• См.: Егоров е. В., Макарова с. Б. Ионный обмен в радиохимии. М., Атомиздат, 1971. § 2. Основы экспериментальных методов хроматографического исследования

     Экспериментальные методы хроматографических исследований в радиохимии определяются в основном характером элементарного акта процесса и агрегатным состоянием систем, в которых производится разделение (см. классификацию хроматографических методов). Результаты хроматографирования представляются обычно в виде выходных кривых (хроматограмм), изображающих зависимость концентрации разделяемых веществ от объема элюента, времени хроматографирования или величины R_f (см. ниже).

     Все виды хроматографии, за исключением тонкослойной и бумажной,

Рис. 14. Кривые вымывания: а - для фронтальной хроматографии; б - для вытиснительной хроматографии; в - для элюентной хроматографии

осуществляются в колоночном варианте. Различают три вида колоночной хроматографии: фронтальную, вытеснительную и элюентную (рис. 14).

     Значение коэффициента распределения n, отвечающего отношению равновесных концентраций распределяющегося вещества в неподвижной и подвижной фазах, находится из соотношения

      , где V_макс — объем элюента, который необходимо пропустить через колонку до получения максимума на кривой вымывания; V_св — свободный объем колонки, мл; m — масса неподвижной фазы.

     Коэффициент разделения  может быть найден по формуле (8.5) как отношение (V_макс — V_св) разделяемых элементов:

      , при условии, что V^_макс > V^_макс.

Рис. 15. Блок-схема хроматографа для жидкостной хроматографии высокого давления: 1 - резервуар с растворителем; 2 - насос; 3 - манометр; 4 - устройство для ввода пробы (дозатор); 5 - хроматографическая колонка; 6 - кювета; 7 - измерительный прибор; 8 - самописец

     Следует отметить, что для обеспечения достаточно быстрого и полного разделения радиоактивных нуклидов хроматографирование необходимо проводить в условиях, равновесных или близких к равновесным, Важную роль при этом играют размер частиц сорбента, скорость протекания вымывающего раствора и температура. Чем больше степень дисперсности сорбента, тем быстрее устанавливается равновесие. Однако значительное уменьшение размеров частиц сорбента приводит к резкому увеличению сопротивления потоку раствора и необходимости пропускания раствора через колонку под давлением. В случае ионообменной хроматографии, как правило, используются небольшие давления. Значительно большие давления применяются в колоночном варианте распределительной и адсорбционной хроматографии.

     В жидкостной колоночной хроматографии высокого давления разделение проводится в тонких колонках с внутренним диаметром 2—6 мм, заполненных сорбентом с размером частиц менее 50 мкм. Высокое давление на входе в колонку позволяет достигать скорости перемещения жидкой фазы 0,5 см/с к более, что обеспечивает сокращение времени анализа. Сбор фракций в этом случае, как правило, не производится, и детектирование осуществляется в потоке при прохождении раствора через кювету 6. Блок-схема хроматографа для жидкостной хроматографии высокого давления приведена на рис. 15.

     Как указывалось ранее, в газожидкостной и газовой хроматографии подвижной фазой является газ, неподвижной — твердый инертный носитель или нанесенная на него жидкость. Приборы для проведения газо-хроматографического анализа с детектированием по радиоактивности называются газовыми радиохроматографами. Принципиальная схема газового радиохроматографа приведена на рис. 16. Анализируемую пробу можно вводить либо непосредственно в поток газа-носителя, либо в ограниченный объем, из которого она транспортируется газовым потоком в колонку.

Рис. 16. Cхема радиогазового хроматографа: 1 - газ-носитель; 2 - колонка; 3 - детектор радиоактивности; 4 - самописец

     Выбор конкретных условий для проведения газохроматографического анализа более, чем в других хроматографических методах, определяется составом анализируемой смеси и поставленной задачей. Успех применения газовой хроматографии зависит не только от правильного выбора сорбента и условий его работы, но и от конструктивных особенностей аппаратуры.

     Разделение веществ в бумажной и тонкослойной хроматографии происходит в результате перемещения с различной скоростью (в направлении движения элюента) разделяемых

Рис. 17. Блок-схема сцинтилляционного сканирующего прибора: 1 - ФЭУ; 2 - источник высокого напряжения; 3 - усилитель; 4 - дискриминатор; 5 - измеритель скорости счета; 6 - самописец; 7 - хроматографическая пластина	Рис. 18. Схема анализа метода ПТСХ: 1 - ввод растворителя; 2 - слой сорбента; 3 - крышки раздлительной камеры; 4 - детектор; 5 - отвод растворителя

компонентов по бумажной ленте или слою сорбента, нанесенного на подложку. После нанесения пробы на старт бумажной или тонкослойной хроматограммы бумага или пластинка с носителем подсушиваются на воздухе, затем производится хроматографирование. После окончания разделения хроматограмма извлекается из сосуда с растворителем и высушивается. Для идентификации разделяемых компонентов в этих видах хроматографии используют значение относительного удерживания R_f = l_x/l, где l_x— расстояние, пройденное компонентом анализируемой смеси, l — расстояние, пройденное фронтом растворителя. Для регистрации радиоактивности на бумажных лентах и тонкослойных хроматограммах используются непосредственное сканирование хроматограмм, авторадиографический метод, сцинтилляционный метод измерения активности определенных участков хроматограмм и др.* На рис. 17 приведена блок-схема сканирующего прибора.

     Для получения воспроизводимых значений R_f в бумажной и тонкослойной хроматографии необходима очень тщательная стандартизация условий проведения опыта, так как значение R_f зависит от толщины слоя и качества сорбента, длины пробега элюента, насыщения хроматографической камеры парами растворителя и др. Однако такие достоинства этих видов хроматографии, как отсутствие сложного оборудования, простота и быстрота анализа, наглядность и возможность идентификации ультрамалых количеств вещества, а также устойчивость сорбентов к агрессивным элюентам привели к широкому распространению этих методов в практике радиохимических исследований.

В последние годы с успехом развивается метод проточной тонкослойной хроматографии (ПТСХ). Как и в тонкослойной хроматографии осуществляется под действием капиллярных сил. Однако в проточной тонкослойной хроматографии растворитель и разделяемые вещества после разделения непрерывно отводятся с тонкого слоя сорбента с постоянной скоростью. Это сближает ПТСХ с колоночной жидкостной хроматографией. Схема проведения хроматографического анализа методом ПТСХ приведена на рис. 18. Введение пробы производится после установления равновесия в камере, что обеспечивает постоянство скорости движения растворителя и хорошую воспроизводимость результатов, а также позволяет избежать нежелательных эффектов при использовании сухих тонкослойных пластинок (неравномерного смачивания тонкого слоя растворителем, испарения и адсорбции растворителя на слое).

     При непрерывном детектировании в процессе анализа методом ПТСХ вид хроматограмм на ленте самописца аналогичен виду хроматограмм, получаемых с помощью колоночной жидкостной хроматографии. Величина R_f в ПТСХ может быть определена из соотношения

     R_f = t_x/t, где t_x — время удерживания компонента анализируемой смеси; t — время удерживания несорбируемого компонента.