WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
Министерство образования Российской Федерации УДК 543 544.25 (075.8) Омский государственный университет Рекомендован к изданию советом химического факультета ОмГУ И.И. Медведовская, М.А. Воронцова Медведовская И.И., Воронцова М.А.

Хроматографический анализ: Практикум / Под ред.

В.И. Вершинина. – Омск: Омск. госуниверситет, 2002. – 78 с.

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Практикум включает описание лабораторных работ по спецкурсу «Хроматографический анализ» (раздел «Газовая хроматография») и методические рекомендации по их выполнению. Излагаются ПРАКТИКУМ теоретические основы соответствующих методик, особое внимание уделяется технике выполнения лабораторных работ и форме представления их результатов. Пособие соответствует государственному стандарту специальности 011000 – Химия.

Для студентов старших курсов, специализирующихся в области аналитической химии, органической химии и химической технологии. Может быть полезна для студентов других специальностей, аспирантов и специалистов, использующих методы газовой хроматографии.

УДК 543 544.25 (075.8) Издание Омск © Омский госуниверситет, 2002 ОмГУ 2002 а также состав пробы и введенный в хроматограф объем пробы. ОбраВВЕДЕНИЕ зец оформления хроматограммы приведен на рис. 1.

В соответствии с программой спецкурса “Хроматографический После выполнения лабораторной работы студент сдает письанализ” каждый студент должен выполнить цикл взаимосвязанных менный отчет, устно комментирует его и отвечает на вопросы преполабораторных работ по газовой хроматографии, что позволит будущедавателя, в том числе теоретические. Тематика таких вопросов привому специалисту самостоятельно выполнять анализы, проводить качедится в настоящем пособии в конце описания каждой лабораторной ственную и количественную интерпретацию хроматограмм, использоработы.

вать газовую хроматографию как метод исследования. Выполнение лабораторных работ предполагает предварительное усвоение теоретического материала в объеме курса лекций по газовой хроматографии.

Последовательность выполнения работ определяется преподавателем и может отличаться от нумерации, указанной в данном пособии. В практикуме могут быть использованы любые газовые хроматографы.

Каждый студент проходит собеседование с преподавателем для получения допуска к выполнению лабораторной работы, приступив к которой он должен тщательно соблюдать правила техники безопасности.

Отчет по лабораторной работе должен быть составлен в рабочей тетради по плану:

1. Название работы и дата выполнения.

2. Цель работы с указанием полученного задания.

3. Краткое описание основных этапов эксперимента.

4. Результаты измерений и расчеты.

5. Выводы.

Рис. 1. Образец рабочей хроматограммы В отчет следует включить хроматограммы, таблицы, графики и др. На хроматограмме должны быть представлены все измеряемые параметры: высота h, ширина или полуширина 0,5 хроматографических пиков. Указываются значения показателя чувствительности при регистрации отдельных пиков (значения Ki по шкале чувствительности). Должны быть приведены условия анализа – давление газаносителя на входе, температура испарителя, колонки, детектора и т.п., 3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Для получения носителя диатомитовую массу прокаливают при 900– Подготовка сорбента и заполнение насадочных колонок 1200°С, дробят и рассеивают на фракции. Для снижения активности носитель обрабатывают кислотой (для удаления металлов) и алкилЦель и содержание работы. Познакомиться с одним из наибохлорсиланами. В зависимости от способа обработки выделяют градалее надежных способов нанесения неподвижной жидкой фазы на ции носителей: N – необработанный (исходный); AW – промытый китвердый носитель (испарение растворителя), а также техникой заполслотой; AW-DMDS (AW-HMDS) – промытый кислотой и обработаннения насадочных колонок. В ходе данной работы необходимо пригоный силанами. Наибольшее распространение в нашей стране получили товить колонку, которая будет использоваться для выполнения следиатомитовые носители: сферохром-1,2 (производство России), хродующих лабораторных работ.

матон, инертон, целит-545, хромосорбы (производство Чехии) и др. В Краткое теоретическое введение. В газо-жидкостной хроматоряде случаев используют стеклянные шарики, графитированную сажу графии (ГЖХ) часто используют насадочные колонки, в которых коми силикагели.

