книги из ГПНТБ / Современное состояние жидкостной хроматографии

Термин «сборные колонки» относится к новой методике реше­ ния общей проблемы элюирования [16]. Одно из эксперименталь­ ных устройств, используемое для разделения указанным методом, показано на рис. 4.5. Сначала образец на форколонке / разделяет­ ся на грубые фракции различной полярности. Вымываемые вна­ чале менее полярные фракции направляются в колонку 2, фрак­

Детектор

колонками 1 я 2 — 4. При изменении характера неподвижной фазы или ее относительного количества в колонках 2—4 значения k' об­ разца в колонке 2 становятся наибольшими, в колонке 3 несколько меньшими, а в колонке 4 — самыми маленькими. Это обеспечивает хорошее разрешение и быстрое вымывание различных фракций, направленных в индивидуальные колонки. Общее разрешение в единицу времени не намного хуже получаемого при градиентной подаче растворителя, поэтому таким методом можно провести успешное разделение образцов с большим диапазоном значений k'.

Оборудование и методика работы со сборными колонками чрезвычайно просты; здесь нет необходимости в регенерации коло­ нок (через все колонки протекает один и тот же растворитель); можно использовать любой детектор, применяемый в ЖХ, чувстви­ тельность детектирования для элюирующихся последними пиков всегда почти такая же хорошая, как при градиентной подаче ра­ створителя. По этим причинам методика сборных колонок также должна найти широкое применение для решения общей проблемы элюирования. В соответствии с поставленной задачей легко подо­ брать требуемую насадку. Поверхностно-пористые (например, зипакс или корасил) и пористые (большая площадь поверхности) насадки могут быть использованы для изменения значений k' в результате изменения емкости колонок (площадь поверхности в адсорбционной, удерживание неподвижной фазы в распредели-

рования (б), методом сборных колонок (в) и программирования потока (г).

3.Snyder L . R., Anal. Chem., 39, 698 (1967).

4.Snyder L . R., J. Chromatog. Sci., 7, 352 (1969).

5.Hais I. M., Macek K., Paper Chromatography, Academic Press New York, 1963, p. 115. (Есть русский перевод с издания 1959 г.: Хроматография на бу­ маге, под редакцией И. М. Хайса и К. Мацека, ИЛ, М., 1962.)

7.Hildebrand I. H., Scott R. L . , Regular Solutions, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N. J., 1962.

8.Snyder L . R., Principles of Adsorption Chromatography, Marcel Dekker, New York, 1968.

9.Karger B. L . , Keller R. A., Snyder L . R., unpublished data.

10.Hansen С. M., Ind. Eng. Chem. Prod. Res. and Develop., 8, 2 (1969).

11.Keller R. A., Snyder L . R., J. Chromatog. Sci., to be published.

12.Neher R., in «Thin-Layer Chromatography*, G. B. Marini-Bettolo, ed., Elsevier, Amsterdam, 1964, p. 75.

13.Snyder L . R., unpublished data.

14.Snyder L . R., Chromatog. Rev., 7, 1 (1965).

15. Snyder L . R., Saunders D. L . , J. Chromatog. Sci., 7, 195 (1969).

16.Snyder L . R., J. Chromatog. Sci., 8, 692 (1970).

17.Scott R. P. W., Lawrence J. G., J. Chromatog. Sci., 8 (1970).

Часть II

МЕТОДЫ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Глава 5

ЖИДКО-ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

Дж. Киркленд

А. Введение

Жидко-жидкостная хроматография, называемая также распре­ делительной хроматографией, получила признание как эффектив­ ный метод высокоразрешимого разделения с 1941 г., т. е. с того мо­ мента, когда она была предложена Мартином и Сингом [1]. Однако для аналитических целей этот метод применяется реже, чем но­ вейшие методы газовой или тонкослойной хроматографии. В по­ следнее время, после того, как была усовершенствована методика изготовления колонок и разработана лучшая аппаратура, интерес к этому методу возродился. Теоретические разработки, создание специализированных насадок, чувствительных детекторов, воспро­ изводимых насосных систем — все это делает высокоскоростную жидко-жидкостную хроматографию высокого давления практиче­ ским методом разделения.

Основной интерес к жидко-жидкостной хроматографии был проявлен исследователями, специализирующимися в газо-жидкост- ной хроматографии, таким образом, современную Ж Ж Х считают одной из разновидностей ГЖХ. Например, описаны современные системы ЖЖХ, имеющие эффективность колонок и время ана­ лиза, сравнимые с таковыми в газовой хроматографии. Следова­ тельно, современная Ж Ж Х является аналогом ГЖХ.

Колонка в жидко-жидкостной хроматографии состоит из слоя тонко измельченного твердого вещества (носителя), обычно инерт­ ного, на котором фиксируется неподвижная распределяющая фаза. Подвижная фаза протекает через колонку и, таким образом, на очень большой поверхности вступает в контакт с неподвижной фа­ зой. При этом имеет место быстрое равновесное распределение растворенного вещества (образца) между этими двумя фазами. Разделение компонентов образца возможно вследствие их различ­ ного распределения в подвижной и неподвижной фазах. Это отно­ сится только к элютивной хроматографии, где компоненты образца

тате различий взаимодействий внутри колонки), так что эффектив­ ность разделения возрастает с увеличением длины колонки.

