Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Разрешающая способность — колонка
Поэтому практически любое ступенчатое изменение элюирующей силы растворителя должно способствовать образованию концентрационных зон разделяемого образца на фронте этого растворителя, что выразится в появлении пика на выходной хроматографической кривой. Естественно, для этого необходимы высокая разрешающая способность колонки и высокая чувствительность детектирования, соответствующие заданной величине изменения элюирующей силы растворителя. [32]
Для идентификации аминокислот наиболее широко используются их ФТГ-производные. Как показывают данные этой работы, разрешающая способность колонки сильно зависит от рН и ионной силы элюента, скорости потока, а также от температуры предварительной и основной колонок. По этой причине часто трудно установить точное положение пиков, отвечающих ФТГ-производным основных и кислых аминокислот. Даже незначительное изменение рН сильно сказывается на времени удерживания ФТГ-Asp и ФТГ-Glu, а ФТГ-His и ФТГ-Arg могут при этом элюироваться одновременно. С увеличением рН от 3 5 до 6 0 уменьшается время удерживания производных кислых и основных аминокислот, тогда как увеличение концентрации ацетат-ионов при постоянном значении рН приводит к уменьшению времени удерживания только ФТГ-производных основных аминокислот. Установлено также, что оптимальное разрешение пиков, отвечающих ФТГ-производным метионина, вали-на, лизина и изолейцина, достигается при скорости потока 1 3 мл / мин. [33]
Недопустимо, чтобы хотя бы часть набивки в верхней части колонки оставалась без жидкости. Однако при этом происходит незначительное уменьшение разрешающей способности колонки в результате увеличения мертвого объема. [34]
Применялся усилитель, подобный описанному Скрогги [2], но несколько видоизмененный Велманом и Ловелоком ( 3 ] для использования с ионизационными манометрами. Для быстрого проведения анализов без нарушения разрешающей способности колонки было необходимо дополнительно изменить схему, чтобы уменьшить постоянную времени. [35]
Применялся усилитель, подобный описанному Скрогги [2], но несколько видоизмененный Велманом и Ловелоком [3] для использования с ионизационными манометрами. Для быстрого проведения анализов без нарушения разрешающей способности колонки было необходимо дополнительно изменить схему, чтобы уменьшить постоянную времени. [36]
Представлена зависимость между относительным временем удерживания и отношением расхода газа-носителя к скорости обогрева. Описано влияние количества жидкой фазы на разрешающую способность колонки и указаны ограничения для жидкой фазы. В течение последних лет были опубликованы сообщения о применении нескольких методов газовой хроматографии с изменением температурного режима, приводящим к более быстрому вымыванию растворенных веществ, чем это достигается при обычном изотермическом методе. [37]
Поскольку некоторые пары лантаноидов имеют очень низкие факторы разделения, достижение удовлетворительной разрешающей способности колонок является очень важной задачей при разделении этих элементов. Действительно, большинство работ, посвященных изучению разрешающей способности колонок , было выполнено на примере разделения лантаноидов или актиноидов. Поэтому представляется необходимым кратко рассмотреть результаты, полученные при разделении лантаноидов. Это тем более важно, поскольку разрешающая способность колонок не является независимой характеристикой; она, по крайней мере частично, связана со свойствами элюируемого соединения. [38]
Для обеспечения стабильности характеристик насадки в ходе ее эксплуатации ГХ-колонки перед использованием необходимо кондиционировать. В ходе кондиционирования происходит удаление летучих веществ, отрицательно влияющих на разрешающую способность колонки . Колонки кондиционируют в хроматографе, иногда в токе газа-носителя с расходом 5 — 10 мл / мин. При кондиционировании колонку с детектором не соединяют, чтобы избежать загрязнений детектора. Обычно колонки кондиционируют при нагревании в течение нескольких часов. Температура при этом должна быть на 25 С выше температуры, при которой впоследствии будет эксплуатироваться колонка, но не должна превышать температуру кипения жидкой фазы. После длительного пребывания на воздухе колонки следует кондиционировать повторно. [39]
Стеклянную капиллярную трубку необходимо пропускать через свечу очень осторожно, чтобы электрод из платиновой проволоки диаметром 0 25 мм не нарушал течение газа. Кроме того, трубка не должна быть слишком большой, чтобы не уменьшить разрешающую способность колонки . Электрод вставляют через небольшое отверстие, просверленное в стекле, и заплавляют так, чтобы по возможности избежать образования карманов. Капиллярную колонку монтируют в микродетекторе и уплотняют прокладкой из силиконового каучука. [40]
Так как многие обычные задачи разделения элементов не требуют очень высокого разрешения, то фактически очень часто используют колонки с излишне высокой разрешающей способностью. В таких случаях обычно можно повысить скорость движения потока до тех пор, пока снижение разрешающей способности колонки не будет препятствовать решению поставленной задачи. [41]