поненты исследуемой (анализируемой) смеси разделяются на заполБолее инертны полимерные носители на основе тетрафторполиняющей колонку насадке (сорбенте), состоящей из твердого пористого меров и сополимеров стирола и дивинилбензола: полихром-1, хромоматериала-носителя, пропитанного неподвижной жидкой фазой сорб Т, тефлон-6, полисорбы-1,10 и др. При использовании таких но(НЖФ). Чтобы разделение проходило в оптимальных условиях, НЖФ сителей, как полисорбы 1 и 10, полихромы 1и 2, хромосорбы 101-180, и носитель должны обладать рядом свойств.

– сильнополярные вещества выходят из колонки в виде симметричных Носитель должен обладать следующими свойствами:

пиков, поэтому эти носители широко применяют в анализе водных 1) удельная поверхность порядка 0,5–4,0 м2/г, что позволяет нарастворов. Перечисленные носители сильно электризуются, их следует нести НЖФ в виде тонкой пленки и не допустить ее последующего засыпать в колонку либо после предварительного охлаждения, либо перемещения под действием силы тяжести или по другим причинам;

не полностью удалив растворитель. В предварительной осушке они не 2) значительный и по возможности одинаковый диаметр пор;



нуждаются.

3) химическая и адсорбционная инертность;

НЖФ – это абсорбент, нанесенный на твердый носитель. В ка4) одинаковость частиц по форме и по размерам (монодисперсчестве НЖФ используют высококипящие вещества, относящиеся ность);

практически ко всем классам органических соединений. Неподвижная 5) способность смачиваться НЖФ;

жидкая фаза должна отвечать следующим требованиям:

6) механическая прочность;

1) селективность;

7) стабильность при высоких температурах.

2) оптимальная сорбционная емкость;

Используют твердые носители двух типов: минеральные и по3) отсутствие химического взаимодействия с разделяемыми велимерные. Большинство минеральных носителей представляют собой ществами, твердым носителем, материалом самой колонки и газомпереработанные диатомиты (ископаемые продукты минерализации носителем;

древних одноклеточных организмов). Их примерный состав (% мас.):

4) химическая стабильность в ходе анализа (в т.ч. при нагревании);

SiO2 – 90-92; Al2O3 – 4-5; Fe2O3 – 0,1-0,2; CaO – 1-1,5; MgO – 0,4.

5 5) низкое давление пара при высоких температурах (нелетучесть);

• весы технические 1-го класса, электроплитка с закрытой спи6) малая вязкость, отсутствие примесей, доступность.

ралью, сушильный шкаф, баллон со сжатым инертным газом (азотом, Кроме природы НЖФ и твердого носителя, на качество хроматоаргоном, гелием), снабженный редуктором; водоструйный насос;

графического разделения влияет способ нанесения НЖФ на носитель • асбестовая сетка; цилиндры мерные на 50–100 мл, воронка стек(пропитка), форма и материал колонки, а также методика заполнения лянная, палочка стеклянная, колба коническая на 100–250 мл с пробкой, колонки.

чашка фарфоровая, бюкс на 50–100 мл; набор стандартных сит.

В методе ГЖХ разделение веществ (компонентов исследуемых смесей) обусловлено селективным взаимодействием между веществом Порядок выполнения работы и НЖФ. Среди протекающих межмолекулярных взаимодействий раз1. Предварительная подготовка носителя. Диатомитовый ноличают дисперсионные, индукционные, ориентационные и специфиситель отмучивают от пыли и самых мелких частиц дистиллированной ческие. К последним относят образование донорно-акцепторных и воводой и просушивают: вначале на электроплитке закрытого типа при дородных связей. Селективность НЖФ оценивается уравнением Херпостоянном перемешивании до сыпучего состояния, затем последоварингтона и Ридела:

тельно не менее двух часов при 120 °С и двух часов при 200 °С. После tR1 P1 этого сорбент осторожно отделяют от пыли и комков с помощью соот lg = lg + lg, (1.1) tR2 Pветствующих сит. Как правило, в условиях студенческого практикума где tR1 и tR2 – времена удерживания двух компонентов, P1 и P2 – значевсю эту подготовительную работу проделывает заранее лаборант.

ния давления их насыщенных паров, 1 и 2 – коэффициенты активности.

2. Нанесение НЖФ на твердый носитель. По формуле Материалы, посуда и оборудование. В данной работе испольV = r2L определяют объем хроматографической колонки заданных зуются:

размеров.

