Теория тарелочная

В основу теории элютивной ионообменной хроматографии могут быть положены два различных подхода 1) теория тарелочного равновесия, или просто теория тарелок 2) теория массопереноса, или кинетическая теория. Вначале рассмотрим теорию тарелок. [c.124]

Для успещного применения тарелочной теории необходимы следующие условия [c.52]

Уравнение (2.27) — одно из основных уравнений тарелочной теории. Оно представляет зависимость между коэффициентом распределения и числом объемов колонки, пропущенных до того момента, когда концентрация компонента М в элюате достигает максимального значения. [c.53]

В расчете ионообменных колонок в настоящее время часто применяют тарелочную теорию, которая основана на пред- [c.160]

В тарелочной теории принимают, что кривые элюирования имеют колоколообразную форму и точки максимума (пики) перемещаются вниз по колонке с постоянной скоростью, Q пропорциональной отношению f/ эл, (/ — количество растворенного вещества, находящееся в 1 см объема колонки в условиях равновесия между раствором и ионитом, мг-экв/см -, [c.161]

Следует отметить два важных правила, вытекающих из тарелочной теории а) высота максимума кривой элюирования обратно пропорциональна квадратному корню из длины колонки б) ширина кривой элюирования прямо пропорциональна квадратному корню из длины колонки. [c.161]

Вычисления, проделанные с применением тарелочной теории, позволяют правильно выбирать условия разделения, не произ- [c.161]

Высоту неподвижного. слоя смолы для проявительного метода разделения можно определить с помощью тарелочной теории, а для случая извлечения — по времени защитного действия. Однако на практике чаще экспериментально подбирают условия разделения на колонках малых размеров с последующим перенесением полученных результатов на технологические колонные [c.164]

Взаимосвязь между отдельными характеристиками хроматографического процесса устанавливает тарелочная теория хроматографии. [c.182]

Успешно развивается в институте общая теория хроматографического процесса, строго базирующаяся на современных представлениях в области динамики сорбции и свободная от упрощающих предположений тарелочной теории, скорее, описывающей проведенный опыт, чем предсказывающей его результат. Среди работ сорбционного направления важное место занимают исследования по хроматографическому определению нормируемых в водах органических веществ. Обобщенно их можно представить как стремление к созданию систематического хода определения нормируемых органических веществ, число которых последовательно и так быстро растет. Первым этапом работ этого направления является химическая (а не алфавитная) классификация нормируемых веществ и систематизация их основных свойств, имеющих аналитическое значение. Второй этап заключается в сопоставлении их свойств (летучесть, термическая устойчивость, диссоциация в растворе) с возможностями парофазовой, газовой, жидкостной и ионной хроматографии, в распределении подлежащих определению компонентов по этим видам хроматографии. Третий этап — сопоставление значений предельно допустимых концентраций (ПДК) с пределами обнаружения в перечисленных хроматографических методах и тем самым подтверждение необходимости работ по предварительному концентрированию компонентов. Некоторые результаты работ по сорбционному концентрированию пред- [c.9]

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]

ПРИМЕНЕНИЕ ТАРЕЛОЧНОЙ ТЕОРИИ [c.118]

Тарелочная теория основана на представлении, что колонка состоит из большого числа отдельных слоев, называемых теоретическими тарелками. В пределах каждой тарелки концентрация растворенного вещества как в растворе, так и в фазе ионита считается постоянной. Для упрощения предполагают также, что изотермы обмена линейны и что степень зарядки колонки мала, т. е. лишь [c.118]

Согласно тарелочной теории, кривые элюирования имеют колоколообразную форму, и точки максимума (пики) перемещаются вниз по колонке с постоянной скоростью, обратно пропорциональной отношению [c.118]

Глава 6. Применение тарелочной теории [c.120]

Следует отметить, что тарелочная теория не использует никаких априорных предположений относительно механизма сорбции на ионите. Следовательно, эта теория может применяться также для расчетов хроматографического разделения неэлектролитов. Если известно отношение моляльностей К (гл. 2. 6) или коэффициент поглощения (гл. 7. 3), то для вычисления можно вос- [c.121]

Если количества обоих веществ одинаковы, эта величина равна т]. Следует отметить, что в соответствии с тарелочной теорией чистота обоих веществ тем выше, чем больше отношение отклоняется [c.125]

Как в теории, известной под названием тарелочной , так и в других теоретических представлениях [2, 3] увеличение коэффициентов А, и Y — факторов, корректирующих капиллярную характеристику набивки, рассматривается как ухудшение разделительной снособ-ности. [c.115]

В книге выделена тарелочная теория равновесной хроматографии, которая, будучи теоретически менее строгой, чем теория массопереноса, более полезна для аналитика, желающего рассчитать из данных нескольких экспериментов концентрацию и pH промывного раствора, обеспечивающих наибольший эффект при разделении конкретной смеси. [c.6]