Если ФР элементов недостаточно высок, чтобы использовать двухстадийный процесс, то возможности ламинарных методов для выбора условий колоночного метода разделения очень ограниченны. В этом случае оптимальные условия разделения должны отвечать следующим основным требованиям: максимальное значение ФР двух элементов, максимальная разрешающая способность колонки и удобные с практической точки зрения объемы элюирования, гарантирующие отсутствие взаимного загрязнения элементов. [42]
Для ввода газообразных проб в блоке колонки есть пробоот-борный кран, ручка которого 13 и два штуцера ( 12 — для ввода газа и 10 — для выхода) выведены на боковую и переднюю панели. Между емкостью газа и краном поместить осушитель газа, так как влага меняет свойства адсорбента и, как правило, ухудшает разрешающую способность колонки . [43]
Такой характер зависимости означает, что область размеров пор геля и, следовательно, разрешающая способность колонки слишком малы для фракционируемого образца. Если же кривая слишком крута, как, например, кривая 3 на рис. 5 — 3, это означает, что разрешающая способность колонки также недостаточна, но на этот раз уже вследствие слишком больших размеров пор и широкой области их изменения. Во многих случаях удается достигнуть удовлетворительного разрешения, заполняя колонку смесью гелей с различными распределениями по размерам пор. [44]
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Разрешающая способность — колонка
Химические свойства экетрагента, по-видимому, существенно не влияют на разрешающую способность колонки по отношению к лантаноидам. [16]
Поскольку некоторые пары лантаноидов имеют очень низкие факторы разделения, достижение удовлетворительной разрешающей способности колонок является очень важной задачей при разделении этих элементов. Действительно, большинство работ, посвященных изучению разрешающей способности колонок, было выполнено на примере разделения лантаноидов или актиноидов. Поэтому представляется необходимым кратко рассмотреть результаты, полученные при разделении лантаноидов. Это тем более важно, поскольку разрешающая способность колонок не является независимой характеристикой; она, по крайней мере частично, связана со свойствами элюируемого соединения. [17]
Согласно теории в упрощенном варианте [11], диаметр колонки не влияет ни на разрешающую способность колонки , ни на высоту тарелки. Такое приближение удовлетворительно, если отношение диаметров колонки и размеров частиц носителя колеблется между 5 и 50, а скорость потока близка к оптимальной. Оптимальная скорость подвижной фазы, не зависящая от диаметра колонки, может быть определена только в газовой хроматографии. Однако поскольку в жидкости коэффициенты диффузии в 104 — 105 раз меньше, чем в газовой фазе, то в экстракционной хроматографии разрешающая способность колонки всегда слегка зависит от диаметра набивки. Разрешающая способность колонок существенно ухудшается при использовании колонок большого диаметра и высоких скоростей потока. [18]
Такой характер зависимости означает, что область размеров пор геля и, следовательно, разрешающая способность колонки слишком малы для фракционируемого образца. Если же кривая слишком крута, как, например, кривая 3 на рис. 5 — 3, это означает, что разрешающая способность колонки также недостаточна, но на этот раз уже вследствие слишком больших размеров пор и широкой области их изменения. Во многих случаях удается достигнуть удовлетворительного разрешения, заполняя колонку смесью гелей с различными распределениями по размерам пор. [20]
Выбор других параметров и их оптимизация, например таких, как емкость, устойчивость или разрешающая способность колонки , выходит за пределы настоящей главы. [21]
В первом разделе опубликованы работы по особенностях размывания в хроматографических колонках при использовании варианта без газа-носителя, оценке разрешающей способности колонок . [22]
Следует также обратить внимание на то, что для разделения смеси двух веществ с большой молекулярной массой требуется большая разрешающая способность колонки , чем для разделения смеси низкомолекулярных веществ. [23]
Недавно предложенный модифицированный вариант разработанного авторами главы метода ВЭЖХ, предназначенный для анализа стероидных алкалоидов [85], показал, что разрешающая способность колонок и скорость анализа увеличиваются, если колонки заполняются мелкодисперсным адсорбентом. [24]
Если же ФР настолько мал, что описанная выше двухстадийная методика неприменима, то необходимо подобрать такой элюирую-щий раствор, при использовании которого значения ФР максимальны, кроме того должна быть эффективно использована разрешающая способность колонки . [25]
Высота слоя носителя — один из наиболее важных параметров в экстракционной колоночной хроматографии, так как объем элюата, продолжительность разделения и число теоретических тарелок линейно зависят от высоты слоя, в то время как разрешающая способность колонки повышается пропорционально корню квадратному из высоты слоя. Напротив, увеличение высоты слоя носителя приводит к пропорциональному повышению давления, необходимого для продавливания подвижной фазы через колонку. [26]
