Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Влияние температуры колонки на степень разделения компонентов

Цель работы: Провести разделение смеси неизвестного состава при различных температурных режимах колонки и оценить степень разделения компонентов.

Для того, чтобы разделение двух последовательных пиков стало заметным, необходимо, чтобы расстояние между максимумами пиков на оси времени (Dt) было больше, чем ширина пиков у основания, выраженная через их стандартные квадратичные отклонения.

Коэффициент селективности a является мерой относительного удерживания или относительной подвижности разделяемых веществ:

(1.11)

Рис. 1.6. Хроматографические пики при неполном разделении компонентов
где t'R1 и t'R2 - исправленное время удерживания соответственно веществ 1 и 2, VR’1 и VR’2 - исправленный удерживаемый объем соответственно веществ 1 и 2.

Если a = 1, разделение компонентов сложного вещества невозможно, так как их характеристики одинаковы и на хроматограмме образуется один пик.

Для разделения компонентов необходимо подобрать такие условия, чтобы разделяемые вещества перемещались по колонке с разными скоростями. Это достигается главным образом подбором соответствующей подвижной и неподвижной фазы. Так как a зависит от коэффициентов емкости k' разделяемых компонентов, то повысив селективность разделения этих компонентов можно, увеличить объем неподвижной фазы, т. е. увеличив длину колонки и объем содержащегося в ней сорбента или неподвижной жид

полное разделение (Rs > 1)
частичное разделение (0 < Rs < 1)
разделение отсутствует (Rs = 0)
Рис. 1.7. Примеры различной степени разделения компонентов
кой фазы.

На хроматограмме пики компонентов анализируемой смеси могут иметь различный вид. Они могут быть расположены совершенно отдельно друг от друга или в большей или меньшей степени накладываться друг на друга (рис.1.7).

Разделение двух соседних хроматографических пиков характеризуется разрешением Rs, (критерием разделения) которое описывается уравнением

, (1.12)

где w1, w2 - ширина пиков у их основания.

(1.13)

Для плохо разделяющихся пиков предложено несколько критериев:

(1.14)

(1.15)

Рис. 1.8. Определение высоты пиков при различной степени разделения

Критерий разделения меняется от 0 до бесконечности. Полное разделение пиков достигается при Rs=1.

Для количественного разделения компонентов вполне достаточно, чтобы Rs имело значение от 1 до 1,5. При Rs = 1 перекрывается только 2% площади пиков, при Rs = 1,5 два соседних пика разделены практически до нулевой (базовой) линии.

Для данной хроматографической колонки объем неподвижной фазы Vl можно считать постоянным. Следовательно, для того чтобы величина исправленного удерживаемого объема исследуемого соединения находилась в приемлемых пределах, величина коэффициента распределения этого вещества между фазами Ki также должна находиться в соответствующей области численных значений, которая во многом и определяется температурой процесса разделения.

В принципе повышение температуры обусловливает более короткое время удерживания, а тем самым и время анализа. Это объясняется тем, что коэффициент распределения вещества между фазами Кi имеет положительный температурный коэффициент, его численные значения с ростом температуры процесса разделения уменьшаются, а следовательно, уменьшается и удерживаемый объем исследуемого соединения.

Исправленный удерживаемый объем изменяется с обратной абсолютной температурой экспоненциально

Мертвый объем колонки при повышении температуры также уменьшается.

Таким образом, если бы хроматографические разделения велись только при комнатной температуре, газовую хроматографию можно было бы использовать для анализа только ограниченного набора веществ, существенно различающихся при этой температуре по величинам констант распределения между фазами. Одно только использование сильной температурной зависимости коэффициента распределения позволяет значительно расширить число анализируемых веществ.

Температуру хроматографической колонки следует довести до такого значения, при котором различия в коэффициентах распределения исследуемых веществ между фазами находятся в пределах, необходимых для осуществления эффективного хроматографического разделения.

Так как температуру колонки обычно варьируют в диапазоне от 20 до 300 oС, целесообразно учитывать эмпирическое правило, согласно которому методом газовой хроматографии при заданной температуре колонки можно с достаточной эффективностью разделить все вещества с температурами кипения, отличными от температуры колонки не более чем на 60 oC.

Кроме изменения величин коэффициентов распределения разделяемых компонентов между фазами, изменение температуры процесса разделения приводит:

– к изменению объема газовой фазы во внутреннем объеме колонки;

– к изменению объема неподвижной жидкой фазы во внутреннем объеме колонки;

– к изменению скорости потока газа-носителя;

– к изменению величины перепада давления газа-носителя на входе в колонку и на выходе из колонки;

– к изменению величин коэффициентов диффузии разделяемых соединений в газе-носителе;

– к изменению величин коэффициентов диффузии разделяемых соединений в неподвижной жидкой фазе.

Суммарным результатом всех имеющих место изменений является изменение эффективности используемой хроматографической колонки при изменении температуры процесса разделения.

 

Материалы, посуда, оборудование:

Хроматограф «Цвет-800», газ носитель –азот 200 мл/мин, кварцевая капиллярная колонка l=60 м, d=0,25 мм, неподвижная фаза – метилполисилоксан, детектор – пламенно-ионизационный, Tиспарителя=250 0C, Tколонки=70 0C, 90 0C., 140 0C.

 

Ход работы:В соответствии с инструкцией включают хроматограф и выводят его на рабочий режим. Устанавливают первую раюочую температуру колонки. С использованием микрошприца вводят в испаритель 0,1 мкл анализируемой смеси. Получают хроматограмму по которой определяют параметры удерживания для пиков индивидуальных соединений, рассчитывают коэффициенты селективности и коэффициенты разделения для соседних пиков. Результаты заносят в таблицу. Аналогичную процедуру проводят при второй и третьей рабочей температуре колонки. Делают вывод о влиянии температуры колонки на характеристики разделения компонентов.

Лабораторная работа №5

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...