Проявительный хроматографический анализ.

Сущность проявительного хроматографического анализа состоит в транспортировке пробы анализируемой многокомпонентной среды трубку, наполненную сорбентом, разделении разделении этой пробы на отдельные компоненты и измерение каждого отдельного компонента с помощью анализатора какого- либо физико – химического свойства, установленного на выходе из трубки.

Проявительный анализ реализуется так:

В трубку (колонку) 1, наполненную сорбентом 2, т.е. веществом, которое способно поглощать или растворять компоненты анализируемой смеси, вводится небольшая проба, состоящая из трех компонентов. По мере движения пробы в колонке, которое создается потоком веществ – носителя, компоненты многократно сорбируются и десорбируются (обратный процесс сорбции) на сорбенте и постепенно отделяются друг от друга. В общем случае сорбция тем больше, чем больше молекулярная масса компонента. Фаза разделения показана на рис. а. К выходу колонки, при правильном подборе условий анализа, компоненты поступают отделившимися друг от друга. Далее они поступают в детектор 3, который представляет собой анализатор какого – либо физико – химического свойства. Сигнал детектора возникает за счет различия физико- химического свойства i- компонента и вещества – носителя, а так же концентрации компонента в веществе – носителе. Записанный во времени сигнал детектора называется хроматограммой.

Скорость движения W i- компонента определяется формулой:

W_i= W _в-н/ K _{уд I} C_i= K_i^h h_i C_i= K_i^S S_i

W _в-н – скорость вещества – носителя;

K _{уд I} - удельный коэффициент удерживания для i- компонента. Он больше тем, чем больше молекулярная масса.

Время движения компонента по колонке τ _{уд I} определяется ее длиной L и скоростью движения i- компонента:

τ _{уд I}= L/ W_i

Хроматографический анализ можно разделить на 2 стадии:

1. Качественный анализ, при котором определяется принадлежность, полученных при хроматографии импульсов – пиков, тому или иному чистому веществу.

2. Количественный анализ, при котором определяется концентрация компонентов в исходной многокомпонентной анализируемой среде.

Для проведения качественного анализа в колонку вводят пробы различных чистых компонентов и по совпадению времени удерживания этих компонентов с временами удерживания пиков хроматограммы идентифицируют тот или иной компонент. Существует справочная литература в которой можно найти значение τ для некоторого типа сорбентов.

Для определения количественного анализа необходимо осуществить калибровку детектора. Она состоит в том, что для некоторого определяемого компонента в колонку вводят пробы среды, содержащие различные концентрации i- компонента. Затем строят калибровочный график с использованием информации о высоте h_i или площади S_i пика и по нему находят абсолютный коэффициент калибровки.

По известным значениям K_i^h или K_i^S - коэффицентам абсолютной калибровки может определятся концентрация компонента C_i в любых анализируемых средах при вводе на анализ постоянной по объему пробы.

Если известна математическая модель сигнала детектора 3, т.е. зависимость между этим сигналом и физико – химическим свойством к которому чувствителен данный детектор, то по справочным данным можно найти коэффицент относительной чувствительности K_i , а затем расчет осуществляется по формуле:

n

C_i= (K_i S_i)/ ∑K_i S

i=1

Однако при этом нужно получить постоянную хроматограмму анализируемой среды.

В качестве сорбентов используются мелкие порошки (из угля, окиси алюминия, окиси кремния) и полимерных материалов, имеющих большую поверхность пор (до 10³ и более м³/ см³) или нейтральные гранулы порошка, покрытые тонким слоем высококипящего водорода, в котором происходит растворение (1 тип- адсорбенты, 2 тип - абсорбенты).

В зависимости от того в какой фазе происходит разделение анализируемой среды различают газовую и жидкостную хроматографию.

Схема и работа газового хроматографа.

Газовый хроматограф содержит:

I – блок подготовки газов;

II – аналитический блок;

III – блок обработки информации.

В I блоке расположены стабилизаторы расхода газоностеля 1 и вспомогательных газов 2 и 3. ВГ 1 и ВГ2 используются для работы в некоторых типах детекторов.

В аналитическом блоке II располагается устройство ввода пробы 4, испаритель 5, хроматографическая колонка 6, детектор 7.

В блоке обработки III расположен нормирующий преобразователь 9, регистр 10 и интегратор 11. 8 – регулятор температуры.

В дорогих моделях хроматографов блок 3 выпускается в виде ПК.

При использовании хроматографа в термостате первоначально устанавливается температура анализатора (от 45⁰ до 400⁰С), подающая непрерывно потоки ГН и ВГ. После стабилизации параметров блока I обычно с помощью газового/жидкостного шприца в устройство ввода 4 вводится проба. Объем газовых проб от 0,1 до 5 мл; объем жидких проб от 0,1 до 5 мкл.

Испаритель 5 включается в том случае, если осуществляется анализ жидких проб. Там проба переводится в газообразное состояние.

Проба делится на отдельные компоненты в хроматографической колонке 6, а при поступлении компонентов в детектор 7 возникает его сигнал. Он унифицируется с помощью нормирующего преобразователя 9 и посылается на регистратор 10 и интергатор 11. Последним подсчитываются площади пиков отдельных компонентов.

В качестве сорбентов используются гранулы диаметром от 50 до 500 мкм названных выше адсорбентов или абсорбентов. Время анализа составляет от нескольких минут до нескольких часов, а погрешность анализа + - 2-5%. Длина колонки составляет от 0,5 м до 12 м , а диаметр 2-6 мм.