книги из ГПНТБ / Современное состояние жидкостной хроматографии
..pdf160 Глава в
этого изменения. Это возможно в случае либо особо сложных раз делений, либо очень сходных соединений, либо смесей, содер жащих большое число компонентов. Например, разделение поли циклических ароматических углеводородов лучше происходит на
окиси алюминия, а |
не на силикагеле, так как значения |
а для |
|
соседних гомологов |
(например, |
нафталин и фенантрен) |
гораздо |
Дистилляция |
Окись |
|
|
алюминия |
|
||
г
1 |
g—J—, |
|
|
|
|
|
iAoSui |
lA,S 1 4 j !A2 S J |
|
|
|
|
|
A 0 S H M | I A ^ H M J [ A J S M M J |
|
|
|
Силипагель |
||
|
|
|
|
|||
Силикагель^' |
£ |
|
|
|
|
|
|
A , S , M |
A2 S, M |
|
A 4 S1 |
A5 S, |
|
|
A,S2M |
A2 S2 M |
A 5 S , |
A4 |
S? |
A 5 5 ? |
|
A,S3M |
A,S5 M A,S 3 |
A 4 |
S. |
A 5 S 3 |
|
|
A,S4M| |
lA^Ml |
IA3 S4 j |
I A 4 S4 | |
I A 5 S 4 |
|
|
Активированный |
I |
|
|
|
|
|
|
уголь |
C0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис . 6.1. Схема разделения азот- и кислородсодержащих |
соединений нефти [9]. |
|||||
/ — сырая нефть; |
2 — у з к и е |
фракции; 3 |
— н а с ы щ е н н ы е соединения; 4—производные |
б е н з о л а ; |
||
5 — производные |
нафталина; |
6 — многоядерные |
ароматические |
соединения; 7 — с о е д и н е н и я ' |
||
|
|
с |
гетероатомом. |
|
|
|
больше различаются на окиси алюминия, чем на силикагеле, и разделить изомеры этих соединений (например, антрацен и фе нантрен) на окиси алюминия проще (см. табл. 6.2). Подобной избирательностью обладают многие адсорбенты (см. обсуждение в работе [5]), и в некоторых случаях даже при бесспорном пре имуществе силикагеля приходится выбирать адсорбенты с боль шей селективностью.
Рассмотрим использование нескольких типов адсорбентов (или несколько методик), применяемых для разделения очень сложных смесей, таких, как природные соединения и нефть. На рис. 6.1 приведен такой пример разделения нефтяных фракций с азот- и
Твердо-жидкостная хроматография 161
кислородсодержащими соединениями. В этом случае применение трех различных адсорбентов (силикагель, окись алюминия и ак тивированный уголь) плюс ионообменное разделение обеспечи вают последовательное выделение 36 типов различных соединений. Первичный нефтяной дистиллят сначала разделяется на окиси алюминия для отделения углеводородов и большинства серусодержащих соединений от азотили кислородсодержащих. Кон центрат Si4 в дальнейшем разделяется на основные, CEi—СЕз, и
неосновные, |
СЕо, |
фракции с |
помощью катионообменной хромато |
графии. Неосновные фракции |
СЕ0 затем разделяются последова |
||
тельно на |
окиси |
алюминия, |
импрегнированной Hg2 + катионооб |
менной смоле и силикагеле с получением ряда различных фрак ций, отличающихся по полярности и кислотности. В заключение ряд последних фракций разделяется на активированном угле на алифатические С0 , ароматические Cj и азот- и кислородсодержа щие соединения.
