Сорбенты и неподвижные жидкие фазы в гжх
В отличие от ГАХ сорбенты, используемые в ГЖХ, имеют существенно меньшую удельную поверхность, что связано с тем, что анализируемые молекулы удерживаются не столько за счет свободной поверхностной энергии твердого тела, сколько за счет растворения (адсорбции) в тонком слое неподвижной жидкой фазы (НЖФ), покрывающей стенки микропор твердого носителя. Поэтому обычные адсорбенты типа оксида алюминия, активированного угля, силикагеля, цеолитов в ГЖХ не пригодны.
Твердыми носителями служат пористые вещества типа диатомитовых земель, огнеупорного кирпича или пористые термостойкие сшитые полимеры, размолотые и просеянные до частиц приблизительно одинакового размера (0,10–0,60 мм). Наиболее часто используют носители на основе диатомитов, известные под марками: сферохром, порохром, динохром (Россия), хроматон (Чехия), хромосорб (США). К полимерным сорбентам относится полисорб, полихром (Россия), сепарон (Чехия), порапак (США, Япония).
Главные требования, предъявляемые к соединению, которое используют в качестве НЖФ – это отсутствие летучести и достаточная термическая стабильность в условиях анализа, а в ряде случаев также селективность к отдельным классам анализируемых соединений. Поэтому, как правило, НЖФ обладает значительной молекулярной массой, но низкими температурами плавления. Важной характеристикой НЖФ является ее полярность, так как полярные соединения сильнее удерживаются полярными фазами, а неполярные – неполярными. Помимо этого, эффективность использования НЖФ связана также с ее селективностью, то есть способностью избирательно удерживать определенные классы соединений. НЖФ наносится на твердый носитель в количестве обычно от 5 до 25 % от массы твердого носителя. Очевидно, что с ростом содержания НЖФ на носителе возрастает время удерживания вещества в колонке.
Принципиальная схема и принцип работы газового хроматографа
Принципиальная схема установки для газовой хроматографии (газовый хроматограф) изображена на рисунке 6.
1 – баллон высокого давления с газом-носителем; 2 – редуктор; 3 – генератор водорода; 4 – источник сжатого воздуха (компрессор); 5 – блок подготовки газов; 6 – газовые линии водорода и воздуха; 7 –линия газа-носителя; 8 – термостат колонок; 9 – испаритель; 10 – детектор; 11 – блок управления и обработки информации (компьютер); 12 – монитор
Рисунок 6 – Принципиальная схема газового хроматографа
Газ-носитель высокой чистоты из баллона высокого давления (до 150 атм) (рис. 6) поступает в редуктор, снижающий давление до величины 5–15 атм и далее – в блок подготовки газов (БПГ), в котором с помощью прецизионных игольчатых вентилей или электронных регуляторов задается его требуемый расход. (В БПГ могут поступать и другие вспомогательные газы, используемые для питания определенных видов детекторов, например, водород и воздух). Из БПГ газ-носитель с постоянной скоростью поступает в испаритель, представляющий собой обогреваемую до заданной температуры трубку, нижний конец которой герметично соединен с хроматографической колонкой, а верхний снабжен самоуплотняющейся резиновой мембраной, через которую с помощью специального микрошприца в испаритель вводится жидкая проба (объем 0,1-10 мкл). Образующиеся пары пробы подхватываются током газа-носителя и поступают в разделительную аналитическую колонку, расположенную в специальном термостате колонок. Температура в термостате колонок определяется составом смеси и должна обеспечивать (наряду со скоростью газа-носителя) оптимальные условия анализа. Выход колонки соединен с детектором, в котором происходит обнаружение выходящего из колонки компонента. Конструкция детектора может быть различной и основываться на измерении различных физических величин: плотности и теплопроводности газов, тока ионизации водородного пламени или газа-носителя с помощью радиоактивного источника и т.п. Слабый электрический сигнал детектора усиливается в блоке электронного усилителя и поступает на вход компьютера, который вычерчивает на дисплее монитора хроматограмму, которую после соответствующей обработки можно сохранить в текстовом формате.