Предсказать величину на основании данных о равновесном распределении ионов и кинетики обмена можно с помощью тарелочной теории. [c.40]

Задачей моделирования является определение высоты насадки. Для этого разработана математическая модель многокомпонентной ректификации, основанная на фундаментальных уравнениях многокомпонентного массопереноса и дифференциальных уравнениях описывающих движение фаз в колонне. Равновесные данные и матрица коэффициентов многокомпонентной диффузии определялись по разработанным методам молекулярностатистической теории на основе потенциалов межмолекулярного взаимодействия и частичных функций распределения. Расчет процесса ректификации смеси состоящей из нескольких десятков компонентов по такой модели является трудоемким, поэтому рассматривалась только насадочная часть колонны К - 701. Входные концентрации и расходы в насадочную часть были взяты из тарелочного расчета колонны К - 701, который проводился традиционным методом теоретических тарелок и проверялся по промышленному эксперименту (глава 4). [c.202]

Степень чистоты разделяемых веществ вычисляют из перекрывания полос элюирования Если элюат состоит из двух фракций, соответствующих двум полосам элюирования (рис 46), то содержание примеси второго вещества в первой фракции элюата определяется отношением Д гг/ ь где гп, т.2 — количества растворенных веществ, введенных в колонку мг-экв Составлены диаграммы, изображающие зависимость взаимной загрязненности двух тфракций элюата от числа теоретических тарелок Следует отметить два важных правила, вытекающих из тарелочной теории а) высота максимума кривой элюирования обратно пропорциональна квадратному корню из длины колонки, б) ширина кривой элюирования прямо пропорциональна квадратному корню из длины колонки [c.161]

Другой подход к анализу процессов, протекаюш,их в условиях линейной неидеальной хроматографии, был развит еще в первых работах нобелевских лауреатов Мартина и Синджа [71], предложивших в 1941 г. тарелочную теорию жидкостной распределительной хроматографии, распространенную затем на газо-жидкостную хроматографию Джеймсом и Мартином [72]. При этом слой неподвижной фазы рассматривается как совокупность последовательно соединенных элементарных ступеней ( тарелок ),на каждой из которых устанавливается межфазовое равновесие. Хотя теория тарелок и объясняет, почему профиль хроматографической зоны в случае линейной изотермы распределения для достаточно больших времен элюирования приближается к форме гауссовской кривой, однако она не позволяет непосредственно связать размывание с параметрами хроматографического опыта. Дальнейшее свое развитие тарелочная теория получила за рубежом в работах Майера [73], Глюкауфа [74—75] и Винка [76] и в исследованиях советских авторов [77—80], однако, вследствие указанного выше формального характера, она все больше уступает свои позиции теории скоростей , существенный вклад в которую сделан Жуховицким с сотрудниками [81—83] и Томасом [84], изучавшими процесс динамики сорбции вещества слоем зерпеного материала из потока инертного газа. В работе [82] приведено полное решение для процесса, лимитируемого внешнедиффузиоиной кинетикой при линейной изотерме адсорбции. Для изотермы Лэнгмюра задачу удалось решить только численно [67]. Отметим, что внутридиффузионные задачи в динамике сорбции еще в середине и конце тридцатых годов исследовались Викке [85] и Дам-коллером [86], причем было показано, что предложенный механизм хорошо описывает опыты при низких давлениях, при повышенном же давлении процесс, видимо, начинает контролироваться внешней диффузией. [c.88]

Мартин и Синж [21) создали тарелочную теорию хроматографических колонок, аналогичную теории процессов экстракции и дистилляции. С целью расчета разделений колонка с ионитом рассматривается как состоящая из большого числа тарелок, каждая из которых последовательно приходит в равновесие с очередной порцией раствора. К ионообменным разделениям тарелочная теория применена Томпкинсом и Майером 23, 40] и затем в уточненном виде Глюкауфом [13, 14]. (Теория Глюкауфа будет рассмотрена подробно в гл. 6.) Большой интерес представляет применение этой теории к аналитическим разделениям, выполняемым методом ионообменной хроматографии. Другая теория, также представляющая интерес для химика-аналитика, развита недавно в работе Гамильтона, Богю и Андерсона [17]. [c.102]

Кривые элюирования могут теоретически обсуждаться по аналогии с выходными кривыми. Иначе говоря, может быть использована либо теория, основанная на непрерывных переменных, либо тарелочная теория. Первая из этих теорий применялась к ионообменной хроматографии различными авторами, работы которых уже цитировались. Следует подчеркнуть, что сделанное в разделе 5. 3 (стр. 101) замечание о влиянии изотермы обмена на остроту фронта остается справедливым и для стадии элюирования. Это означает, в частности, что нри выпуклой (благоприятной) изотерме обмена передний фронт кривых элюирования должен быть само-заостряющимся, а задний — растянутым. При разделении малых количеств, когда изотерма линейна, в элюентной хроматографии должны получаться симметричные кривые, а в вытеснительной — все границы полос должны быть самозаостряющи-мися. [c.111]