Площадь поверхности адсорбента существенно влияет на его хроматографические свойства. В первом приближении удержи ваемые объемы образца и линейная емкость адсорбента пропор циональны удельной площади поверхности адсорбента. Выпускае мый промышленностью пористый силикагель имеет площадь по верхности от 300 до 800 м2 /г, пористая окись алюминия — от 100 до 200 м2 /г. Поверхностно-пористые адсорбенты имеют значитель но меньшую площадь поверхности: у корасила I и I I она равна соответственно 7 и 14 м2 /г. Эти последние адсорбенты имеют низкую линейную емкость, что мешает их использованию в пре
паративной |
работе. Однако |
эти ограничения компенсируются |
очень высокой эффективностью |
поверхностно-пористых адсорбен |
|
тов (см. ниже). |
|
|
Как уже |
говорилось в гл. 1, размер и геометрия частиц адсор |
|
бента играют решающую роль в разделении. Влияние этих пара метров в ТЖХ детально рассматривается в недавно опубликован
ной работе [1]. Мы уже |
видели, |
что «хорошая» |
колонка |
имеет |
большое число теоретических тарелок N при относительно |
высо |
|||
ких скоростях потока F в отсутствии чрезмерно большого перепада |
||||
давления ДР. Так как N, |
F и АР |
взаимосвязаны |
каким-то |
слож |
ным образом, полезно сравнить различные колонки по числу
тарелок |
за единицу времени при заданном перепаде давлений |
(табл. |
6.3). |
Влияние размера и геометрии частиц на эффективность ко
лонки |
N связано с заполнением колонки. |
Пористые |
силикагели |
|
с частицами неправильной формы |
(т. е. |
обычный |
силикагель) |
|
можно |
удовлетворительно упаковать |
сухим |
способом, |
если сред |
ний диаметр частиц меньше или равен 50 мкм. Оптимальную упа ковку (наибольшие значения N) получают, загружая в колонку
небольшие |
порции силикагеля |
(без растворителя) |
и постукивая |
по стенкам |
колонки, чтобы |
упаковка была как |
можно более |
&Зак. 750
162 |
|
|
Глава |
6 |
плотной. |
Как видно из табл. 6.3, |
при определенных эксперимен |
||
тальных |
условиях |
(время, |
перепад давления, k') частицы размером |
|
50 мкм образуют |
значительно лучшие колонки, чем частицы боль |
|||
шего размера. Наивысшая |
проницаемость частиц размером 100 мкм |
|||
не компенсирует больших значений Н. Более того, при использова
нии частиц размером 50 мкм удается укоротить колонки |
(8 м по |
||
сравнению с 20 м в табл. 6.3). Несколько лучшие |
колонки |
можно |
|
получить с сферическими |
пористыми силикагелями (порасил А |
||
в табл. 6.3) с частицами |
подобного размера (35—75 мкм). Со |
||
гласно данным автора, |
этот материал больше |
подходит для |
|
ТЖХ, чем обычный силикагель. Нерегулярные и сферические ча
стицы |
меньшего размера ( < 4 0 мкм) |
дают при сухом |
способе |
|||
заполнения плохие колонки. Однако при суспензионном |
заполне |
|||||
нии под давлением пористые силикаты малого диаметра |
дают |
|||||
очень |
хорошие колонки [1]; см. в табл. |
6.3 колонка |
с частицами |
|||
20 мкм. Тем не менее такие |
колонки в |
настоящее |
время |
трудно |
||
приготовить; промышленность |
не выпускает силикагели |
с |
части |
|||
цами малого диаметра в узком диапазоне меш, и способ суспен зионного заполнения под давлением недостаточно изучен, чтобы гарантировать получение хороших колонок. Такие же характери
стики, как и у колонок с |
частицами |
малого размера, |
можно |
|||
получить с поверхностно-пористыми силикагелями |
типа |
кораси- |
||||
ла |
I I (см. табл. 6.3). Этот |
адсорбент |
обеспечивает |
почти |
такую |
|
же |
эффективность колонки, |
как и силикагель с частицами |
раз |
|||
мером 20 мкм, упакованный суспензионным способом под |
дав |
|||||
лением. Поверхностно-пористые адсорбенты, такие, |
