Жидкостная хроматография при высоких давлениях - Энгельгардт Х.
Скачать (прямая ссылка):
dp = 41 ]/Fr\L/r2Ap,
где dp измеряется в мкм, если F определено в см3/мин, L— в см, г) — в сП, г — в мм и Др — в атм. (Константы, необходимые для перевода единиц в систему СГС, входят в коэффициент.)
г) Определив указанным выше способом размер частиц и рассчитав по мертвому времени линейную скорость и, предполагаемую высоту, эквивалентную теоретической тарелке, h в хорошо запол-
54
Глава III
ненных колонках можно установить с помощью следующего эмпирического приближенного уравнения [23]:
6 di
h = 3dp Н---1- —гг и,
м 16
где h измеряется в мкм, если dp дан в мкм, а и — в мм/с. Это уравнение выполняется только для неполярных элюентов с низкой вязкостью, например н-гептана, хлористого метилена, и низкомолекулярных проб, например бензола и его производных (нитробензола, нигроанилина, нитрофенола и т. д.).
С помощью данного эмпирического уравнения можно рассчитать только величину h; расчет отдельных членов (А, В, С) невозможен.
Разделительную колонку, из которой соединения элюируются в виде симметричных пиков, можно считать хорошо заполненной и пригодной к употреблению, если экспериментально найденная величина h в 1,5 раза больше значения h, рассчитанного по приведенному выше уравнению. При расчете используют гидродинамический диаметр частиц, найденный из скорости потока и перепада давления. (Сведения о размерах частиц, приведенные на упаковке, не всегда можно использовать.) Для неполярных неподвижных фаз (обращенная фаза) и полярных элюентов (например, воды) экспериментальные значения h вдвое больше рассчитанных по приведенному выше уравнению.
Размывание полосы всегда усиливается с увеличением скорости элюента, если линейные скорости превышают 1-2 мм/с. При меньших скоростях уже для частиц с очень малым диаметром (5 мкм) становится заметным член В (см. разд. II.E).
В табл. III.1 сравнивается разделительная способность колонок, заполненных частицами различного диаметра; заполнение колонок проводилось разными методами. Для того чтобы можно было оценить влияние размеров частиц, в таблице приведены рассчитанные длины колонок с примерно 3000 тарелок (3000 тарелок достаточно для многих рутинных разделений). Там же указан также перепад давления, необходимый для колонки данной длины. Время анализа (последний столбец) всегда тем меньше, чем меньше длина колонки. Чтобы читатель сам мог решить вопрос, имеет ли смысл всегда проводить измерения при более высокой скорости элюента, приведем следующий пример. Если при диаметре частиц 5 мкм скорость элюента составляет всего 2 мм/с, то при длине колонки 12 см достаточен перепад давления в 40 атм. В этих условиях разделение заканчивается через 4 мин. При почти вдвое большей длине колонки и примерно в 8 раз большем перепаде давления анализ длится 1,4 мин.
д) Нагрузка колонки по пробе составляет чаще всего 10." 4 г пробы на 1 г неподвижной фазы. При большем соотношении пробы и неподвижной фазы величина пробы влияет на высоту тарелки
Аппаратура для жидкостной хроматографии
55
Таблица III. 1
Диаметр частиц и максимальная разделительная способность
! Диаметр час-I тиц, мкм Вид частиц Метод заполнения Скорость элюента, мм/с Высота тарелки, мкм Длина колонки3, см Перепад давления3, атм Максимальное время анализа последнего пика (к' = 3), мин
40 Пористые Сухой 20 1000-2000 500 250 17
40 Поверхност- То же 20 400 - 700 200 100 7
но-порис-
тые
30 То же » 20 300-500 150 130 5
10 Пористые В виде сус- 10 100-150 45 180 3
пензии 5 60-100 30 60 4
5 То же То же 10 50-70 20 320 1,4
5 30-50 15 120 2
2 20-40 12 40 4
а Для ~ 3000 тарелок при приведенной скорости элюента н-гептана.
и время удерживания, так как начинает меняться величина к'. Качественный анализ и идентификация по времени удерживания при этом больше невозможны. Экспериментальная кривая определения допустимой нагрузки приведена на рис. VI.2.
Е. Термостатирование
При очень многих анализах температуру разделительной колонки необходимо контролировать и поддерживать постоянной. Для этой цели обычно используют воздушные термостаты с сильным перемешиванием воздуха, конструкция которых достаточно проста. Перед колонкой следует установить дополнительный хорошо действующий теплообменник, чтобы подвижная фаза до разделительной колонки приняла температуру термостата. В отличие от жидкостных термостатов воздушные термостаты мало инерционны и очень быстро выходят на заданный режим, хотя проблема теплопередачи в последнем случае решается сложнее. При использовании воздушных термостатов с открытыми нагревательными элементами может произойти взрыв, поэтому такие термостаты должны быть снабжены устройствами для промывания термостатируемого пространства азотом.
Ж. Измерение скорости потока
Скорость протекающей жидкости следует проверять как можно чаще. Проще всего собирать определенные объемы жидкости и фик-
56
Глава III
сировать необходимое для этого время. Можно также использовать принцип сифона [11]. При этом элюент течет в сифон с определенным объемом. При освобождении сифона с помощью фотоячейки получают электрический импульс, дающий на ленте самописца маркирующую отметку. Зная объем сифона и время, соответствующее расстоянию между отметками, можно рассчитать скорость потока. Поскольку такой прибор может работать непрерывно в процессе всего разделения, то маркирующие отметки наносятся на ленту самописца и таким образом скорость потока непрерывно контролируется.
