колонки. В практике препаративной газовой хроматографии перегрузка колонки является скорее правилом, чем исключением. Изотермы распределения при этом нелинейны, при небольших перегрузках становятся растянутыми тыловые фронты пиков, а при больших перегрузках — и передние фронты. Однако первостепенное значение имеет чистота разделенных компонентов, и на неправильную форму пиков обращают мало внимания. [c.89]

Однако при этом снижается эффективность разделения. Поэтому установление связи между диаметром колонки и ее удельной нагрузкой, с одной стороны, и эффективностью разделения — с другой является основной задачей теории препаративной газовой хроматографии. [c.205]

Применение проявительного варианта в препаративной хроматографии позволяет осуществлять периодическое разделение смеси веществ. Для повышения производительности метода увеличивают диаметр колонки, что дает возможность значительно увеличить объем пробы. Оба эти фактора, однако, снижают эффективность разделения. Поэтому установление связи между диаметром колонки и ее удельной нагрузкой, с одной стороны, и эффективностью разделения, с другой — является основной задачей теории препаративной газовой хроматографии. [c.150]

Повышения производительности можно добиться различными способами. Можно увеличить селективность сорбент к сорбционную емкость колонки без существенного ухудшения. эффективности разделения. Это обеспечивается правильным выбором неподвилсной фазы, увеличением степени пропитки, понижением температуры разделения, увеличением диаметра колонки и использованием нескольких параллельных колонок. Поскольку проба в препаративной газовой хроматографии существенно больше, чем в аналитической, целесообразно иметь колонку большей селективности. Этого можно добиться, наряду с выбором соответствующего сорбента, понижением температуры колонки. [c.252]

В гл. II было показано, что при программировании температуры происходит концентрирование компонентов, что позволяет работать с большими пробами без ухудшения эффективности разделения. Данные,полученные при разделении смеси цис- и транс-декалинов (0,5 мл) на колонке длиной 2,6 м, внутренним диаметром 10 мм (сорбент — 20% силиконового масла на целите), свидетельствуют о том, что программирование температуры является весьма полезным приемом и в препаративной газовой хроматографии (см.рис. VIII, б)10. Однако следует иметь в виду, что на результатах разделения на колонках большого диаметра сказывается эффект неравномерного распределения температур [c.306]

За последние 10 лет газовая хроматография развилась в исключительно полезный аналитический инструмент. Эффективные разделения, соответствующие сотням и даже тысячам теоретических тарелок, можно производить колонкой длиной лишь несколько миллиметров. Попытки расширить масштабы этого процесса до очистки практических количеств вещества были не столь успешными вследствие трудностей достижения гомогенного профиля в колонке большого диаметра. До 1965 г. единственным эффективным препаративным газохроматографическим методом было вспрыскивание многих образцов в колонку аналитических размеров. К другим неудобствам препаративной газовой хроматографии относятся загрязнение продукта высокой чистоты следами жидкой фазы из колонки, которые непрерывно просачиваются в газовый поток, и разложение чувствительных к температуре веществ. Высокие температуры, необходимые для газовой хроматографии, являются существенным недостатком метода по сравнению с вакуумной перегонкой. [c.284]

Применение газо-жидкостной колонки с высокой разделяющей способностью для приготовления значительных количеств чистых веществ имеет, очевидно, существенное значение для работ в области органического синтеза и в других областях, требующих применения реагента высокой чистоты. С помощью препаративной газовой хроматографии могут быть произведены автоматическое разделение и очистка (99,94%-ной концентрации и выше) относительно больших количеств вещества, разнящихся по температуре кипения менее, чем на 1°. Кроме высокой эффективности разделения этот метод обеспечивает отсутствие тех осложнений, связанных с образованием азеотропов, с которыми так часто приходится встречаться в классических процессах разделения перегонкой, поскольку азеотроны легко разделяются на хроматографической колонке. В настоящей главе рассматриваются различные соображения принципиального и общего характера, которые должны учитываться в препаративной газовой хроматографии, и разнообразные применяемые в ней практические методы, приемы и устройства. [c.362]