как корасил I I |
|||||
(с |
диаметром частиц около |
50 мкм), легко упаковывать |
сухим |
|||
методом, но допустимый размер образца составляет только одну
десятую или одну |
двадцатую от |
используемого |
на пористом |
си- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
6.3 |
|
Характеристики различных |
силикагельных |
колонок |
|
|
||||
(перепад давлений |
70 атм, длительность |
разделения |
|
10 мин, k' — 3) |
|
||||
Характеристика силикагеля и м е т о д |
заполнения |
|
N |
L, |
м |
||||
Частицы |
неправильной |
формы, размер |
100 мкм, сухой |
|
~750 |
20 |
|||
метод |
заполнения |
формы, 50 мкм, сухой |
метод |
|
~900 |
|
8 |
||
Частицы |
неправильной |
|
|
||||||
заполнения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Порасил А, 35—75 мкм |
|
|
|
|
-1000 |
|
3,5 |
||
Частицы неправильной формы, 20 мкм, суспензионное |
-1200 |
|
1 |
||||||
заполнение под давлением |
|
|
|
~ |
1200 |
|
4 |
||
Корасил |
II, сухой метод заполнения |
|
|
|
|
||||
ликагеле (см. выше). Другим недостатком поверхностно-пористых адсорбентов является их дороговизна,
Твердо-жидкостная хроматография |
163 |
Рис. 6.2 иллюстрирует эффективность разделения, |
которая |
может быть получена на колонке, заполненной суспензионным спо собом под давлением силикагелем (20 мкм), при рабочем дав лении 100 атм. Подобное же разрешение обеспечивают колонки с корасилом П.
Колонки с окисью алюминия дают более низкую эффектив ность, чем соответствующие колонки с силикагелем. По данным автора, наименьший размер частиц окиси алюминия, которые мо
гут при сухом способе заполнения |
давать |
хорошие |
7 65 |
3 |
|
|||||||||||||||
колонки, |
равен |
60 мкм (т. е. превышает |
200 меш). |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Содержание |
воды |
в |
адсорбенте |
играет |
|
крайне |
|
|
|
|
||||||||||
важную |
роль в ТЖХ. Чтобы |
увеличить |
используе |
|
|
|
|
|||||||||||||
мое значение линейной емкости и получить макси |
|
|
|
|
||||||||||||||||
мальную эффективность разделения, в систему |
|
|
|
|
||||||||||||||||
необходимо ввести дополнительно некоторое коли |
|
|
|
|
||||||||||||||||
чество воды. Добавленная вода также уменьшает |
|
|
|
|
||||||||||||||||
нарастание статического заряда при сухой упаков |
|
|
|
|
||||||||||||||||
ке, что |
обеспечивает более плотную упаковку и |
|
|
|
|
|||||||||||||||
большую |
эффективность |
колонки. Добавление воды |
|
|
|
|
||||||||||||||
в адсорбент также подавляет реакции, катализи |
|
|
|
|
||||||||||||||||
руемые |
|
адсорбентом |
(см. последующее |
обсужде |
|
|
|
|
||||||||||||
ние), и необратимую |
адсорбцию |
образца, |
что бла |
|
|
|
|
|||||||||||||
гоприятствует полному выходу компонентов образ |
|
|
|
|
||||||||||||||||
ца. Для |
повторных |
разделений |
содержание |
воды |
|
|
|
|
||||||||||||
должно |
|
поддерживаться |
постоянным, так как отно |
|
|
|
|
|||||||||||||
сительные |
значения |
k' |
и |
скорости |
перемещения |
|
|
|
|
|||||||||||
Р и с. 6.2. |
Разделение |
четыреххлористого |
углерода |
и шести |
|
|
|
|
||||||||||||
ароматических углеводородов |
ка колонке |
с силикагелем. |
| |
I I |
I |
I |
||||||||||||||
Колонка: |
1,2 м, силикагель |
(20 мкм); |
подвижная |
фаза: пентан: |
давление |
4 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
на |
входе в колонку 100 атм. |
|
|
|
|
|
Время, мин |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
о |
пиков |
очень |
чувствительны |
к |
содержанию |
воды |
|
в |
адсор |
||||||||||||
бенте. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальная линейная емкость в ТЖХ (например, |
рис. 6.4) |
|||||||||||||||||||
обычно |
|
достигается |
при |
50—100%-ном |
монослое воды, |
т. е. со |
