Высокоэффективная жидкостная хроматография в биохимии - Хеншен А.
ISBN 5-03-001337-7
Скачать (прямая ссылка):
(o2v,/(cj):
a2v,i( с) = V2R,//n
где Vnj - удерживаемый объем, соединения /, а п - число
154
Глава 3
теоретических тарелок в колонке. В данном случае вклад всел. остальных
компонентов системы (за исключением реактора),, влияющих на размывание
полос, в значении дисперсии объема не учитывается.
Если выходящий из колонки элюат смешивается с потоком реагента (г),
дисперсия полосы соединения возрастает согласно выражению
где Fc - скорость потока через колонку и Fr - объемная скорость подвижной
фазы в колонке, FT - объемная скорость реагента, Fs - отношение объемных
скоростей.
Реактор также будет вносить вклад в размывание полосы. Этот вклад
характеризуется дисперсией o2y,R. Таким образом, суммарное размывание
полосы после проведения реакции составит
02y,/4c+r+R) = /7s202V',/(c) + 02y,R
Максимально достижимое хроматографическое разрешение определяется
выражением
R"** = AV RhI4ov,ko
В этом уравнении AVr,-i - разность удерживаемых объемов двух
последовательно элюирующихся пиков i и /. После смешения с потоком
реагента и проведения реакции в реакторе эта разность станет равной
FsAVrh-
Таким образом, после проведения химической реакции разрешение
составит
R = Fs А V Rji/4av,i(c+r+R)
Объединяя два последних уравнения, получаем
Поскольку величина оу,/(С) характеризует колонку, потеря разрешения
вследствие размывания полосы в реакторе определяется отношением объемных
скоростей Fs и значением Gv.r, характеризующим выбранный тип реактора.
Если величина максимально допустимой потери разрешения определена, то,
зная ширину полосы на хроматограмме, можно рассчитать предельно
допустимое размывание полосы в реакторе.
Например, предположим, что отношение R/Rmax=0,8, т. е. допускается
20%-ная потеря разрешения, создаваемая реактором, следовательно,
0у,я?=~О,75 0v,i(c)F s
Аппаратура 155
или в единицах времени ол<?г?^0,75 ot,n с)
Эти требования могут стать очень жесткими при уменьшении объема колонки.
3.6.6.3. Типы реакторов. При разработке послеколоночных реакторов
необходимо руководствоваться следующими соображениями: время пребывания в
реакторе должно соответствовать времени, необходимому для проведения
реакции, и дисперсия, обусловленная пребыванием в реакторе, должна быть
минимальной. Очевидно, что размывание полосы в реакторе возрастает с
увеличением времени реакции.
Кроме того, следует четко представлять, что, хотя размывание полос в
продольном направлении (направлении потока) должно быть ограничено,
необходимо тщательное перемешивание в радиальном (поперечном) направлении
после смешения реагента и элюата, с тем чтобы все анализируемые молекулы
были "замечены" молекулами реагента. Эту до некоторой степени
противоречивую задачу можно решить несколькими путями.
Реакторы с насадкой. Расчет и конструирование реакторов этого типа
описаны в работах [56, 57]. Чаще всего реакторы с насадкой
изготавливаются на основе стандартных колонок для ЖХ, заполненных
инертными несжимающимися частицами размером от 5 до 35 мкм. Дисперсия по
длине колонки в таких реакторах контролируется выбором частиц
соответствующего размера. Время реакции можно менять, меняя длину
реактора.
Для выбора оптимальных условий весьма полезна показанная на рис. 3.30
номограмма. Исходя из требуемого времени реакции tT и допустимой ширины
полосы at, по ней можно определить размер частиц и перепад давления в
колонке реактора. Диаметр реактора можно рассчитать, исходя из времени
реакции и перепада давления на колонке.
Реакторы с насадкой следует выбирать в тех случаях, когда требования
к размыванию полос оказываются очень жесткими (очень небольшое размывание
в реакторе). К сожалению, в реакторе, наполненном маленькими частицами,
перемешивание в радиальном направлении очень слабое [58], и поэтому
необходимо дополнительное смесительное устройство.
В литературе описано несколько несложных Т-образных дополнительных
устройств [56, 59, 60]. Опыт авторов главы показывает, что очень
практична и эффективна смесительная колонка малого объема (например,
100X1 мм), наполненная частицами крупного размера (100 мкм).
156 Глава 3
. с!р(мин),
*r.c "t>c мкм Лр.вар
to
100
1000
10 000
0,1
10
too
1000
too
10
Рис. 3.30. Номограмма, представляющая графическую зависимость между
техническими характеристиками проточного реактора с насадкой [56].
Трубчатые реакторы. Процесс протекания жидкости через прямые трубки
(капилляры) и связанное с этим размывание полос в хроматографических
системах подробно описаны в литературе [61-64]. Результаты этих работ, а
также работ [56, 57] показывают, что капилляры непригодны в качестве
реакторов, если уровень размывания полос в них не будет искусственно
снижен по сравнению со значениями, предсказываемыми теорией для прямых
капилляров. Такое сниженне достигается путем использования так
называемого "эффекта вторичного потока".
