Колонки газового хроматографа
Хроматографические колонки можно считать одним из важнейших элементом хроматографа. В ходе исследования трубки наполняют неподвижной фазой. Разделение вещества на компоненты происходит именно в хроматографических колонках.
Различают два типа колонок:
· Насадочные — трубки большого диаметра (ориентировочно — около 2 мм), которые заранее наполняют адсорбентом. Такие колонки можно изготовить самостоятельно, их также называют «набивными» (Рис. 3 (а, б)) .
· Капиллярные — полые или открытые колонки. Состоят из капилляров малого диаметра (как правило, 0,53 мм, 0,32 мм, 0,25 мм, 0,1 мм) (Рис 3 (в)). За счет малого диаметра существенно снижается размытие пиков в результате диффузии, а значит — повышается эффективность. Использование капиллярных колонок способствует сокращению времени проводимого анализа и улучшению дифференцирования веществ на компоненты.
Рисунок 3 — Типы колонок.
а — насадочная колонка; б — микронасадочная колонка; в — капиллярная колонка.
Детекторы газового хроматографа.
Детекторы также считаются важнейшими элементами газового хроматографа, поскольку именно эти элементы отвечают за определение качественных и количественных характеристик анализируемых веществ.
В таблице 2 приведены наиболее распространенные виды детекторов, используемых в газовых приборах.
Таблица 2 — Виды детекторов, используемых в газовых приборах.
|
|
|
Сферы применения
Использование газовых хроматографов актуально в различных промышленных отраслях, медицине и криминалистике.
С помощью таких хроматографов обычно исследуют:
· Продукты горения. Анализу могут подвергаться продукты горения, образовавшиеся при использовании топлива различных видов.
· Результаты работы промышленных печей, топочных приборов, парогенераторов и т. д. Посредством газового хроматографа можно анализировать и контролировать результаты работы технического оборудования.
· Состав воздуха. Обычно исследуют воздух в рудниках, складских и промышленных помещениях.
· Медикаменты. Речь идет об анализе количественного и качественного состава лекарственных средств.
Жидкостная хроматография
Жидкостная хроматография - метод разделения, идентификации, количественного определения и физико-химического исследования веществ; вид хроматографии, в которой в качестве подвижной фазы (элюента) используется жидкость.
Предложено несколько десятков методов и вариантов жидкостной хроматографии, которые позволяют разделять смеси соединений с молекулярными массами от 50 до нескольких миллионов, включая изомеры (в том числе оптические), макромолекулы синтетических и биополимеров, ионы, стабильные радикалы, вирусы и другие микрочастицы.
|
|
|
По механизму разделения выделяют следующие основные методы жидкостной хроматографии:
· адсорбционный - разделение происходит за счёт различной адсорбируемости компонентов смеси на поверхности твёрдого тела (адсорбента);
· распределительный - разделение за счёт различной растворимости в плёнке жидкой фазы, нанесённой на поверхность твёрдого носителя;
· ионообменный (ионный, ион-парный) - за счёт различной способности разделяемых ионов в растворе к ионному обмену с ионитом - неподвижной фазой;
· эксклюзионный (молекулярно-ситовый, гель-фильтрационный, гель-проникающий) - разделение макромолекул полимеров, а также малых молекул и ионов за счёт различных размеров или формы и способности проникать в поры неионогенного геля - неподвижной фазы;
· аффинный (биоспецифический) - разделение биологически активных соединений за счёт биоспецифических взаимодействий с комплементарными сорбционными центрами неподвижной фазы;
· лигандообменный - разделение за счёт различной способности разделяемых соединений к комплексообразованию с катионами металлов или функциональными группами неподвижной фазы;
|
|
|
· хиральный (энантиоселективный) - разделение энантиомеров за счёт взаимодействия с хиральными группами неподвижной или подвижной фазы, а также ряд других методов.
К современным методам относятся противоточная, мембранная, высокотемпературная, циркуляционная, многомерная и другие варианты жидкостной хроматографии.
Основные параметры.
Измеряемые величины, характеризующие жидкостную хроматографию, следующие:
· параметры удерживания время удерживания, объём удерживания и фактор удерживания),
· эффективность колонки (число теоретических тарелок или высота, эквивалентная одной теоретической тарелке),
· селективность разделения (коэффициент селективности α - отношение времени удерживания двух соседних пиков на хроматограмме),
· степень разделения (отношение разности удерживания двух соседних пиков к сумме полуширин этих пиков).