Вследствие большей скорости массообмена для поверхностнопористого стекла получается меньшее значение Н и более широкая область низких значений Я при изменении скорости газа. Разрешающая способность колонки в линейной газо-адсорбционной хроматографии выражается отношением разности времен удерживания AtR, отсчитываемых по максимумам пиков ( которое определяется в основном константами равновесия адсорбат — адсорбент, константами Генри для соответствующих компонентов), к сумме полуширин выходных кривых HI на, определяемой задержками массообмена. В общем случае размывание элюируемой полосы ( ширина пика) при прочих одинаковых условиях определяется размером и формой зерен адсорбента, природой газа-носителя и в основном кинегикой адсорбции и десорбции, зависящей от природы анализируемого компонента, от природы и геометрической структуры адсорбента и от температуры. Это сильно тормозит процессы встречной диффузии в порах и в динамических условиях может приводить к неравномерности их использования по глубине зерен. Применение же в качестве адсорбентов стекол только с поверхностной пористостью, проходящей на небольшую глубину, позволяет значительно сократить время анализа без ухудшения разрешающей способности. Несмотря на то что при использовании поверхностно-пористого стекла время анализа сокращается примерно в 8 раз по сравнению с временем анализа на объемнопористом стекле, критерий разделения и числа теоретических тарелок для колонки с поверхностно-пористым стеклом больше. [27]
Показано, что широкопористое стекло является высокоэффективным носителем. Разрешающая способность колонки не зависит от пористой структуры твердого носителя и определяется общим кол-вом НФ в колонке. [28]
На примере 2 адсорбентов из стекла, зерна одного из которых пористые во всем объеме, а зерна другого-только с поверхности, изучено влияние времени диффузии в-в в поры адсорбента на эффективность разделения. Установлено, что разрешающая способность колонки с указанными адсорбентами выше при значительном сокращении времени анализа. [29]
Необходимо установить различие между аналитическим и препаративным методами фракционирования. Для аналитических целей предельная разрешающая способность колонки проявляется на весьма малых количествах образцов, а при препаративном фракционировании следует подбирать оптимальные условия, учитывая точность разделения и, как правило, большие количества образцов. Методы работы на колонках в различных областях хроматографии хорошо исследованы и подробно описаны [5, 244, 245], поэтому ограничим рассмотрение лишь теми аспектами метода, которые непосредственно относятся к гель-проникающей хроматографии, и последними достижениями в этой области. [30]
Источник
Разрешающая способность колонки это
Три способа повлиять на эффективность колонки
На данный момент вам хорошо известно, что разрешение – это важная способность колонки разделять два или более соединения в процессе хроматографии. Я уже обсуждал, как селективность и коэффициент эффективности колонки влияют на разрешение. Теперь я продолжу эту тему и рассмотрю, как размер частиц, наполнение колонки и размер пор влияют на эффективность колонки. Кроме того, я поделюсь с вами информацией о том, как вы можете отрегулировать эти параметры для достижения максимальной чистоты целевых соединений.
Поклонники этого блога уже в курсе моих главных увлечений. Это хроматография, лиофилизация, кулинария и спорт. Если чемпионат мира по футболу не предвидится в ближайшее время, то чемпионат мира по хоккею в прошлом месяце доставил мне огромное удовольствие.
До начала чемпионата я беседовал с коллегой о фаворитах предстоящего турнира. Она была абсолютно уверена, что победу одержит российская команда. Эту уверенность ей внушали исключительно высокий рост и огромная сила мышц игроков. Она даже не сомневалась в том, что русские спортсмены будут доминировать над всеми своими противниками. Однако в финале победила финская команда, доказав, что не только физические данные важны для победы.
Если в хоккее размер – это не самый важный параметр, то есть одна интересная область, для которой выбор правильного размера, безусловно, увеличивает шансы на успех. Вы, конечно, можете спросить, что это за область? Но не думаю, что ответ будет для вас сюрпризом. Несомненно, это хроматография!
Пару статей назад я познакомил вас с эффективностью колонок и их влиянием на хроматографическое разрешение. Я обещал вам, что чуть позже расскажу, как улучшить коэффициент эффективности, и вот сейчас я выполняю это обещание.
Чтобы понять, как можно повлиять на эффективность колонки, давайте рассмотрим еще одно базовое уравнение для хроматографии, аппроксимирующее уравнение Ван-Деемтера:
Это уравнение четко показывает, что высота теоретической тарелки (H) а, следовательно, и количество тарелок (N) в колонке определяются в основном двумя факторами. Этими параметрами являются: диаметр частиц неподвижной фазы (dp) и линейная скорость потока подвижной фазы (u).