Развитие препаративной газовой хроматографии происходило параллельно и на основе развития аналитической газовой хроматографии, когда, с одной стороны, возникла настоятельная необходимость в получении множества индивидуальных соединений достаточно высокой степени чистоты, а с другой стороны, выяснились ограниченные возможности таких распространенных методов, как дистилляция, экстракция, кристаллизация и т. д. Первоначально препаративное направление развилось именно как дополнение к этим общепризнанным методам. Очень быстро выяснились и достоинства, и ограничения метода препаративной газовой хроматографии. К числу достоинств относятся универсальность, обеспечение высокой селективности и эффективности разделения, возможности выделения одного или нескольких компонентов из сложных смесей с достижением за один цикл высоких степеней обогащения, простота процесса и возможность его полной автоматизации. К числу недостатков относятся сравнительно низкая удельная производительность и трудности улавливания веществ из газового потока. Препаративная хроматография применяется в настоящее время главным образом как лабораторный метод разделения веществ, и поэтому ее преимущества бесспорны, а недостатки не столь существенно важны. Следует ожидать, что препаративный хроматограф станет такой же неотъемлемой принадлежностью химических лабораторий, как аналитический газовый хроматограф в настоящее время и ректификационная колонка в прошлом. [c.5]

Ввиду того что цель препаративной газовой хроматографии — выделение веществ в чистом виде, эффективность колонки можно определить как ее производительность, т. е. отношение величины пробы к продолжительности анализа. Основное исследование влияния различных параметров на производительность препаративной колонки выполнили Гордон и Преториус [15]. Они определили препаративную эффективность (производительность) Е как количество (в молях) данного вещества заданной чистоты, выходящего из колонки в единицу времени. Определенная таким образом препаративная эффективность предпочтительнее величины ВЭТТ, поскольку она менее чувствительна к изменениям объема пробы. Влияние на величину Е рабочих параметров зависит от трудности выполнения [c.82]

Предположения о потенциальных возможностях препаративной газовой хроматографии восходят еще ко времени возникновения самой газовой хроматографии. Многим исследователям виделись хроматографические процессы промышленного масштаба, в которых обрабатываются материалы в количествах, подобных тем, с которыми имеют дело современные химические заводы. Ограничения, которые препятствуют реализации этих предвидений, связаны с тем, что при увеличении размеров колонки происходит уменьшение ее эффективности. Лишь относительно недавно хроматография промышленного масштаба, о которой говорится ниже, стала реальностью. [c.94]

В настоящее время спектры ПМР можно получать только с помощью метода с периодической работой спектрометра, т. е. с предварительным улавливанием соединений, выходящих из газового хроматографа. При этом применим любой из существующих методов улавливания, если только он удобен, имеет высокую эффективность при заданном размере пробы и позволяет легко переносить уловленные соединения в спектрометр. Даже при использовании микроампул, описанных выше, и методов обработки спектров на вычислительных машинах требуются относительно большие количества образца. По этой причине для анализов таких сложных смесей, как эфирные масла и душистые вещества, предпочитают использовать длинные насадочные колонки. Такие колонки дают большие количества разделенных соединений и имеют достаточно высокую разрешающую способность. По даже и при использовании таких колонок разделенные соединения часто приходится улавливать несколько раз. Если имеется большое количество образца и исследуемое соединение хорошо отделено от других соединений, то можно использовать и обычную препаративную газовую хроматографию . В таких случаях бывает возможным уловить [c.314]

Перспективным направлением в высокоэффективной препаративной газовой хроматографии является использование циркуляционных схем с насадочными колонками. Так, например, Чижков и сотр. [36] разделили на циркуляционном хроматографе с двумя насадочными колонками (длиной 3 м и диаметром 0,4 см), заполненными 3% силикона SE-30 на хромосорбе W, изомерные циклотиеноны с а= 1,012 за 4 ч при общей эффективности разделения 106-10 теоретических тарелок. — Прим. ред. [c.314]

Изучение влияния различных параметров процесса разделения на эффективность колонок в препаративной газовой хроматографии имеет важное практическое значение, так как в значительной мере влияние этих параметров процесса на производительность и энергетические затраты определяется влиянием их на эффективность. [c.4]

