Капиллярная хроматография

Сентябрь 13, 2022

Главная
Физика
Капиллярная хроматография

Содержание

2. Введение Как происходит разделение в обычной хроматографической колонке? В процессе передвижения компонентов через слой сорбента. Путь
3. Введение 1958 г., М. Голей Капиллярная хроматография Вариант колоночной хроматографии, в котором для разделения смесей соединений
4. Особенности капиллярной хроматографии Сопротивление газа в колонке невелико, т.к. колонка полая. Следовательно, есть возможность применения колонок
5. Особенности капиллярной хроматографии возможность получения во много раз лучшего разделения возможность значительного ускорения анализа сложных смесей
6. Варианты капиллярной хроматографии Газожидкостная Газоадсорбционная На внутреннюю поверхность капилляра колонки нанесена плёнка жидкой НФ. Недостатки: -
7. Виды капиллярных колонок WCOT – Wall Coated Open Tabular ОКК – открытые капиллярные колонки Тонкая плёнка
8. Виды капиллярных колонок 3. SCOT– Support Coated Open Tabular ОКК-ПС – открытые капиллярные колонки с пористым
9. Виды капиллярных колонок 5. Колонки с химический привитой НФ НФ химически связана с внутренней поверхностью капилляра.
10. Материалы для изготовления капиллярных колонок I. Металлы: 1. Медь 2. Латунь (сплав Cu, Zn, Sn) 3.
11. НФ адсорбционных колонок
12. НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографии Фаза Разделяемые компоненты 1. 100% полидиметилсилоксан Неполярный Анализ нефтехимической продукции и
13. НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографии Фаза Разделяемые компоненты 3. 14%дифенил-86%диметилполисилоксан Средняя полярность Амины, ароматические углеводороды, фенолы,
14. НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографии Фаза Разделяемые компоненты 5. 50%трифторпропил-50%метилполисилоксан Сильно полярная Анализ полярных веществ: спиртов,
15. НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографии Фаза Разделяемые компоненты 7. 100% полиэтиленгликоль Сильно полярная Анализ полярных веществ:
16. Соответствие колонок различных производителей
17. Уравнение Голея Допущения Размывание зоны вещества в колонке происходит только вследствие процессов диффузии в потоке газа-носителя
18. Уравнение Голея Cg , Cl – сопротивление массопередаче в газовой и жидкой фазах ВЭТТ пропорциональна радиусу
19. Факторы, влияющие на эффективность разделения в капиллярной газовой хроматографии 1. Толщина плёнки жидкой фазы Определяется в
20. Факторы, влияющие на эффективность разделения в капиллярной газовой хроматографии 2. Размер пробы Не должна сильно превосходить
21. Факторы, влияющие на эффективность разделения в капиллярной газовой хроматографии 4. Длина колонки Минимальная: определяется числом тарелок,
22. Приготовление капиллярных колонок Нанесение жидкой НФ Динамический Статический - раствор с жидкой фазой пропускают через колонку
23. Приготовление капиллярных колонок Нанесение пористого слоя 1. Химическое воздействие на внутреннюю поверхность капилляра Используют те же
24. Приготовление капиллярных колонок 2. Вытягивание капилляра из трубки, наполненной адсорбентом - получают капилляры с толстым слоем
25. Преимущества и недостатки 1. Высокая эффективность 2. Микрометод 3. Возможность осуществления экспресс-анализов.
26. Литература 1. Аналитическая хроматография // Сакодынский К.И., Бражников В.В., Волков С.А. Москва, «Химия», 1993, 464 с.
27. БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
28. Введение
29. Уравнение Голея H – ВЭТТ Dg – коэффициент диффузии хроматографируемого вещества в газовой фазе Dl -
31. Скачать презентацию

Слайд 2

Введение
Как происходит разделение в обычной хроматографической колонке?
В процессе передвижения компонентов через

слой сорбента.

Путь газа отличается исключительно большой извилистостью.

труднее устанавливается сорбционное равновесие
увеличивается размывание полос компонентов, движущихся по слою
ухудшаются условия для разделения компонентов

Возможное решение: увеличение длины колонки. НО! При этом будет возрастать сопротивление потоку и сокращаться зона колонки с оптимальной скоростью потока.