Давайте рассмотрим графически, как можно определить оптимальную высоту тарелки (H0) для неподвижных фаз, имеющих разные размеры частиц, используя уравнение Ван-Деемтера:
В отличие от хоккея, для которого предпочтительны большие размеры, наш коэффициент эффективности выиграл бы больше от меньших размеров частиц. Из приведенного выше графика, очевидно, что высота теоретической тарелки прямо пропорциональна размеру частиц. Таким образом, чем мельче адсорбент, тем меньше высота теоретических тарелок и выше эффективность колонки.
Таким образом, уменьшение размера частиц является способом повышения эффективности колонки для достижения лучшего разделения.
К сожалению, маленький размер частиц сопряжен с очевидным недостатком: чем меньше размер частиц, тем большее давление требуется для проталкивания подвижной фазы через колонку. Давление, необходимое для оптимальной линейной скорости, увеличивается обратно пропорционально квадрату диаметра частиц. Это значит, что
переходя на адсорбент, размер частиц которого в 2 раза меньше, чем у предыдущего, при условии, что длина колонки остается прежней, следует ожидать, что производительность увеличится в два раза, а требуемое давление при этом возрастет в четыре раза.
Однако существует практический предел размера частиц.
Возвращаясь к аналогии с хоккеем, следует отметить, что антропологические особенности помогают игрокам побеждать в хоккейных играх, но другие факторы, такие как стратегия, подготовка, экипировка, состояние здоровья, также влияют на исход игры. Эффективность колонки тоже зависит от размера частиц, но другие параметры, такие как размер пор и наполнение колонки, оказывают не меньшее влияние на эффективность, и конечный результат очистки.
Рассмотрим наполнение колонки. Колонка может быть эффективной, только если она правильно заполнена, независимо от того, какой адсорбент используется. Если неподвижная фаза заполняет колонку неравномерно, траектории движений растворенных молекул могут различаться по длине внутри колонки. По этой причине растворенные молекулы, входящие в колонку одновременно, будут выходить из нее с различным интервалом. В результате будет наблюдаться расширение пика.
При правильном наполнении колонки адсорбентом траектории движения растворенных молекул внутри колонки имеют очень близкие значения длины, что приводит к более узким пикам.
Сферическая форма частиц неподвижной фазы гарантирует однородное заполнение колонки и чаще всего устраняет эффект расширения пика.
Другой важный параметр, имеющий непосредственное отношение к колонке и ее эффективности, – это размер пор неподвижной фазы.
Маленькие поры обеспечивают большую площадь доступной удельной поверхности, а поры большого размера способствуют лучшему разделению более крупных молекул. Например, если размер белка немного меньше размера поры, то молекула белка может проникнуть внутрь поры, но покинуть ее уже будет нелегко. И если размеры пор явно недостаточны для разделяемого аналита, то время удержания, эффективность колонки и коэффициент емкости заметно снижаются.
Это означает, что для достижения правильной формы пика важно подобрать размер пор адсорбента. Слишком маленький размер пор, так же, как и слишком большой, приводит к размыванию пика и плохому разрешению.
Кроме того, имейте в виду, что если у вас есть ограничения по применению давления, очень маленький размер частиц неподвижной фазы может привести к движению с меньшей скоростью, чем оптимальная линейная скорость. В таком случае использование более длинной колонки, заполненной более крупными частицами, будет для вас куда более оптимальным решением. По сути, вы должны находить компромисс между размером частиц адсорбента, длиной колонки, скоростью потока, временем цикла и давлением.
А сейчас давайте снова посмотрим на уравнение разрешения:
На практике изменение числа теоретических тарелок N (например, двукратное увеличение) обычно не оказывает значительного влияния на разрешение двух пиков. Это связано с тем, что разрешение прямо пропорционально только квадратному корню из числа теоретических тарелок. Следовательно, удвоение параметра N будет означать и удвоение времени анализа, но при этом разрешение увеличится всего лишь в 1,42 раза, что равно квадратному корню из 2. Определенно, вы должны оптимизировать эффективность колонки для гарантированного разделения вашего сложного образца, но имейте в виду следующее:
изменение размера частиц неподвижной фазы в определенной степени улучшает разрешение, но в целом вы можете добиться гораздо лучших результатов, если сначала оптимизируете селективность.
Я уже посвятил теме селективности две статьи моего блога, поскольку селективность в хроматографии чрезвычайно важна для разрешающей способности. Читайте, как выбор подвижной и неподвижной фазы влияет на селективность и используется для улучшения разрешения при проведении хроматографического разделения. Надеюсь, что с правильной стратегией, хорошими навыками и оборудованием вы сможете стать чемпионами в области хроматографии.
Источник