• твердые носители: сферохром-1, хроматон, динохром, целит- В предварительно взвешенный мерный цилиндр порциями 545, полисорб-1, полисорб-12 и др., с зернением 0,16–0,20, 0,20–0,25 по 5–7 мл засыпают твердый носитель, при этом по цилиндру следует или 0,25–0,315 мм (по указанию преподавателя); время от времени постукивать деревянной палочкой или линейкой, чтобы утрамбовать носитель. Добавление носителя продолжают до • НЖФ: сквалан, полиэтиленгликоль 1000 или 1500 (ПЭГ-1000, достижения постоянного заданного объема, который должен на ПЭГ-1500), полиэтиленгликольадипинат (ПЭГА), полиорганосилокса25–30% превышать ранее рассчитанный объем колонки. Цилиндр с ны (SE-30, SE-301, OV-1, OV-17, OV-25) и др.;

отмеренным количеством твердого носителя взвешивают, по массе • колонки металлические (2м 3мм) с воронкой для засыпки носителя определяют насыпную плотность (г/см3).

сорбента;

В отдельном стаканчике берут навеску НЖФ (по указанию пре• растворители: ацетон, хлороформ, четыреххлористый углерод, подавателя) с точностью до 10–2 г (технические весы). Растворяют нан-гексан;

веску НЖФ в соответствующем растворителе. Объем раствора НЖФ должен несколько превышать объем твердого носителя. При необхо7 димости смесь подогревают на электроплитке закрытого типа (соблюпетролейным эфиром, просушивают в термостате при 150-200°С. Кодать технику безопасности).

лонку при этом желательно подсоединить к водоструйному или вакуВ коническую или круглодонную колбу помещают твердый ноумному насосу для прокачки через нее сухого воздуха. Затем колонку ситель, заливают раствором НЖФ так, чтобы над поверхностью носиохлаждают. Один из концов подготовленной колонки закрывают тамтеля образовался слой жидкости высотой 5–7 мм, закрывают пришлипоном из шнурового асбеста, стекловолокна или тонкой металличефованной или резиновой (изолированной пленкой) пробкой и энерской сетки и подключают к водоструйному насосу. Колонку закрепгично перемешивают содержимое колбы в течение 30 минут, вручную ляют в штативе, а к ее открытому концу прикрепляют воронку для заили на встряхивателе. Затем содержимое колбы с помощью шпателя сыпания сорбента. Создав разрежение водоструйным насосом, пригоили стеклянной палочки количественно переносят в фарфоровую чаштовленный сорбент небольшими порциями через воронку осторожно ку, помещают ее на электроплитку с асбестовой сеткой (под тягой!).





засыпают в колонку, одновременно постукивая деревянной палочкой Осторожно, при слабом нагревании и постоянном перемешивании, или линейкой для равномерного уплотнения насадки. О заполненности испаряют растворитель до полного исчезновения запаха.

колонки судят по прекращению убыли насадки в воронке. После оконПосле испарения растворителя, когда приготовленная насадка чания заполнения колонку отсоединяют от насоса, осторожно снимастанет легко сыпучей и по внешнему виду не будет отличаться от исют воронку и закрывают колонку тампоном.

ходного носителя, ее необходимо поместить на досушивание в термоМассу сорбента в колонке определяют по разности масс пригостат, нагретый до 80-100°С, затем охладить и осторожно отсеять на товленного сорбента и оставшегося после заполнения колонки, то есть ситах от пыли и от комков. Диаметр отверстий сит определяется зер- по убыли массы цилиндра с сорбентом. Заполненная колонка нужданением исходного носителя. Подготовленным таким образом сорбен- ется в тренировке.

том (насадкой) можно заполнять хроматографическую колонку. Со- 4. Тренировка (кондиционирование) колонки. Для того чтобы держание НЖФ в сорбенте (в %) рассчитывают по формуле: избежать дрейфа нулевой линии в ходе анализа, а также появления ложных пиков, связанных с десорбцией растворителя и других летуm5 - m4 mC% = 100% = 100%, (1.2) чих компонентов НЖФ, свеженаполненные колонки тренируют. Для m2 - m1 mэтого их устанавливают в термостат хроматографа, причем один конец Расшифровка обозначений дана в таблице. Перед заполнением соединяют с испарителем, а другой оставляют свободным (т.е. не соколонки следует убедиться, что объем полученной насадки достаточен единяют с детектором). Продувают колонку не менее четырех часов для заполнения колонки в соответствии с выполненными ранее расчегазом-носителем со скоростью 2–3 л/мин при температуре на 20–30° тами. Для этого высыпают приготовленную насадку в мерный цивыше предполагаемой рабочей температуры, но не выше максимально линдр, определяют ее объем. Цилиндр (или бюкс) с приготовленной допустимой для данной НЖФ. Затем охлаждают колонку до комнатнасадкой взвешивают.

