1.3 Газовая хроматография

 

В настоящее время наиболее важным хроматографическим ме­тодом является газо-твердая и газо-жидкая хроматография. В га­зовой хроматографии происходит распределение компонентов ана­лизируемой смеси между газообразной и твердой или жидкой фазами. В установке для газовой хроматографии используют твер­дый инертный пористый носитель, в газо-жидкой хроматографии он покрыт тонким слоем жидкой фазы. Эта жидкая или твердая фаза неподвижна. Подвижной фазой является газ-носитель, в котором содержится анализируемая проба.

При проведении газовой хроматографии в нагретый до опреде­ленной температуры поток газа-носителя вводят анализируемую пробу. Вещества пробы испаряются и вместе с потоком газа посту­пают в термостатированную колонку с неподвижной фазой (адсорбентом). В колонке протекают многократные процессы адсорбции и десорбции на твердом носителе или растворения и выделения в жидкой пленке смеси газообразных веществ. Разделение сложной смеси здесь определяется коэффициентами адсорбции или распреде­ления анализируемых веществ между фазами. На выходе из колонки смесь разделяется на индивидуальные вещества, поступающие с потоком газа на детектор.

 

 

 

 

 

 Рисунок – Схема газового хроматографа

Любой газовый хроматограф (рисунок 22) состоит из источника постоянного потока газа-носителя 1, регулятора потока газа 2, дозирующего устройства для количественного ввода анализиру­емой пробы 3, термостатированной хроматографической колонки 4, детектора 5, самописца 6, блока нагрева колонки 7 и необходимого в некоторых случаях устройства для улавливания компонентов смеси после их разделения (рисунок ).

Для измерения или записи импульсов, поступающих с детек­тора, применяют чувствительные показывающие или записывающие милливольтметры и потенциометры. Регистрируя сигнал, получают график, связывающий сигнал детектора с объемом газа-носителя V или временем его прохождения t через сорбционную колонку, Этот график называется хроматограммой (рисунок 23). На хроматограмме каждому компоненту анализируемой пробы отвечает соответствующий пик.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок – Хроматограмма:

А – ввод пробы; t – время удерживания

 

Время от момента ввода про­бы до момента записи вершины пика называется временем удержи­вания данного вещества. Кроме того, используют удерживаемый объем – общий объем подвижной фазы, необходимый для удаления вещества из колонки. Время удер­живания и удерживаемый объем являются качественной характери­стикой вещества. Количественный анализ с помощью хроматограммы проводят по высоте или пло­щади пика, которая пропорциональна массе вещества.

В качестве газа-носителя в хроматографии выбирают инертные газы, не взаимодействующие с парами веществ, – азот, диоксид углерода, гелий, аргон, водород. При выборе газа-носителя учи­тывают применяемый тип детектора. Если применен катарометр, то используют газы, имеющие высокую теплоемкость (гелий и водород) и обеспечивающие высокую чувствительность детектора. Газ-носи­тель перед подачей в хроматограф высушивают и освобождают от примесей. Адсорбенты для газо-твердой хроматографии должны иметь развитую мелкопористую поверхность и определенную сте­пень дисперсности. Наиболее подходящий размер зерен адсорбента 0,1…0,5 мм. В качестве адсорбентов обычно применяются силикагель – имеет пористость 300…600, активированный уголь – 700 – 1000, оксид алюминия – 100 – 300 м²/г. Адсорбент подвергают спе­циальной подготовке и очистке. Силикагель обрабатывают раствором NaOH (для удаления кислот) и высушивают при 400…500°С. Оксид алюминия, искусственные и природные силикаты и алюмоси­ликаты (цеолиты) промывают от примесей и высушивают.

В газо-жидкой хроматографии жидкая фаза находится на твер­дом носителе. Твердые носители должны иметь малую микропори­стость (до 20 м²/г), которая мешает четкому разделению (вхож­дение части жидкой фазы в микропоры). Наиболее удобны в каче­стве твердых носителей различные модифицированные кремнеземы. Например, хроматон-N получают кальцинированием кремнезема, формуя затем из него шарики диаметром 0,1…0,2 мм, хезасорб го­товится из кизельгура, сферохром – из силикатов. Иногда приме­няют носитель из обожженной дробленой глины (кирпич), промытый и обработанный соответствующим образом.