13. Уравнение Ван-Деемтера для насадочной колонки.
Эффективность
насадочной хроматографической колонки
и скорость потока газа-носителя (
)
связаны между собой уравнением
Ван-Деемтера:
,
(40), где h
высота, эквивалентная теоретической
тарелке; dp
диаметр частиц носителя;
коэффициент заполнения колонки,
характеризующий степень плотности
упаковки насадки в колонке; Dg
коэффициент диффузии хроматографируемого
вещества в газовой фазе;
коэффициент извилистости пути потока
газа-носителя; Dl
коэффициент диффузии хроматографируемого
вещества в неподвижной жидкой фазе; df
эффективная толщина слоя неподвижной
жидкой фазы на поверхности твердого
носителя; k
коэффициент емкости колонки.
В общем виде уравнение Ван-Деемтера можно представить в следующей форме:
.
(41). Каждое из слагаемых уравнения
(41) количественно представляет вклад
различных параметров процесса разделения,
приводящих к изменению профиля зоны
исследуемого соединения в хроматографической
колонке. Первый член уравнения А
отражает вкладвихревой
диффузии и
не зависит от скорости потока газа-носителя.
Поэтому с уменьшением размера частиц
твердого носителя dp
, при одной и той же величине степени
упаковки насадки в колонке, высота,
эквивалентная теоретической тарелке,
уменьшается, эффективность колонки
возрастает. Графически вклад этого
слагаемого изображается прямой,
параллельной оси абсцисс, а величина
отсекаемого на оси ординат отрезка
определяется величиной диаметра частиц
носителя неподвижной жидкой фазы. Второй
член уравнения
отражает влияние процесса диффузии
исследуемого
соединения в
газовой фазе
на эффективность колонки. Коэффициент
извилистости показывает влияние
геометрического фактора насадки колонки.
Чем меньше различаются между собой
частицы сорбента по размеру и форме
гранул, тем менее извилисты траектории,
по которым должны двигаться молекулы
разделяемых веществ в потоке газа-носителя.
Далее, высота, эквивалентная теоретической
тарелке, возрастает пропорционально
увеличению коэффициента диффузии
вещества в газовой фазе Dg.
Возможные пути управления величиной
коэффициента диффузии – использование
влияния температуры процесса разделения
и природы газа-носителя. График вклада
этого слагаемого изображается гиперболой.
Из третьего члена,
,
характеризующего влияние процессов
диффузии в
неподвижной жидкой фазе,
следует, что высота, эквивалентная
теоретической тарелке, пропорциональна
квадрату толщины жидкой пленкиdf.
Эффективность колонки повышается, если
содержание неподвижной жидкой фазы на
носителе снижается.
14. Уравнение Голея для капиллярной колонки.
Теория процесса разделения веществ в капиллярных колонках разработана М. Голеем (США, 1957 г.) из следующих предположений:
размывание зоны вещества в колонке происходит только вследствие процессов диффузии в потоке газа-носителя;
в хроматографической колонке реализуется только ламинарный характер течения газа-носителя по колонке;
неподвижная жидкая фаза зафиксирована на внутренней стенке капилляра в виде гомогенной жидкой пленки.
Развернутая форма уравнения Голея записывается
,
(44)
в котором r – радиус капиллярной колонки.
В общем виде уравнение Голея записывается:
.
(45)