ной температуры и соединяют ее открытый конец с детектором 3. Заполнение колонки. Спиральную колонку готовят к запол(не забудьте поставить прокладки!). Проверяют герметичность газонению следующим образом. Вначале пустую колонку последовательно вых линий прибора, выводят хроматограф на рабочий режим и провепромывают органическими растворителями – ацетоном, бензолом и 9 ряют стабильность нулевой линии на хроматограмме. Шумы и дрейф Контрольные вопросы сигнала свидетельствуют о необходимости продолжить кондициони1. Твердый носитель. Требования, предъявляемые к носителю.

рование, стабильная нулевая линия – о возможности начала работы.

2. Основные типы твердых носителей для ГЖХ, способы модиПолученные данные и результаты расчетов записывают в таблификации твердых носителей.

цу. Массу НЖФ в колонке рассчитывают с учетом предварительно 3. Выбор неподвижной жидкой фазы в ГЖХ.

найденного содержания НЖФ в сорбенте.

4. Основные способы нанесения НЖФ на твердый носитель.

Таблица 1.Литература Обозначения Показатели Числовые значения 1. Сакодынский К.И., Бражников В.И. и др. Аналитическая m1 Масса пустого цилиндра хроматография. – М.: Химия, 1993. – С. 98–112.

2. Айвазов Б.В. Практическое руководство по газовой хроматоm2 Масса цилиндра с сорбентом графии. – М.: Высшая школа, 1987. – С. 59–75.

m3 Масса сорбента 3. Столяров В.В., Савинов И.М., Витенберг А.Г. Руководство к m4 Масса пустого бюкса практическим работам по газовой хроматографии. – Л.: Химия, 1988.

– С. 254–264.

m5 Масса бюкса с НЖФ 4. Вяхирев Д.В., Шушунова А.Ф. Руководство по газовой хромаm6Масса НЖФ тографии. – М.: Высшая школа, 1987. – С. 187–200.

m7 Масса цилиндра с насадкой Масса цилиндра после mзасыпки колонки m9 Масса насадки в колонке m10 Масса НЖФ в колонке Содержание НЖФ на сорбенте, С,% % масс 11 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № Подготовка хроматографа к работе и получение пробных хроматограмм Цель и содержание работы. Студенту необходимо научиться самостоятельно работать на газовом хроматографе. Для достижения данной цели следует: изучить инструкцию к хроматографу, установить заранее приготовленные колонки, заменить прокладки и проверить их на герметичность, включить прибор в работу на режим, предложенный преподавателем, проверить уровень шумов на базовой линии при переключении шкал самописца и получить пробные хроматограммы в изотермическом режиме. В лабораторной работе обычно используется хроматограф ЛХМ-8МД с насадочными колонками (2м 3мм). Пробы объемом 1–5 мкл дозируют и вводят в хроматограф с помощью микРис. 2. Газовая схема хроматографа ЛХМ-8МД:

рошприцов МШ-10. Газ-носитель – гелий или азот.

1 – баллон с газом-носителем; 2 – редуктор; 3 – фильтр механических Краткое теоретическое введение. Лабораторные хроматографы частиц; 4 – редуктор давления; 5 – дроссель точной регулировки;

предназначены для анализа газовых и жидких многокомпонентных 6 – регулятор расхода; 7 – газовый дозатор; 8 – испаритель;

9 – колонка; 10 – детектор смесей органического и неорганического происхождения с температурой кипения до 350°С. В методах газо-адсорбционной и газоГаз из баллона 1 через стандартный баллонный редуктор 2 под жидкостной хроматографии хроматографы работают в изотермичедавлением от 1,5 до 4 кгс/см2 подается на вход блока подготовки газов.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.