1.4. Устойчивость и эффективность нанесения неподвижных фаз. Эксплуатация и хранение колонок

Для получения качественных кварцевых капиллярных колонок необходимо, чтобы унос фазы из колонки был низким, чтобы фаза была устойчива к действию вводимого растворителя и температуры в течение длительного срока работы.

Для достижения стабильной работы колонки в экстремальных условиях требуется иммобилизация НФ путем поперечной сшивки и прививки. Поперечная сшивка - это химическая реакция, которая приводит к связыванию отдельных групп полимерной фазы друг с другом с образованием более устойчивой макромолекулярной пленки. Прививка - это процесс химического прикрепления НФ к поверхности кварцевого капилляра.

Сшитые фазы более долговечны и обладают большей термической устойчивостью по сравнению с несшитыми фазами. Поперечная сшивка (вулканизация, иммобилизация) НФ достигается под действием инициаторов - свободных радикалов. Для инициирования сшивки используют пероксиды, озон, гамма - излучение и азосоединения. Для того чтобы процесс получения колонок был воспроизводим, необходимо выбрать оптимальный режим инициирования. Схема типичной реакции поперечной сшивки:

CH₃ CH₃

 

 O  Si  O   O  Si  O 

 2 RO ^ 

CH = CH₂  CH  CH₂OR

- ROH 

CH₃ CH₂

 

 O  Si  O   O  Si  O 

 

CH = CH₂ CH₃

Сшивка более полярных фаз затруднена, поэтому фирмы-изготовители выпускают как сшитые так и несшитые фазы. Колонки со сшитыми фазами можно промывать растворителем с целью регенерации.

Эффективность нанесения фазы определяется в процентах от теоретически возможной. Обычно эффективность нанесения для неполярных силиконовых и более полярных фаз равна соответственно 90-100 и 60-80 %. Эффективность нанесения - это мера однородности нанесения НФ на стенки кварцевой колонки. Чем выше однородность, тем больше общее число теоретических тарелок для данной колонки. Полярные фазы не так хорошо ”смачивают” поверхность кварца, как неполярные силиконовые фазы, поэтому общее число тарелок на длину колонки в этом случае ниже.

Общая эффективность колонки связана также с ее внутренним диаметром. При увеличении внутреннего диаметра колонки снижается эффективность нанесения и резко уменьшается общее число теоретических тарелок (табл. 2).

Таблица 2. Сравнение средней эффективности колонок с различным внутренним диаметром и типом фаз. Приведены число тарелок / эффективность нанесения в %.

Внутренний диаметр, мм	Метилсиликоновая фаза (неполрная)	Фенил (50%)метил силиконовая фаза (средней полярности)	Карбовакс 20 М (полярная)
0,1 0,2 0,32 0,53	10000 / 90% 4500 / 90% 3200 / 90 % 1500 / 75 %	--- 4200 / 80% 3000 / 80% 1350 / 60%	--- 4000 / 70% 2500 / 70% 1300 / 60%

Сшитые фазы более устойчивы к действию температуры, поэтому их можно нагревать в более широком интервале температур, чем аналогичные несшитые фазы. Однако полностью избежать уноса даже сшитой НЖФ не удается. В связи с этим длительная эксплуатация в жестких температурных условиях приводит к изменению параметров ее работы и в первую очередь ее эффективности. Поэтому целесообразно осуществлять периодический контроль за работой колонки. Для этого выбирают подходящую стандартную смесь и периодически проводят ее анализ. На основании полученных данных оценивают эффективность, разрешение, число разделений (при программировании температуры), изменение индекса удерживания и коэффициента емкости.

Увеличению срока службы колонки способствует правильное кондиционирование колонок. Свеженанесенная НЖФ содержит остаточные следовые количества растворителей, а также низкомолекулярные компоненты. Эти продукты проходят через колонку и регистрируются детектором как “унос фазы с колонки”. В результате смещается нулевая линия и появляются посторонние пики, поэтому перед началом эксплуатации колонки требуется предварительное кондиционирование. Периодическое кондиционирование “старых” колонок целесообразно потому, что в колонке накапливаются малолетучие компоненты, содержащиеся в пробе или газе-носителе.

При выборе температуры кондеционирования следует учитывать рабочие температуры и температурные пределы применения нанесенной НЖФ. Если, например, предполагается проводить анализ при температуре ниже 200⁰С, то нет никакой необходимости проводить кондиционирование при температуре выше 250⁰С. Вполне достаточно кондиционирование при 220⁰ и обычных объемных скоростях газа-носителя. Такое кондиционирование будет способствовать продлению срока службы колонки. При кондиционировании рекомендуется отсоединять колонку от детектора.

Если есть вероятность того, что качество колонки ухудшилось за счет накопления в ней нелетучих веществ, находящихся в пробе, можно рекомендовать следующее:

1. Отрезать часть колонки (1 - 2 м) с той стороны, с которой вводится проба.

2. Перевернуть колонку, т.е. выход колонки подключить к испарителю, и провести повторное кондиционирование в течение суток.

3. Промыть колонку подходящим растворителем. Промывка колонки - это крайняя мера, так как после промывки, как правило, регенерируется только около 50 % колонок.