||||||||||||||
держание воды 0,02—0,04 г на 100 м2 |
поверхности адсорбента*. |
|||||||||||||||||||
Применительно |
к |
порасилу |
А |
это |
составляет |
6—12 |
г |
воды |
на |
|||||||||||
100 г сухого адсорбента. Добавляя требуемое количество воды,
можно |
повысить |
линейную |
емкость в |
5—100 |
раз по |
отношению |
к сухому адсорбенту [5]. |
|
|
|
|
||
Для |
больших |
частиц |
силикагеля |
(—100 |
мкм) |
добавление |
7з—'/г монослоя воды увеличивает число тарелок колонки по
крайней мере в 3 раза (при прочих равных |
параметрах). В случае |
* Любая ссылка на монослой добавленной воды просто определяет коли |
|
чество воды, добавленной на единицу поверхности |
адсорбента (1 монослой === |
= 0,04 г воды на 100 м2 поверхности), |
|
6
164 |
Глава б |
пррасила |
А оптимальное содержание воды составляет 8—15 г на |
100 г адсорбента. Этот диапазон значений включает величину, со ответствующую максимальной линейной емкости, и, следовательно, оптимальное количество адсорбированной воды.
Некоторые исследователи предполагают, что способ добавле ния воды в адсорбент влияет на его конечные свойства при ис
пользовании в ТЖХ. Однако в |
большинстве |
случаев (особенно |
с силикагелями) любая добавка |
воды быстро |
выравнивается на |
всей поверхности. Естественно, что способ добавления воды в су хой адсорбент не имеет значения. Достаточно удобна следующая методика. Адсорбент сначала высушивают, чтобы удалить всю
Р и с . 6.3. Сосуд для хранения дез активированного (стандартизован ного) адсорбента.
адсорбированную воду. Силикагели с этой целью нагревают в те
чение |
8—16 ч при |
110 °С, окись алюминия |
нагревают |
при 400 °С. |
Сухой |
адсорбент |
постепенно охлаждают в |
закрытом |
металличе |
ском контейнере, затем взвешенное количество адсорбента пере носят в стеклянный сосуд так, чтобы он на воздухе находился ми нимальное время (сухой адсорбент быстро адсорбирует воду из воздуха) и добавляют необходимое количество воды, встряхивая сосуд до тех пор, пока не исчезнут все капли. Приготовленный та ким образом адсорбент выдерживают день и только после этого используют.
Адсорбент необходимо помещать в колонку так, чтобы содер жание воды в нем больше не изменялось, т. е. должен быть обес печен минимальный контакт адсорбента с атмосферой. Поэтому для хранения адсорбента хорошо использовать бутыль с каучуко вой пробкой и вставленной в ее верхнюю часть капельницей (рис. 6.3). Колонку можно загружать непосредственно из бу тыли, удалив колпачок с капельницы и поместив конец капель
ницы против впускного отверстия колонки. |
|
|
При повторных разделениях, где скорость перемещения |
пиков |
|
должна поддерживаться постоянной, содержание |
адсорбирован |
|
ной воды, как отмечалось ранее, также должно |
поддерживаться |
|
постоянным. Это достигается регулированием содержания |
воды |
|
Твердо-жидкостная |
хроматография |
165 |
в растворителе (см. обсуждение |
в следующем |
разделе). Неболь |
шие различия в начальном адсорбенте, как правило, вызванные различиями в свойствах партий промышленного адсорбента, так же можно контролировать, регулируя содержание адсорбирован ной воды. Так, несколько повышенная активность адсорбента (больший удерживаемый объем для определенного стандартного образца) может быть скомпенсирована увеличением содержания адсорбированной воды, поскольку величина k' и удерживаемый объем уменьшаются по мере увеличения содержания воды в ад сорбенте. Таким путем для данной колонки или даже для раз личных колонок удерживаемые объемы образца могут поддер живаться внутри узкого диапазона значений до тех пор, пока начальный адсорбент сохраняет приблизительно одинаковые пло щадь поверхности и диаметр частиц.
Размер колонки определяется ее длиной, обеспечивающей опре деленную эффективность, и в препаративном разделении — коли чеством адсорбента, необходимого для заданной загрузки образца (пропорциональной объему колонки). Если применяется сухой метод заполнения колонки, внутренний диаметр ее должен со ставлять 2—4 мм. Колонки меньшего диаметра трудно заполнять (и обычно они дают меньшее число тарелок), в то время как ко лонки большего диаметра менее эффективны. Количество адсор бента, необходимое для образца заданного размера, или коли чество образца, которое можно загрузить в данную колонку, опре деляется линейной емкостью адсорбента, 0п, ь Go, i — вес образца в расчете на 1 г адсорбента, который приводит к 10% -ному умень шению в определенном удерживаемом объеме V% некоторого стандартного соединения по отношению к постоянному удержи ваемому объему, наблюдаемому для меньших образцов *.
На рис. 6.4 показано это соотношение для типичного случая:
образец — дибензил, растворитель — пентан и |
силикагель |
типа |
||||
порасил А. В случае малых проб удерживаемый |
объем |
не |
зави |
|||
сит от размера |
пробы |
(и состава образца), |
но |
при |
некоторой |
|
критической загрузке |
(линейная емкость 90, i) |
удерживаемый |
||||
объем по мере |
дальнейшего увеличения размера |
образца |
начи |
|||
нает резко уменьшаться. В то же время рис. 6.4 показывает, что эффективность разделения (которая обратно пропорциональна Я) в перегруженной колонке быстро падает. Следоватольно, размер образца должен быть меньше линейной емкости колонки и для
постоянной скорости перемещения образца, и |
для максимальной |
|||||
эффективности |
разделения. В |
случае |
препаративного |
разделения |
||
допустим больший размер образца, такой, как 9о,\. |
|
|||||
Линейную |
емкость |
колонки |
всегда |
можно |
определить, изме |
|
рив удерживаемые |
объемы |
как функцию |
размера |
образца. |
||
* Стандартное соединение (плюс растворитель) может иметь значение k', большее 1. Наблюдаемая линейная емкость колонки больше для соединений с/ меньшими значениями к',
166 |
|
|
|
|
Глава 6 |
|
|
|
|
|
|
||
У дезактивированного |
водой |
силикагеля |
9о, i для |
отдельного удер |
|||||||||
живаемого компонента |
(k' |
> |
1) равна |
примерно 0,1—0,5 мг образ |
|||||||||
ца в расчете на |
1 г адсорбента. |
Если |
|
в |
образце содержится |
не |
|||||||
сколько |
компонентов, |
Go, i будет |
несколько |
больше. Неудерживае- |
|||||||||
мые компоненты |
образца |
не влияют на линейную емкость, и в |
|||||||||||
колонку |
можно |
вводить относительно большие количества таких |
|||||||||||
компонентов, не |
нарушая |
процесса. Добавление |
слабого |
раство- |
|||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10"5 |
|
|
ю " |
|
|
к г 3 |
|
|
|
||
|
|
|
|
Вес |
образца |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Вес |
|
адсорбента |
|
|
|
|
|
||
Р и с . 6.4. |
Зависимость удерживаемого |
объема |
вещества |
(дибензил) |
и Я |
от |
|||||||
|
|
|
размера |
образца |
[13]. |
|
|
|
|
||||
рителя в образец |
также не будет уменьшать количества исходного |
||||||||||||
образца |
(т. е. свободного |
от |
растворителя), который можно доба |
||||||||||
вить в колонку. Линейная емкость подробно рассматривается в работе [5].
2.Выбор растворителя
Вгл. 4 подробно говорилось о том, какие факторы необходимо учитывать при выборе растворителя для ТЖХ. Не нужно, наверно, особо подчеркивать, какое значение имеют практические сооб ражения и такая характеристика растворителя, как вязкость.
Подобрать |
растворитель требуемой активности е° для |
ТЖХ |
|||||||||
просто, |
если уже |
определены подходящие элюотропные |
серии. |
||||||||
В |
табл. |
6.4 |
приведены |
некоторые |
такие |
серии |
для |
силикагеля, |
|||
а |
в табл. |
6.5 |
даны |
подобные |
серии |
для |
окиси |
алюминия. |
|||
В |
табл. |
4.2 |
и |
на |
рис. |
4.2 приведены |
дополнительные |
данные |
|||
о растворителях, применяемых с окисью алюминия. Другие элюо тропные серии даны в работе [5].
Для осуществления градиентной подачи растворителя необ ходим целый набор растворителей с непрерывно увеличивающей ся активностью, О подборе оптимального ряда растворителей
|
|
|
|
|
|
Таблица |
6.4 |
|
|
Элюотропные серии для ТЖХ на силикагеле |
|
|
|||
|
|
I |
|
I I |
|
I I I |
|
0,00 |
Пентан |
Пентан |
Пентан |
|
|||
0,05 |
4,2% |
изопропилхлорида /пентан |
3% |
дихлорэтан/пентан |
4% |
бензол/пентан |
|
0,10 |
10,0% |
изопропилхлорид/пентан |
7% |
дихлорэтан/пентан |
11% |
бензол/пентан |
|
0,15 |
21 % |
изопропилхлорид/пентан |
14% |
дихлорэтан/пентан |
26% |
бензол/пентан |
|
0,20 |
4% |
эфир/пентан |
26% |
дихлорэтан/пентан |
4% |
этилацетат/пентан |
|
0,25 |
11 % |
эфир/пентан |
50% |
дихлорэтан/пентан |
11% |
этилацетат/пентан |
|
0,30 |
23% |
эфир/пентан |
82% |
дихлорэтан/пентан |
23% |
этилацетат/пентан |
|
0,35 |
56% |
эфир/пентан |
3% ацетонитрил/бензол 56% |
этилацетат/пентан |
|||
0,40 |
2% |
метанол/эфир |
11 % ацетонитрил/бензол |
|
|
|
|
0,45 |
4% |
метанол/эфир |
31 °/о ацетонитрил/бензол |
|
|
|
|
0,50 |
8% |
метанол/эфир |
Ацетонитрил |
|
|
|
|
0,55 |
20% |
метанол/эфир |
|
|
|
|
|
0,60 |
50% |
метанол/эфир |
|
|
|
|
|
а |
Проценты объемные . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
6.5 |
|
|
Элюотропные серии для |
ТЖХ на окиси алюминия |
|
|||
Е° |
|
I |
|
П |
|
I I I |
|
о.оэ |
Пентан |
Пентан |
Пентан |
|
|||
0,05 |
8% |
изопропилхлорида /пентан 1,5% дихлорэтан/пентан |
4% |
эфир/пентан |
|
||
0,10 |
19% |
изопропилхлорид/пентан |
4% |
дихлорэтан/пентан |
9% |
эфир/пентан |
|
0,15 |
34% |
изопропилхлорид/пентан |
8% |
дихлорэтан/пентан |
15% |
эфир/пентан |
|
0,20 |
52% |
изопропилхлорид/пентан |
13% |
дихлорэтан/пентан |
25% |
эфир/пентан |
|
0,25 |
5% |
метилацетат/пентан |
22% |
дихлорэтан/пентан |
38% |
эфир/пентан |
|
0,30 |
8% |
метилацетат/пентан |
34% |
дихлорэтан/пентан |
55% |
эфир/пентан |
|
0,35 |
13% |
метилацетат/пентан |
54% |
дихлорэтан/пентан |
81% |
эфир/пентан |
|
0,40 |
19% |
метилацетат/пентан |
84% |
дихлорэтан/пентан |
4% |
пиридин/пентан |
|
0,45 |
29% |
метилацетат/пентан |
1% ацетонитрил/эфир |
8% |
пиридин/пентан |
|
|
0,50 |
44% |
метилацетат/пентан |
5% |
ацетонитрил/эфир |
13% |
пиридин/пентан |
|
0,55 |
65% |
метилацетат/пентан |
14% |
ацетонитрил/эфир |
20% |
пиридин/пентан |
|
0,60 |
5% |
изопропанол/эфир |
36% |
ацетонитрил/эфир |
32% |
пиридин/пентан |
|
0,65 |
10% |
изопропанол/эфир |
Ацетонитрил |
|
|
|
|
0,70 |
20% |
изопропанол/эфир |
|
|
|
|
|
0,75 |