Явления, приводящие к значительному снижению эффективности разделения в широких колонках, и периодический характер процесса ограничивают возможности повышения производительности метода. Несмотря на определенные успехи в изучении путей повышения производительности в препаративной газовой хроматографии, оптимальное решение нельзя считать найденным. Предельные возможности метода в отношении как достижения наивысшей чистоты, так и установления теоретически возможной производительности также не определены. [c.142]

В препаративной газовой хроматографии при определенном коэффициенте разделения часто не получается полного отделения пиков вследствие недостаточной эффективности колонки. Это [c.146]

Разделение компонентов смесей ароматических углеводородов, содержащих изомеры алкилбензолов Сд-С д и выше, возможно лишь с использованием высокоэ4фективных капиллярных колонок. Ввделение же индивидуальных компонентов этих смесей методом препаративной газовой хроматографии в обычном ее всполнекии не представляется возможным из-за недостаточной эффективности на-садочных колонн. Вместе с тем выделение этих компонентов из смесей необходимо для целей идентификации компонентов нефтяных фракций, смол коксования углей и продуктов их переработки. [c.155]

Программирование температуры представляет собой удобный способ удаления высококипящих микропримесей, которые могут присутствовать в исходной смеси. При повторных изотермических циклах эти примеси удерживаются в колонке очень долго. Однако после многих циклов они появляются в виде очень широких пиков, которые трудно отличить от дрейфа нулевой линии, и соответственно загрязняют собираемые фракции. Наиболее эффективное удаление высококипящих примесей из колонки происходит при ее нагреве в ГХПТ это происходит в процессе каждого цикла . При препаративной работе единственной альтернативой удалению высококипящих примесей в каждом пропускании через хроматограф служит тщательное проведение процесса, так чтобы можно было прервать его, не доходя до точки, где уровень таких примесей превышает пределы требуемой чистоты фракций. В препаративной газовой хроматографии чрезвычайно существенным является быстрое, эффективное испарение пробы перед входом ее в колонку. Когда большие пробы должны испариться очень быстро, решающим фактором становится теплоемкость испарителя. Если теплоемкость его низка, то в момент ввода пробы наблюдается резкое охлаждение испарителя, в результате чего испарение происходит медленно и также медленно происходит перенос пробы в колонку. [c.315]

Средний диаметр частиц применяемого носителя должен быть оптимален для конкретной цели. Например, в аналитической газовой хроматографии применяют частицы с 4 = 100 Ч- 250 мкм, в препаративной газовой хроматографии Ц = = 0,3 0,6 мм, так как скорость диффузии молекул хроматографируемых веществ достаточно велика. В жидкостной хроматографии, а особенно в ВЭЖХ, размер частиц должен быть гораздо меньше, так как скорость диффузии молекул разделяемых веществ в жидкости на 2-3 порядка меньше, чем в газе. Поэтому в ВЭЖХ применяют частицы с = 5—10 мкм и менее. Наиболее высокая эффективность получена для хроматографических колонок, частицы насадки которых имеют Ц = = 2 мкм. Особые требования предъявляются к размеру и форме частиц в промышленной жидкостной хроматографии (см. разд. 8.2.7). [c.27]

Только Дамкёлер и Тейле (1943) впервые сознательно применили газ-носитель в той роли, которую он обычно выполняет в проявительном методе. В колонке длиной 4 м они разделяли различные бинарные смеси. Наполнение колонки состояло из измельченной глины, смоченной глицерином для насыщения активных центров. Таким образом, исследователи неосознанно осуществили распределительную газовую хроматографию. Но так как они работали в области препаративного выделения, то высокая эффективность разделения этого метода осталась для них скрытой. [c.23]

Ввод пробы. Как и в аналитической газовой хроматографии,, ввод пробы в препаративную колонку сопровождается разбавлением пробы газом-носителем. В результате этого снижается производительность прибора, так как при разбавлении увеличивается объем пробы, поступающей в колонку, и уменьшается эффективность разделения23. [c.309]