Элюирование малых количеств имеет бо-ньшое значение при аналитических разделениях родственных ионов. В этом случае тарелочная теория оказывается более удобной, чем другие теоретические представления. Простые расчеты, выполняемые на основе тарелочной теории, дают ценную информацию для химика-аналитика, желающего применять или улучшать уже известные хроматографические методы или разрабатывать новые применения этих методов. Поэтому тарелочной теории в хроматографических разделениях посвящена отдельная глава (гл. 6). Для надлежащего использования простых ионообменных методов и для выполнения хроматографических разделений ионов, сильно различающихся по своей склонности к поглощению, вполне достаточно общих правил и эмпирических сведений, приведенных в соответствующих разделах этой книги. [c.111]

Перед применением методов хроматографического разделения часто оказывается целесообразным определить коэффициенты распределения в растворах, намечаемых к использованию в качестве элюентов. Тогда коэффициенты распределения для других составов элюента могут быть вычислены по результатам небольшого числа опытов с помощью методов, изложенных в главе 3. 6. Затем с помощью тарелочной теории можно определить подходящие условия разделения. Ясно, что этот метод применим только в тех случаях, когда компоненты разделяемой смеси известны и могут быть выделены в чистом виде. В противном случае предпринимают попытку непосредственно осуществить хроматографическое разделение. Если при этом оказывается, что условия разделения выбраны неудачно, то их изменяют в соответствии с указаниялш, приведенными в этой главе. [c.126]

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]

Выше отмечалось, что тарелочная теория может использоваться для практических расчетов и при отсутствии локального равновесия в колонке. В этом случае по мере движения раствора вниз по колонке происходит постепенное размывание полос элюирования. Иными словами, высота теоретической тарелки в неравновесных условиях больше, чем в равновесных. Отсутствие равновесия между раствором и ионитом может быть обусловлено либо медленностью диффузии в зерне, либо медленностью диффузии в жидкости (пленочной диффузии), либо обоими этими факторами. Глюкауф [6] в своем подробном анализе тарелочной теории расчленяет высоту теоретической тарелки на три слагаемых, одно из которых (й ин) соответствует равновесным условиям, второе (Лз) — диффузии в зерне и третье ( п) — пленочной диффузии. Обш,ая высота теоретической тарелки = ин + 3 + п- Глюкауф приводит формулы, иозволяюш ие приближенно вычислить каждое из этих слагаемых. Для условий, обычно применяемых в хроматографии, эти формулы могут быть записаны следуюш,им образом [c.128]

Стрелов [25] составил таблицу равновесных коэффициентов распределения более чем для 40 элементов при различной концентрации соляной кислоты (табл. 15. 1). К сожалению, коэффициенты определялись не при следовых концентрациях веществ и степень использования катионита не была постоянной. Несмотря на это, приведенные в табл. 15, 1 величины можно применить не только для качественной оценки, но и для ориентировочных расчетов по тарелочной теории. Расчеты для элементов, склонных к гидролизу в солянокислой среде, например, для таллия и циркония, могут дать ошибочные результаты, но в других системах получается довольно хорошее совпадение. [c.290]

Тарелочная теория развита Мартином и Синджем [5], Мейером и Томпкинсом [6] и Глюкауфом (7] теория скоростей рассматривалась Лапидусом и Амундсоном [8], Глюкауфом [9], Туницким [10], Гиддингсом и Эйрин-гом [4] и ван-Деемтером, Цвидервегом и Клинкенбер-гом [1]. Теории, соответствующие случаю 3, представляют наибольший интерес при анализе материала настоящей книги и поэтому подробно рассматриваются ниже, в конце главы. [c.162]

Равновесное распределение, отвечающее рассмотренным выше представлениям, было подтверждено качественно Д. Д. Иваненко, Г. Е. Гапо-ном и др. [1113], измерением распределения радиоактивности по высоте колонки из окиси алюминия, промытой азотной кислотой, после пропускания через нее раствора фосфата, меченного радиоактивным Р . В серии работ из Клинтонской лаборатории и Иовского университета подробно изучены при помощи радиоактивных изотопов теория и практика разделения катионов в ионообменных колонках. Бойд и сотр. [1114] рассмотрели термодинамическую теорию работы колонки в равновесных условиях и ее динамику. Найденные ими соотношения подтверждены опытами разделения N3 , КЬ и Сз и отделения их от бария и лантана на амберлите 1К —1, причем было найдено, что динамика разделения определяется скоростью диффузии ионов в зерне поглотителя при высоких концентрациях и в прилегающих к нему слоях раствора — при малых его концентрациях. С другой стороны, Томкннс и Майер [1115] дали теорию колонки, основанную на уже использованной в 4-й главе аналогии с тарелочной фракционной колонкой и на общих уравнениях переноса. Их выводы были также подтверждены изучением разделения на дауексе-50 лантанидов, активированных облучением. [c.433]