4.8. Количественный анализ неизвестных компонентов сложной смеси на хроматографе с двумя детекторами.

Цель работы: осуществить количественный анализ компонентов сложной смеси, содержащей насыщенные линейные или циклические углеводороды, арены и алканолы нормального и изостроения.

1. Введение

Количественное содержание неизвестных компонентов смеси определяют по хроматограммам двух детекторов, соединенных последовательно к выходу разделительной колонки с неполярной неподвижной фазой. Для количественного анализа используют градуировочную зависимость хроматографа по н – алканам для каждого детектора

, (1)

где и- относительные мольные чувствительности (обратная величина мольного коэффициента) детектора ДТП (индекс 1) и ПИД (индекс 2) относительно бензола;и- индексы чувствительностиi– компонента для ДТП и ПИД соответственно.

20. Порядок выполнения работы

2.1. Работа выполняется на хроматографе с колонкой (), заполненной неполярной неподвижной фазой (15% масс. апиезон –Lна силанизированном хроматоне № –AW–HMDS, зернением 0,16 – 0,25 мм). На выходе колонки последовательно включены два детектора ДТП и ПИД. Газ – носитель – электролитический водород.

Условия хроматографического анализа:

Температура термостата колонки, C, - 120

Температура испарителя, °C, - 150

Температура детектора ДТП, °C- 120

Расход водорода на выходе, см³/мин - 20

Избыточное давление водорода на входе колонки, кгс/см²- 0,4

Объем вводимой пробы, мкл, не более -

2.2 Исследуемая смесь содержит четыре неизвестных компонента, которые принадлежат к различным классам органических соединений (см. цель работы). В исследуемую смесь добавлен в качестве стандартного вещества сравнения бензол для расчета (см. уравнение (2), работа 4.5.).

2.3.Градуировка по н- алканам

Смесь н – алканов (бутан, пентан, гексан, гептан, октан) хроматографируют и определяют каждого гомолога. По результатам анализа смеси н – алканов определяют мертвое время(см. работу 4.5., рис 1).

2.4. Анализ неизвестных компонентов исследуемой смеси.

• Определяют и рассчитывают(приведенное время удерживания) для каждого компонента.

• Определяют логарифмический индекс Ковача для всех компонентов

(2)

где ,и- приведенные времена удерживанияi– компонента смеси и соседних гомологов н – алканов с числом углеродных атомов в молекулеZиZ+1 соответственно.

• Определяют площадь пика каждого компонента .

• Определяют относительный коэффициент чувствительности двух детекторов для i – компонента относительно стандартного вещества сравнения бензола

, (3)

где и- площадь пика стандарта – бензола на хроматограммах ДТП (индекс верхний (1)) и ПИД (верхний индекс (2));и- площади пиковi– компонента на хроматограммах ДТП и ПИД соответственно.

2.5. Определение индексов чувствительности неизвестных компонентов для каждого детектора

Подставляя значения ииз уравнения (1) в уравнение (3) получим уравнение для расчета индексов чувствительностии

, (4)

Уравнение (4) содержит две неизвестные величины ипоэтому оно имеет бесконечное множество решений. Для получения единственного решения используют метод подбора, включающий дополнительную информацию об индексе удерживанияi– компонента неполярной неподвижной фазой, а также следующие закономерности из литературных данных:

1) Индекс чувствительности ДТП для углеводородов и неуглеводородов либо равен индексу удерживания, либо больше или меньше его на единицу.

;;)

2) Индекс чувствительности ПИД или равен индексу удерживания, или меньше его на единицу.

Для углеводородов:

;

Для неуглеводородов:

;;и в отдельных случаях.

3) Индекс удерживания и индексы чувствительностиихарактеризуютi– ое вещество, приравнивая его свойства к свойствам гипотетических н – алканов. Следовательно, можно определить индекс чувствительности по среднему из двух крайних значений в пределах «предпочтительной пары» соседних гомологов – стандартов (т.е. в пределах).

Алгоритм решения уравнения (4) методом подбора (см. п.1.1., работа 4.7.)

2.6. Мольные коэффициенты чувствительности ДТП и ПИД определяют по полученным значениям индексов чувствительности, подставляя их в уравнение (1).

2.7. Расчет концентраций всех компонентов смеси включая стандартное вещество (бензол)

(5)

Расчет концентраций проводят методом внутренней нормализации по уравнениям (5), где - число пиков на хроматограммах ДТП и ПИД.Из полученных значений вычисляют разностьпо каждому компоненту. Эта разность должна быть, где- предел прецизионности (сходимости) в условиях повторяемости, который определяется из выборкипо уравнению (см. уравнение (6) п.1 раздела Введение).

Выводы:

1. Констатация в соответствие с целью работы

2. Чем вызваны расхождения в концентрациях i-го компонента, рассчитанных по уравнениям (5).