Слайд 3

Введение
1958 г., М. Голей
Капиллярная хроматография
Вариант колоночной хроматографии, в котором для разделения

смесей соединений используют колонки малого диаметра, т.е. капиллярные колонки. Капиллярные колонки являются незаполненными.

В современной хроматографии более 70% анализов проводят с использованием капиллярных колонок.

Слайд 4

Особенности капиллярной хроматографии
Сопротивление газа в колонке невелико, т.к. колонка полая. Следовательно,

есть возможность применения колонок очень большой длины (до 1000 м) без чрезмерного увеличения при этом давления на входе.
Уменьшение размывания движущихся полос и, как следствие, получение узких пиков на хроматограмме.
Достижение небольших высот теоретической тарелки при их большом общем количестве. Следовательно, увеличение эффективности колонки.

Слайд 5

Особенности капиллярной хроматографии
возможность получения во много раз лучшего разделения
возможность значительного ускорения

анализа сложных смесей

Разделение хорошо сорбирующихся высококипящих веществ (тяжелые фракции углеводородов)

Слайд 6

Варианты капиллярной хроматографии
Газожидкостная
Газоадсорбционная
На внутреннюю поверхность капилляра колонки нанесена плёнка жидкой НФ.
Недостатки:

- ограниченный срок службы вследствие летучести жидкой фазы
- жидкую фазу невозможно регенерировать

На внутреннюю поверхность капилляра колонки нанесен слой сорбента.

Достоинства:
- большая селективность
- отсутствие недостатков капиллярной хроматографии в ГЖХ варианте

Слайд 7

Виды капиллярных колонок
WCOT – Wall Coated Open Tabular
ОКК – открытые капиллярные

колонки

Тонкая плёнка жидкой НФ нанесена непосредственно на внутреннюю поверхность колонки.
Толщина: 0,01 – 1 мкм.

2. PLOT – Porous Layer Open Tabular
ОКК-ТН – открытые капиллярные колонки с твёрдым носителем

На внутренние стенки капилляра нанесён пористый слой сорбента.
Толщина: > 10 мкм.

Слайд 8

Виды капиллярных колонок
3. SCOT– Support Coated Open Tabular
ОКК-ПС – открытые капиллярные

колонки с пористым слоем

На внутренних стенках расположен слой носителя, несущего НЖФ.
Толщина: 1 – 5 мкм.

4. HOT– Helically Coiled Open Tabular
ОCКК – открытые спиральные капиллярные колонки

НФ нанесена на внутреннюю поверхность капиллярной колонки, внутри которой имеется винтообразный металлический поясок, предназначенный для нарушения ламинарного характера течения газа-носителя.

Слайд 9

Виды капиллярных колонок
5. Колонки с химический привитой НФ
НФ химически связана с

внутренней поверхностью капилляра.

Слайд 10

Материалы для изготовления капиллярных колонок
I. Металлы:
1. Медь
2. Латунь (сплав

Cu, Zn, Sn)
3. Алюминий
4. Нержавеющая сталь (легированная Cr)
5. Никель
6. Золото
7. Серебро
II. Стекло
III. Кварц
IV. Полимерные материалы (полиамиды, фторопласты)

Обладают активной поверхностью

Обладают инертной поверхностью

Удобны в работе, т.к. обладают гибкостью и механической прочностью.
Используют при анализе сложных многокомпонентных смесей, т.к. поверхность стенок каталитически неактивна.

Слайд 11

НФ адсорбционных колонок

Слайд 12

НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографии
Фаза
Разделяемые компоненты
1. 100% полидиметилсилоксан
Неполярный
Анализ нефтехимической продукции и

промышленных растворителей: спирты, ароматические соединения, эфиры, галогенсодержащие углеводороды, кетоны, стероиды, парафины, полимеры.

Экологический контроль: диоксины, полиароматические соединения, гербициды, хлорорганические и фосфорорганические пестициды, наркотические вещества, нефтепродукты.
Анализ соединений с высокой температурой кипения.

Слайд 13

НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографии
Фаза
Разделяемые компоненты
3. 14%дифенил-86%диметилполисилоксан
Средняя полярность
Амины, ароматические углеводороды, фенолы,

фталаты, сложные эфиры, стероиды, сахара, галогенуглеводороды.