Разделительная способность колонки зависит от ряда параметров. Одними из основных параметров, определяющих ее эффективность, являются природа и количество неподвижной фазы, величина поверхности частиц твердого носителя, равномерность набивки. Эффективность разделения зависит также от природы газа-носителя, его скорости, градиента давления газа в системе. Существенное влияние оказывают размеры колонки, температура, а также величина пробы, способ ее введения и свойства компонентов разделяемой смеси. Для полной реализации эффективности колонки проба должна занимать небольшой объем. Верхний предел объема пробы определяется емкостью адсорбента и, следовательно, размерами колонки. Обычно верхний предел в аналитических исследованиях составляет примерно 100 мг, в препаративных колонках он значительно выше. Нижний предел объема пробы определяется чувствительностью детектора и методом детектирования (интегральное или дифференциальное детектирование). Дифференциальные детекторы получили наиболее широкое распространение. Среди детекторов, применяемых в газовой хроматографии, особенно перспективны такие, как термокондуктометрические ячейки (ка-тарометры), основанные на измерении теплопроводности газов и позволяющие фиксировать отдельные компоненты в количестве 10 12 моль. Так как катарометры обладают линейной зависимостью величины сигнала от количества введенных веществ, их можно использовать для определения концентраций. [c.144]

Верзел [13] показал, что при использовании длинных и узких колонок и проб препаративного размера изменения типа газа-но-сителя, типа и количества жидкой фазы, а также размера частиц насадки вызывают небольшие изменения в эффективности. Поэтому с точки зрения материальных затрат в таких колонках выгодно использовать дешевые газ-носитель и материал насадки и небольшие количества жидкой фазы. Насадка крупного зернения не только дешевле, но и позволяет использовать меньший перепад давлений на колонке. То, что узкие колонки требуют меньших по абсолютной величине скоростей газового потока, позволяет несколько увеличить как эффективность колонки, так и эффективность улавливания разделенных компонентов. Малая скорость газового потока облегчает конденсацию разделенных веществ и уменьшает потери, связанные с увлечением их потоком газа-носи-теля и выдуванием из охлаждаемой ловушки. Важность программирования температуры колонки в аналитической хроматографии уже была показана так же важно оно и в препаративной хроматографии. Программирование температуры увеличивает емкость колонки, уменьшает продолжительность разделения и часто позволяет увеличить величину коэффициента селективности. Программирование температуры и равномерный профиль скоростей газового потока в длинных и узких колонках обеспечить нетрудно. Узкая колонка прогревается быстро и равномерно. Это значительно улучшает воспроизводимость основных параметров разделения при повторении циклов. [c.101]

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]

Оценка эффективности разделения через ВЭТТ (Я) и степени разделения через К при отсутствии перегрузки колонки широко применяется в практике газовой хроматографии. При использовании хроматографии для препаративных целей или анализа примесей в колонку дозируют большие объемы разделяемой смеси, причем основные компоненты этой смеси поступают на слой сорбента при высоких концентрациях. В практике препаративной хроматографии эффективность разделения и в этом случае оценивается через Н и К, хотя использование этих величин становится малообоснованным. [c.35]

Зельвенский В.Ю. - В сб. Газовая хроматография.Вып.I4.M.,НИИТЭХим,1970,43-49. Влияние температуры опыта на эффективность и производительность препаративных газо-адсорбционвых колонок. [c.52]

Другая проблема, связанная с увеличением длины колонки, — увеличенное время удерживания. При использовании узких и длинных колонок с целью увеличения емкости для трудно разделимой пары компонентов время анализа увеличивается, поскольку существует связь между емкостью, степенью разделения и скоростью газового потока. Большие времена пребывания компонента в колонке приводят обычно к дополнительному расширению его хроматографической полосы. Увеличение времени удерживания можно скомпенсировать тремя способами. Можно использовать меньшее количество жидкой фазы, однако это приводит к потере выигрыша в емкости. Помотают ускорить разделение и большие скорости газового потока. Несмотря на то что существует оптимальное значение скорости Ыопт, оно не имеет существенного значения для проб больших размеров, используемых в препаративной хроматографии, причем при значительном увеличении скорости происходит лишь незначительное уменьшение эффективности. Наконец, время удерживания меньше, когда хроматограф работает при высоких температурах. По этой причине в препаративной хроматографии используют более высокие температуры, чем в аналитической хроматографии. При повышении температуры колонки следует следить за тем, чтобы пары неподвижной фазы, выходящие из колонки, не загрязняли собранные фракции. По этой причине в препаративной хроматографии можно использовать лишь весьма ограниченное число неподвижных фаз. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология