книги из ГПНТБ / Современное состояние жидкостной хроматографии

ционарной фазе становится так же важен, как и в подвижной фазе, и бесспорно проявляется зависимость Н от k'. Из зависимости

пика. Следует отметить, что такие сильно нагруженные колонки имеют относительно высокие значения k', и при работе с ними

матографии, причем при сравнении лучше пользоваться последним параметром. В таблице даны ссылки на первоисточники. При ин­ терпретации этих данных необходимо обратить внимание на то, что обе величины, помимо других факторов, зависят от k'. При состав­ лении таблицы мы попытались отобрать типичные значения, ко­ торые давали бы наглядную картину; однако все эти величины можно рассматривать только как приближенные*.

Приведенные в таблице данные показывают, что применяемые в ГХ упакованные классическим способом колонки дают самые низкие значения Meff/t. Если исходить из значений Nef//t, то можно считать, что капиллярные, упакованные капиллярные колонки и колонки с поверхностно-пористыми насадками подобны. Аэросил

несколько меняется. Высокая проницаемость открытых трубчатых колонок компенсирует наименьшее Neff/t, приводя к высшему па­ раметру разрешения. В табл. 7.2 приведены характеристики луч­ ших на данном этапе колонок, применяемых в ГХ, — открытых ка­ пиллярных колонок с очень малым диаметром [39]. Число эффек­ тивных тарелок в секунду в них превышает 2000. Однако изгото­ вить эти колонки очень трудно.

Вернемся теперь к колонкам, применяемым в жидкостной хро­ матографии. Прежде всего следует отметить низкую эффектив­ ность классических колонок этого типа: можно получить только 0,02 эффективной тарелки в секунду. Для достижения 500 эффек-

* При отборе колонок рассматривается только произведение К" (Neff/t). В число других факторов входят емкость, простота, воспроизводимость. Однако скоростные характеристики колонки и изменения давления, позволяющее полу­ чить требуемые скорости, до некоторой степени определяются величинами Ысц и Д'°.

деления) необходимо почти 7 ч. Изменение в сторону уменьшения размера частиц (например, зерна силиката диаметром 20 мкм) приводит к увеличению в сотни раз числа эффективных тарелок в секунду, но число эффективных тарелок в секунду времени ко­ лоночной проницаемости увеличивается при этом только вдвое. Скорость анализа повышается в результате увеличения давления. И в заключение показаны последние результаты, полученные на выпускаемых промышленностью поверхностно-пористых носителях зипакс и корасил I . Характеристики колонок с ППН значительно лучше, чем у колонок для жидкостной хроматографии и колонок с силикагелем. Если учесть различие в вязкости, то по величине ППН в ЖХ приблизительно равны ППН в ГХ. Однако при использовании ППН в ГХ достигается в 5—10 раз большая эффективность тарелок в секунду. Тем не менее можно видеть, что в ЖХ по величине Netilt колонки с поверхностно-пори­ стыми насадками приближаются к классически заполненным ко­

что высокоскоростная ЖХ развивается очень быстро, совершенно очевидно, что в ближайшие годы следует ожидать ее дальнейшего развития.

Во-первых, как уже отмечалось, одной из проблем высокоско­ ростной ЖХ является низкая проницаемость колонок вследствие малого диаметра частиц и высокой вязкости подвижной фазы. Ис­ пользование нерегулярно заполненных колонок (dc/dp •< 5) позво­ лит увеличить, по крайней мере на порядок, проницаемость и соответственно эффективность. Если нерегулярно упакованные ко­ лонки будут воспроизводимыми и будут сохранять свои характе­ ристики при высоком давлении и скорости потока, то использова­ ние их будет предпочтительным в тех случаях, когда требуется большое число эффективных тарелок (т. е. при сложном разделе­ нии или анализе многокомпонентных систем).

* Это обсуждение, конечно, предполагает постоянное а как для ГХ, так и для ЖХ. Хотя эти два метода сравнивать трудно, ЖХ имеет большие возмож­ ности в избирательности из-за использования подвижной фазы. Так, во многих

13.Conlon R. D., Anal. Chem., 41 (4), 107А (1969).

14.Sternberg J. С, in «Advances in Chromatography*, Vol. 2, Giddings J. C, Keller R. A., eds, Marcel Dekker, New York, 1966, p. 205.

15.Horvath C„ Lipsky S. R., J. Chromatog. Sci., 7, 110 (1969).

16.Kroneisen A., Ph. D. Thesis, University of Frankfurt, 1969.

18.Carman P. C , Flow of Gases Through Porous Media, Butterworths, London, 1956, p. 8.

19.Haldsz /., Walkling P., J. Chromatog. Sci., 7, 129 (1969).

20.Knoz J. H., Parcher J. F., Anal. Chem., 41, 1599 (1969).

21.Knox J. H., Saleem M., J. Chromatog. Sci., 7, 614 (1969).

22.Giddinds J. C, Anal. Chem., 39, 1027 (1967).

23.Horvath C. G., Lipsky S. R., Anal. Chem., 39, 1893 (1967).

24.Golay M. J. E., in «Gas Chromatography, 1960», Scott R. P. W., ed., Butterworths, London, 1960, p. 139.

25.Bohemen J., Purnell J. H., J. Chem. Soc, 1961, 360.

26.Haldsz /., Horvath C, Anal. Chem., 36, 1178, 2226 (1964).

27. Kirkland J. J., J. Chromatog. Sci., 7, 7, 361 (1969); Kirkland J. J., DeStefano J. J., J. Chromatog. Sci., 8, 309 (1970).

28.Horvath C, Preiss В., Lipsky S. R., Anal. Chem., 39, 1422 (1967); Horvath C, Lipsky S. R., Anal. Chem., 41, 1227 (1969).

29.Little J. N., Horgan D. F., Boumbaugh K. J., paper accepted by J. Chormatog. Sci., Waters Associates, Chromatography Notes 1, 1 (1970).

30. Scott C. D., Attril J. E., Anderson N. G., Proc. Soc. Exptl. Biol. Med., 125,

181(1967).

31.Hamilton P. В., in «Advances in Chromatography*, Vol. 2, Giddings J. C , Keller R. A., eds, Marcel Dekker, New York, 1966.

32.Hubber J. F. K., private communication.

33.Piel E. V., Anal. Chem., 38, 670 (1966).

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

35.Haldsz /., private communication.

p. 105.

40.Guiochon G., in «Advances in Chromatography*, Vol. 8, Giddings J. C , Kel­ ler R. A., eds, Marsel Dekker, New York, 1969.

b)Snyder L . R., Anal. Chem., 39, 698, 705 (1967).

c)Huber J. F. K., J. Chromatog. Sci., 7, 85 (1969).

d)Huber J. F. K., Hulsman J., Anal. Chim. Acta, 38, 305 (1967).

e)Giddings J. C, Dynamics of Chromatography, Marcel Dekker, New York, 1965.

f)Smuts T. W., van Niekerk F. A., Pretorius V., J. Gas. Chromatog., 5, 190 (1967).

g)C M . [10] и [15].

43.Knox J. H., McLaren L . , Anal. Chem., 35, 449 (1963).

Глава 2

АППАРАТУРА ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Р.Генри

А. Введение

Первостепенную роль при конструировании или покупке систе­ мы для жидкостной хроматографии играет тип используемой жид­ костной хроматографии. Трудно сконструировать систему, которая была бы пригодна для эксклюзионной хроматографии, препаратив­ ных целей и для высокоскоростной жидкостной хроматографии.

Цель данной главы-—познакомить читателя с современной аппа­ ратурой, показать достоинства и недостатки различных конструк­ ций, чтобы он мог построить или купить жидкостной хроматограф, лучше всего удовлетворяющий требованиям.

На рис. 2.1 показана блок-диаграмма типичной жидкостной хроматографической системы. Детали, составляющие каждый блок, будут обсуждаться в порядке их расположения на диаграм­ ме. Детекторы рассматриваются отдельно в гл. 3.

Б. Резервуар для растворителя

При выборе резервуара для растворителя жидкостной хромато­ графической системы следует учитывать ряд факторов. Первое тре­ бование— необходимый объем, который, естественно, зависит от используемого типа жидкостной хроматографии. Например, не­ большие резервуары, объемом приблизительно 1 л, целесообразнее всего применять в аналитическом варианте высокоскоростной жид­ костной хроматографии, где скорость потока обычно составляет 1—2 мл/мин и разделение полностью происходит за несколько ми-

нут. Резервуары большого объема выбираются для таких хроматографических систем, где необходимы высокие скорости потока, как, например, в препаративной хроматографии с колонками боль­ шого диаметра.

Другое важное требование — это число разделительных жид­ костных систем, снабжаемых из резервуара. Например, могут быть случаи одновременной работы сравнительной и аналитической ко­ лонок, а это будет до тех пор уменьшать сразу вдвое используе­ мую для аналитической работы емкость резервуара для раствори­ теля, пока не будет осуществлен возврат подвижной фазы в резервуар.

/.Материалы

Прекрасным материалом для изготовления резервуара жид­ костной хроматографической системы является нержавеющая сталь марки 304 или 316, так как она инертна по отношению к почти лю­ бой подвижной фазе и достаточна прочна. При использовании в

а не стекло. Кроме того, подвижную фазу можно в этом случае обезгаживать нагреванием и (или) вакуумированием непосред­ ственно в резервуаре. Резервуар или набор резервуаров, изготов­ ленных из нержавеющей стали, могут быть сконструированы так (с применением выпускаемых промышленностью кранов и соеди­ нений), что с подвижной фазой будут контактировать только не­ ржавеющая сталь и тефлон. На рис. 2.2 показан типичный резер­ вуар из нержавеющей стали. В определенных условиях для изго­ товления резервуара также можно использовать стекло или инерт­ ный полимер, такой, как политетрафторэтилен.

2. Дополнительные устройства

К числу дополнительных устройств относятся нагреватель, сме­ ситель и отводы для вакуумирования и подачи азота. Вероятно, обезгаживание подвижной фазы — наиболее общая операция, ко­ торая может проводиться в резервуаре. Вода и другие полярные растворители могут образовывать в детекторе пузырьки, которые мешают определению, особенно если используются детекторы с малым мертвым объемом. Чтобы избежать образования пузырь­ ков, заполненный резервуар при тщательном перемешивании под­ вижной фазы вакуумируют в течение нескольких минут. Для полного удаления растворенного кислорода из некоторых раство­ рителей может потребоваться нагревание и продувка азотом. Дест­ рукцию легко окисляемых образцов или стационарных фаз можно предотвратить, удалив из подвижной фазы с помощью продувки азотом последние следы кислорода. Азотная блокада резервуара.

лонку. Хотя методом жидкостной хроматографии удалось осуще­ ствить хорошее разделение при давлении на входе в колонку ниже 60 атм, ввиду малого размера частиц наполнителя и малого диа­ метра колонок, используемых в настоящее время для быстрых вы­ сокоэффективных разделений, необходимо более высокое давление, вплоть до 300 атм.

Другими важными факторами могут быть пульсирующая или свободная от пульсации подача жидкости, постоянство скорости по­ тока и максимальная производительность. Используемые для жид­ костной хроматографии насосы должны иметь устройство, снижаю­

используемые для изготовления насоса и других частей системы, кроме того, не должны реагировать с растворителем, используемым в качестве подвижной фазы. Насосы, отвечающие этим требова­ ниям, можно разделить в основном на две категории: механические

ипневматические.

/.Механические насосы

Одним из наиболее распространенных типов механических на­ сосов является шприцевой насос с подающим винтом. Он исполь­

следующие их характеристики: свободная от пульсации подача жидкости с постоянной скоростью и (если насос изготовлен из ме­

бежать, если использовать одновременно два насоса: пока один насос заполняется, другой — освобождается.

В жидкостных хроматографах используются также поршневые («Milton-Roy Co., St. Petersburg, Fla.») и диафрагменные («Whitey Research Tool Co., Emeryville, Calif.; Orlita Dosiertechnik KG, Giessen, Germany*) механические насосы, обеспечивающие пуль­ сирующую подачу растворителя. Схемы насосов этих двух типов, выпускаемых промышленностью, показаны на рис. 2.3 и 2.4. Такие насосы обеспечивают пульсирующую подачу подвижной фазы, что периодически вызывает шумы, а это нежелательно, особенно если используются детекторы общего типа. Для уменьшения шумов ис­