Анализ пестицидов и гербицидов.
Анализ смеси кислотных и щелочных компонентов с широким интервалом полярности.

Слайд 14

НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографии
Фаза
Разделяемые компоненты
5. 50%трифторпропил-50%метилполисилоксан
Сильно полярная
Анализ полярных веществ: спиртов,

альдегидов, кетонов, ароматических изомеров.

Анализ полярных веществ: спиртов, альдегидов, кетонов, фенолов, гликоли

Слайд 15

НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографии
Фаза
Разделяемые компоненты
7. 100% полиэтиленгликоль
Сильно полярная
Анализ полярных веществ:

спиртов, альдегидов, кетонов, ароматических изомеров.

Слайд 16

Соответствие колонок различных производителей

Слайд 17

Уравнение Голея
Допущения
Размывание зоны вещества в колонке происходит только вследствие процессов диффузии

в потоке газа-носителя (вихревая диффузия отсутствует).
В хроматографической колонке реализуется ламинарный характер течения газа-носителя по колонке (у оси потока скорость максимальна, а непосредственно вблизи стенок скорость перемещения среды равна нулю).
Неподвижная жидкая фаза зафиксирована на стенке капилляра в виде гомогенной жидкой плёнки.

Слайд 18

Уравнение Голея
Cg , Cl – сопротивление массопередаче в газовой и жидкой

фазах

ВЭТТ пропорциональна радиусу капилляра и является функцией коэффициента ёмкости колонки

Cg >> Cl

Слайд 19

Факторы, влияющие на эффективность разделения в капиллярной газовой хроматографии
1. Толщина плёнки

жидкой фазы

Определяется в зависимости от аналитической задачи и может меняться в широких пределах.
0,5 – 1 мкм
Тонкие плёнки: усиливается роль адсорбционных эффектов
Толстые плёнки: усиливается размывание хроматографических полос вследствие замедления массообмена.

Слайд 20

Факторы, влияющие на эффективность разделения в капиллярной газовой хроматографии
2. Размер пробы
Не

должна сильно превосходить ёмкость теоретической тарелки (тогда – перегрузка и ухудшение эффективности).
≤ 1• 10-5 г
Нужны высокочувствительные методы детектирования: масс-спектрометрические, пламенно-ионизационные, флуоресцентные.

Слайд 21

Факторы, влияющие на эффективность разделения в капиллярной газовой хроматографии
4. Длина колонки
Минимальная:

определяется числом тарелок, необходимых для получения требуемой степени разделения.
Максимальная: зависит от объёма термостата хроматографа и максимально допустимого перепада давления (определяется используемым оборудованием).
Степень разделения возрастает как корень квадратный от длины колонки.
10 – 200 м, но чаще 25 – 50 м

Слайд 22

Приготовление капиллярных колонок
Нанесение жидкой НФ
Динамический
Статический
- раствор с жидкой фазой пропускают

через колонку под давлением сухого газа-носителя
- концентрация раствора 5 – 30%
- абсолютная толщина получаемой плёнки 0,1 – 2 мкм
- раствор должен быть предварительно отфильтрован
ВАЖНО: сохранение постоянной скорости пропускания раствора через капилляр! (для равномерности толщины плёнки)

- капилляр заполняют раствором НЖФ в летучем растворителе; последовательно нагревают отдельные участки колонки для удаления растворителя
- концентрация раствора 1– 2%
- недостаток: необходимость выпрямления свёрнутых в спирали колонок

Слайд 23

Приготовление капиллярных колонок
Нанесение пористого слоя
1. Химическое воздействие на внутреннюю поверхность капилляра
Используют

те же реагенты, которыми обрабатывают внутреннюю поверхность стеклянных капилляров для придания им шероховатости: кислоты, щелочи, газообразные реагенты, NaCl, BaCO3, насеивание сажи.
Толщина зависит от концентрации реагента, температуры и длительности обработки.

Слайд 24

Приготовление капиллярных колонок
2. Вытягивание капилляра из трубки, наполненной адсорбентом
- получают

капилляры с толстым слоем сорбента ( > 100 мкм)
- в исходную стеклянную трубку помещают стержень с проволокой, а оставшееся пространство заполняют сорбентом. При вытягивании материал трубки нагревается до Тразмягчения и частицы сорбента закрепляются на размягченных стенках капилляра
- недостаток: необходимость поддержания строго постоянных условий при вытягивании капилляра.