Общая теория жидкостной хроматографии уже обсуждалась в гл. 1; кроме того, она детально рассматривается в работах [2—5]. Данная глава посвящена особенностям применения ЖЖХ для быстрых высокоэффективных разделений.

Б. Преимущества жидко-жидкостной хроматографии

Прежде чем перейти к вопросам применения этого метода, сделаем несколько замечаний, касающихся характерных особен­

фаз, используемых для достижения разделения. Чтобы достичь требуемого разделения, которое трудно выполнить другими хроматографическими методами, в данном случае можно использовать определенное химическое взаимодействие. Жидко-жидкостная хро­ матография может применяться для разделения самых различных образцов, как полярных, так и неполярных. Чаще всего неподвиж­ ная фаза — полярное вещество, в то время как подвижная фаза значительно менее полярна. Эта форма используется для разделе­ ния наиболее сильно полярных соединений, так как эти вещества предпочтительнее удерживаются в полярных неподвижных фазах.

щей системы» для всех веществ, какой является, например, силикагель в ТЖХ, в жидко-жидкостной хроматографии не существует. Возможности метода подбора соответствующих пар разделяющих

ность колонок в жидкостной хроматографии обычно ниже, чем в газовой (см. гл. 1). Однако такое сравнение эффективности коло­ нок, используемых в газовой и жидкостной хроматографии, фор­ мально, так как во многих случаях разделение методом жидкост-

Жидко-жидкостная хроматография i25

ной распределительной хроматографии осуществляется быстрее: используя избирательность взаимодействия, можно получить вы­

ратуре, применяя нереакционноспособные материалы. При соблю­ дении методики разделения термическая деструкция практически исключена, в то время как при газохроматографическом разделе­ нии многих полифункциональных соединений с этой проблемой приходится сталкиваться. Каталитические эффекты, которые

Количественные признаки. Жидко-жидкостную хроматографию целесообразно применять в наиболее трудных случаях количе­ ственного разделения: анализ с высокой степенью точности, анализ следов соединений, содержание которых не достигает 1 ч. на млн. Перечисленные выше характеристики делают Ж Ж Х одним из наи­ более точных методов жидкостной хроматографии.

В.Факторы, влияющие на эффективность колонки

/.Носители

Вжидко-жидкостной хроматографии используются два основ­ ных типа носителей: пористые и поверхностно-пористые (тонко­ слойные или пленочные). К числу пористых носителей относятся силикагель, диатомиты (например, хромосорб) и пористые стекла, такие, как порасил. Эти носители имеют пористую структуру и большую площадь поверхности. К поверхностно-пористым, или тонкослойно-пористым, насадкам, состоящим из частиц с непрони­ цаемой сердцевиной и тонкой пористой оболочкой, относятся зипакс — носитель с контролируемой поверхностной пористостью, корасил и поверхностно-травленные зерна. Основные типы мате­ риалов перечислены в табл. 5.1.

Пористые носители. Достоинство этого класса носителей в том, что они довольно дешевы, относительно доступны и, имея большую площадь поверхности, обладают большей емкостью. Их основной недостаток заключается в том, что и подвижная и неподвижная фазы могут проникать в глубокие застойные зоны внутри в общемто пористой структуры. Это приводит к значительному уширению полос, вызываемому сопротивлением массопереносу вследствие диффузионных процессов в застойной жидкой фазе (для более де­ тального ознакомления см. гл. 1). Кроме того, частицы силикагеля и диатомитов имеют неправильную форму, что усложняет приготов­ ление насадки методом сухой упаковки, если такие неправильные

126 Глава 5

зуя эти носители, имеющие достаточную плотность и сферическую форму, легко приготовить воспроизводимо заполненную колонку с высокой степенью однородности насадки. Даже при высоких скоростях подвижной фазы с этими носителями возможна высо­ кая эффективность колонок. Такие жесткие материалы не дефор­ мируются при зысоких давлениях. Однако указанные носители дороги и имеют более низкую емкость по образцу.

На рис. 5.1 схематически показано поперечное сечение частицы поверхностно-пористого материала с контролируемой поверхност­ ной пористостью [7, 8].

Сферические частицы имеют пористую поверхность, толщина которой и размеры пор контролируются. Электронная микрофото­ графия поперечного сечения частиц с контролируемой поверхност­ ной пористостью показана на рис. 5.1 справа. При использовании носителя этого типа дисперсность неподвижной фазы (или сор­ бента) по всей поверхности пористой оболочки одинакова.

Рис. 5.2, где дана стереосканирующая электронная фотография зипакса — носителя с контролируемой поверхностной пористостью, показывает, что частицы имеют сферическую форму и пористость их поверхности регулируется. Обычно поры частиц не полностью заполняются неподвижной фазой; более того, Для образования по всей пористой структуре пленки толщиной примерно 100—400 А необходимо добавить достаточное количество фазы. Поры внутри