3% |
метанол/эфир |
|
|
|
|
|
0,80 |
7% |
метанол/эфир |
|
|
|
|
|
0,85 |
17% |
метанол/эфир |
|
|
|
|
|
0,90 |
40% |
метанол/эфир |
|
|
|
|
|
а Проценты объемные .
168 |
|
|
|
|
Глава |
6 |
|
|
|
|
|
|
говорится в гл. |
4 и работе [10], в |
которой |
подробно |
обсуждаются |
||||||||
особые случаи |
ТЖХ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Следует заметить, |
что |
изменение состава |
растворителя |
в се |
||||||||
рии, указанной |
в |
табл. |
6.4 |
и 6.5 |
(т. е. изменение в е° |
на 0,05 |
еди |
|||||
ницы), |
приводит |
к изменению |
k' в |
2—4 |
раза. Если |
необходимо |
||||||
более |
тонко регулировать |
значения |
k' образца, |
можно интерполи |
||||||||
ровать |
данные |
табл. 6.4 |
и 6.5. |
Например, значение |
е° 0,22 |
для |
||||||
силикагеля обеспечивается следующими смесями: 7 об.%
эфир/пентан, 36 об.% СНгСЬ/пентан и 7 об.% |
этилаце- |
тат/пентан. |
|
Изменение растворителя в данном случае с целью получения |
|
необходимой селективности разделения определяется |
правилом, |
рекомендованным в гл. 4. Активность растворителя е° должна поддерживаться приблизительно постоянной, в то время как со став растворителя меняется. Это проще всего осуществить при менительно к бинарным растворителям (или многокомпонентным), и такое изменение наиболее эффективно в тех случаях, когда ме няется природа активного компонента смеси. Например, если рас творитель 10 об. % эфира+пентан обеспечивает требуемое значе
ние |
k', но два |
пика остаются неразрешенными, так как а близко |
к 1, то, чтобы |
увеличить а, вместо эфира можно применить дру |
|
гой, |
умеренно |
активный растворитель, например 10 об.% этил- |
ацетата+пентан (см. табл. 6.4). Маловероятно, чтобы замена пентана в этой смеси на другой слабый растворитель, такой, как
гексан |
или |
бензол, |
оказала |
такое же большое |
влияние |
на |
а. |
|
В ТЖХ селективность активного растворителя |
обычно возрастает |
|||||||
из-за |
взаимодействий |
вещество — растворитель — адсорбент |
и |
ак |
||||
тивным компонентом растворителя является тот, |
который |
содер |
||||||
жит больше |
растворителя в |
адсорбированной |
фазе. |
|
|
|||
При повторных разделениях на дезактивированных водой ад сорбентах сухой растворитель будет активно удалять воду из адсорбента и изменять (ухудшать) его хроматографические свой ства. Этого можно избежать, добавляя в растворитель определен ное количество воды с тем, чтобы растворитель и адсорбент на ходились в термодинамическом равновесии с этой водой. Тогда непрерывный поток растворителя через колонку не будет изме нять содержания воды в адсорбенте. Принцип регулирования со держания воды в адсорбенте легко понять: термодинамическая активность воды в растворителе и на адсорбенте должна быть одинаковой. На практике, однако, возникают определенные труд ности. Во-первых, необходимо определить, какое количество воды следует добавить в растворитель. Во-вторых, добавление воды к растворителям, не смешивающимся с водой, также представляет определенную проблему. Кроме того, иногда после заполнения колонки желательно регулировать содержание воды в адсорбенте, а скорость установления равновесия растворителя и адсорбента по отношению к воде в некоторых случаях очень мала.