Слайд 25

Преимущества и недостатки
1. Высокая эффективность
2. Микрометод
3. Возможность

осуществления экспресс-анализов.

Слайд 26

Литература
1. Аналитическая хроматография // Сакодынский К.И., Бражников В.В., Волков С.А. Москва,

«Химия», 1993, 464 с.
2. Высокоэффективные хроматографические процессы. Т1 Газовая хроматография // Руденко Б.А., Руденко Г.И. Москва, «Наука», 2003, 425 с.
3. Газовая хроматография // Яшин Я.И., Яшин Е.Я., Яшин, А.Я. Москва, «ТрансЛит», 2009, 528 с.
4. http://www.portlab-spb.ru/catalog/gh/kolonka-kappilarnaya/
5. https://www.fizlabpribor.ru/TRB/GC_Columns1.htm

Слайд 27

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!

Слайд 28

Введение

Слайд 29

Уравнение Голея
H – ВЭТТ
Dg – коэффициент диффузии хроматографируемого вещества в газовой

фазе
Dl - коэффициент диффузии хроматографируемого вещества в НЖФ
r – внутренний радиус колонки
df – эффективная толщина плёнки НЖФ
α – линейная скорость газа-носителя
k – коэффициент ёмкости колонки, = tR’/tR0

Продольная молекулярная диффузия

Сопротивление массообмену в газовой фазе

Сопротивление массообмену в НЖФ

Капиллярная хроматография

Содержание

ВведениеКак происходит разделение в обычной хроматографической колонке?В процессе передвижения компонентов через

Введение1958 г., М. ГолейКапиллярная хроматографияВариант колоночной хроматографии, в котором для разделения

Особенности капиллярной хроматографииСопротивление газа в колонке невелико, т.к. колонка полая. Следовательно,

Особенности капиллярной хроматографиивозможность получения во много раз лучшего разделениявозможность значительного ускорения

Варианты капиллярной хроматографииГазожидкостнаяГазоадсорбционнаяНа внутреннюю поверхность капилляра колонки нанесена плёнка жидкой НФ.Недостатки:

Виды капиллярных колонокWCOT – Wall Coated Open TabularОКК – открытые капиллярные

Виды капиллярных колонок3. SCOT– Support Coated Open TabularОКК-ПС – открытые капиллярные

Виды капиллярных колонок5. Колонки с химический привитой НФНФ химически связана с

Материалы для изготовления капиллярных колонокI. Металлы: 1. Медь 2. Латунь (сплав

НФ адсорбционных колонок

НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографииФазаРазделяемые компоненты1. 100% полидиметилсилоксанНеполярныйАнализ нефтехимической продукции и

НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографииФазаРазделяемые компоненты5. 50%трифторпропил-50%метилполисилоксанСильно полярнаяАнализ полярных веществ: спиртов,

НЖФ, применяемые в капиллярной хроматографииФазаРазделяемые компоненты7. 100% полиэтиленгликольСильно полярнаяАнализ полярных веществ:

Соответствие колонок различных производителей

Уравнение ГолеяДопущенияРазмывание зоны вещества в колонке происходит только вследствие процессов диффузии

Уравнение ГолеяCg , Cl – сопротивление массопередаче в газовой и жидкой

Факторы, влияющие на эффективность разделения в капиллярной газовой хроматографии1. Толщина плёнки

Факторы, влияющие на эффективность разделения в капиллярной газовой хроматографии2. Размер пробыНе

Факторы, влияющие на эффективность разделения в капиллярной газовой хроматографии4. Длина колонкиМинимальная:

Приготовление капиллярных колонокНанесение жидкой НФДинамическийСтатический - раствор с жидкой фазой пропускают

Приготовление капиллярных колонокНанесение пористого слоя1. Химическое воздействие на внутреннюю поверхность капилляраИспользуют

Приготовление капиллярных колонок2. Вытягивание капилляра из трубки, наполненной адсорбентом - получают

Преимущества и недостатки 1. Высокая эффективность 2. Микрометод 3. Возможность

Литература1. Аналитическая хроматография // Сакодынский К.И., Бражников В.В., Волков С.А. Москва,