Жидкостная хроматография при высоких давлениях - Энгельгардт Х.
Скачать (прямая ссылка):
2 Заказ 825
*Т=-2Г= Т71Г=-7Г-. СИ)
18
Глава II
Величина свободного сечения колонки может меняться от 0,42 R2k для колонки, заполненной непроницаемыми частицами, до 0,84 R2n для колонки, заполненной полностью проницаемыми частицами. Величина пористости зависит от относительной величины размера пор и молекул, что и используется в ситовой хроматографии (ср. гл. IX).
Линейная скорость пропорциональна перепаду давления в колонке. Связь между проницаемостью и другими параметрами колонки дается уравнением
в котором F — объемная скорость, см3/с; и — линейная скорость [уравнение (9)], см/с; L— длина колонки, см; г — радиус колонки, см; zj— пористость; т| — вязкость элюента, П, и Ар — перепад давления, дн/см2 («10“ 6 атм). Зависимость проницаемости от размера частиц выражается с хорошим для хроматографической практики приближением следующим эмпирическим соотношением:
где dp - диаметр частиц, мкм (среднее арифметическое значение фракции). Сравнение уравнений (12) и (13) показывает, что перепад давлений, необходимый для создания постоянной линейной скорости потока в двух колонках одинаковой длины, обратно пропорционален квадрату размера частиц. Если диаметр частиц насадки меньше 10 мкм, то, чтобы получить даже относительно низкую линейную скорость (~ 1 см/с), необходим перепад давлений в 300 — 400 атм, т. е. необходимо максимальное давление, достигаемое в хроматографах. Следует отметить, что мы привели определения пористости и проницаемости, принятые в хроматографической практике. Эти определения не идентичны принятым в гидро- и аэродинамике [5].
С помощью уравнения (13) при известном среднем размере частиц можно вычислить проницаемость и сравнить ее с измеренной и определенной по уравнению (12) величиной. Таким образом можно оценить качество заполнения колонки. При использовании частиц с диаметром < 10 мкм все же более важной является обратная задача. Определить точное распределение по размерам частиц диаметром менее 10 мкм очень трудно, поэтому авторы работы [7] предложили рассчитывать средний «гидродинамический» диаметр частиц для заполненных колонок по уравнению (13). Найденные таким образом диаметры частиц силикагеля хорошо совпали с обычными средними диаметрами, если колонки заполняли сырым способом. У колонок, заполненных сухим способом, измеренная проницаемость была, как правило, несколько ниже расчетной [6, 8].
Fr]L ut)Let ЁЩт
(12)
KF = d2/1000,
(13)
Основы хроматографии
19
В. Размывание хроматографической полосы
Перемещающаяся через разделительную колонку зона вещества размывается в результате диффузионных процессов. В принципе соответствующие положения, установленные для газовой хроматографии [9, 10], можно без каких-либо изменений использовать в жидкостной хроматографии, если при этом учесть количественное различие свойств газов и жидкостей [11] (табл. II. 1). Так, коэффи-
Таблица II. 1
Порядок величин констант, определяющих размывание хроматографической зоны
Газ Жидкость
Коэффициент диффузии D, см2/с 10-1 10-5
Плотность р, г/см3 Ю-з 1
Вязкость т|, П 10-4 10-2
Число Рейнольдса 10 100
циенты взаимодиффузии в жидкостях примерно в 104 меньше, чем в rajax. Вязкость подвижной жидкой фазы примерно в 100 раз больше, чем вязкость газа. Кроме того, в газовой хроматографии пренебрегают взаимодействием между подвижной и неподвижной фазами. В то же время такие взаимодействия в жидкостной хроматографии играют важную роль. Разумеется, теоретическая трактовка жидкостной хроматографии проще, чем газовой хроматографии, так как жидкие подвижные фазы в используемой области давлений несжимаемы.
Мерой размывания хроматографической полосы является высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ). В хроматографии высота, эквивалентная теоретической тарелке, определяется для одного компонента при заданной скорости элюента, постоянной температуре и постоянном соотношении фаз.
Уравнение (14) показывает, каким образом ВЭТТ можно определить из записанной хроматограммы.
(,4)
Ширину пика у основания w получают как отрезок, отсекаемый на основании двумя касательными, проведенными к пику. У кривой Гаусса этот отрезок равен 4 ст. Как и в дистилляции, в хроматографии используют понятие числа эквивалентных теоретических таре-
20
Глава II
Число теоретических тарелок обратно пропорционально высоте, эквивалентной теоретической тарелке, и пропорционально длине колонки. Однако если два компонента имеют одинаковые значения к', их нельзя разделить даже на колонке с 10000 тарелок. Поэтому для описания разделительной колонки лучше использовать эффективную высоту, эквивалентную теоретической тарелке, определяемую уравнением (16), или эффективное число теоретических тарелок N, определяемое уравнением (17) [12].
Эффективная высота, эквивалентная теоретической тарелке, или число тарелок являются для каждой пробы константами, если в колонке поддерживаются постоянные условия. Поскольку эффективные величины разделения R (ср. гл. II. Г) двух компонентов пропорциональны, то они служат мерой оценки разделительной способности хроматографической колонки.