Твердо-жидкостная хроматография 169
Метод определения необходимого количества воды зависит от того, какова емкость — относительно низкая или высокая (т. е. растворимость) — растворителя по отношению к воде. Слабые (неполярные) растворители обычно насыщаются относительно ма лым количеством воды (например, 20—100 ч. на млн.), в то время как сильные (полярные) растворители в некоторых случаях полностью смешиваются с водой. Влияние содержания воды на свойства адсорбента становится менее ярко выраженным, когда активность растворителя возрастает, так что точное регулирова ние содержания воды в растворителе наиболее важно для от носительно слабых систем растворителя. В случае сильных рас творителей удобно добавлять различные количества воды и затем
определять |
удерживаемый объем |
некоторых |
веществ (для |
кото |
|
рых 1 <С k' |
<. 5) при |
повторных |
пропусканиях через колонки |
||
с чистым адсорбентом. |
Например, |
в колонку, |
предварительно |
смо |
|
ченную растворителем, вводится образец и определяется первый удерживаемый объем. После этого вводится вторая порция веще ства и определяется второе значение удерживаемого объема. Если полученные величины значительно отличаются, это означает, что содержание воды в растворителе и в адсорбенте не соответствует равновесному. Если удерживаемый объем занижен, растворитель необходимо смачивать, если же он завышен, то растворитель не обходимо высушивать. Методом проб и ошибок можно опреде лить требуемое содержание воды, т. е. содержание воды, которое приводит к одинаковым удерживаемым объемам при первом и втором вводе образца.
Из-за низкой скорости растворения воды в неполярные рас творители трудно добавлять контролируемые количества воды. Другая проблема — скапливание небольших количеств нерастворенной воды в виде мельчайших капелек, которые соответственно дезактивируют адсорбент на входе в колонку. Чтобы избежать этого, партию растворителя насыщают водой (например, пропу ская растворитель через колонку с 30 вес.% воды на силикагеле типа дэвисон 62), после этого приготавливают смесь мокрого рас творителя с сухим, обеспечивая определенный процент насыщения
водой конечного растворителя (например, смешение |
равных |
ча |
стей мокрого и сухого растворителя соответствует 50%-ному |
на |
|
сыщению). Точную степень насыщения растворителя |
можно |
за |
тем определить методом проб и ошибок так же, как и в случае
сильных растворителей. Окись алюминия с площадью |
поверхно |
|
сти 200 м2 /г с 4% добавленной воды будет находиться |
в |
равно |
весии с растворителем, насыщенным водой на 25%, в |
то |
время |
как 10% воды на порасиле А будут находиться в равновесии с растворителем, насыщенным водой на 50%.
Иногда необходимо регулировать содержание воды в адсор бенте после его заполнения в колонку. Например, возможны некоторые непредвиденные изменения з содержании воды