На разделение влияет температура, расход и природа подвижной фазы. В зависимости от природы подвижной фазы меняется её элюирующая способность. В жидкостной хроматографии применяют изократический режим элюирования (подвижной фазой с постоянной элюирующей способностью) и градиентный (подвижной фазой с увеличивающейся во времени элюирующей способностью).
|
|
|
Селективность разделения связана с природой межмолекулярных взаимодействий сорбат - сорбент, сорбат - элюент, элюент — сорбент.
В современных вариантах жидкостная хроматография учитывается влияние на характер этих взаимодействий геометрической структуры (например, при использовании сорбентов на основе циклодекстринов, жидких кристаллов, краун-эфиров), биологической и химической активности молекул, а также возможность разделения (в частности, полимеров) в критических условиях; осуществляется компьютерная оптимизация.
Работа изократического хроматографа (Рис. 4).
Подвижная фаза из емкости (1) через входной фильтр (9) подается прецизионным насосом высокого давления (2) в систему ввода образца (3) - ручной инжектор или автосамплер, туда же вводится проба. Далее, через in-line фильтр (8), образец с током подвижной фазы поступает в элемент (элементы) разделения (4) - через предколонку в разделительную колонку. Затем, элюат поступает в детектор (5) и удаляется в сливную емкость (7). При протекании элюата через измерительный контур детектора происходит регистрация хроматограммы и передача данных на аналоговый регистратор (самописец) (6) или иную систему сбора и обработки хроматографических данных (интегратор или компьютер). В зависимости от конструкции функциональных модулей управление системой может осуществляться с клавиатуры управляющего модуля (как правило насоса или системного контролера), с клавиатур каждого из модулей системы или производиться управляющей программой с персонального компьютера.
Рисунок 4 — Схема работы изократического хроматографа
Работа градиентного хроматографа (Рис. 5)
Подвижная фаза из емкостей (1) через входные фильтры (9) и программатор градиента (10) подается прецизионным насосом высокого давления (2) в систему ввода образца (3) - ручной инжектор или автосамплер, туда же вводится проба. Работой клапанов программатора градиента управляет либо управляющий модуль системы (насос или контроллер), либо управляющая программа ПК. Системы такого типа формируют бинарный, трехмерный и четырехмерный градиент. Форма функции отработки градиента зависит от конкретного управляющего модуля или программы управления, а также функциональных возможностей управляемых и управляющих модулей. Далее, через in-line фильтр (8), образец с током подвижной фазы поступает в элемент (элементы) разделения (4) - через предколонку в разделительную колонку. Затем, элюат поступает в детектор (5) и удаляется в сливную емкость (7). При протекании элюата через измерительный контур детектора происходит регистрация хроматограммы и передача данных на аналоговый регистратор (самописец) (6) или иную систему сбора и обработки хроматографических данных (интегратор или компьютер). В зависимости от конструкции функциональных модулей управление системой может осуществляться с клавиатуры управляющего модуля (как правило, насоса или системного контролера), или производиться управляющей программой с персонального компьютера. В случае управления управляющим модулем возможно независимое управление детектором с его собственной клавиатуры.
Рисунок 5 — Схема работы градиентного хроматографа
Сферы применения
Высокоэффективная жидкостная хроматография используется:
· в биологии и биотехнологии (в том числе при расшифровке генома человека, решении задач протеомики, пептидомики, метаболомики);
· в медицине (например, для ранней диагностики заболеваний с использованием биохимических маркеров);
· в фармацевтике при создании новых лекарств и анализе их чистоты (в том числе энантиомерной);
· в судебно-медицинских экспертизах;
· в контроле окружающей среды и промышленных выбросов, технологических процессов и качества продукции в химической, нефтехимической, пищевой, микробиологической промышленности;
· препаративную жидкостную хроматографию используют для выделения и очистки многих природных и синтетических веществ, в том числе биологически активных соединений, вирусов (гриппа, энцефалита и др.), белков и полипептидов;
· в промышленности - фуллеренов, инсулина, сапонинов, интерлейкина-2 человека, гистонов, плазмид ДНК, антибиотиков, оптических изомеров и др.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 421; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!