WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

нение по сравнению с несорбируемым газом. Рассчитывается по фор• Микрошприцы МШ-1 и МШ-10, пипетки мерные емкостью 1, муле:

5 и 10 мл, бюксы стеклянные с притертыми пробками – 2 штуки.

tR VR 0 • Объекты хроматографирования – искусственные смеси, соRf = =. (3.25) tR VR ставленные по выбору преподавателя из следующих компонентов:

25 смесь 1 – гексан, гептан, октан; смесь 2 – гептан, октан, нонан; смесь 3 вает начало анализа, немедленно после дозирования либо на несколько – бензол, толуол, любой из алкилбензолов С8; смесь 4 – этанол, про- секунд перекройте пальцем выход газа-носителя из хроматографичепанол, бутанол. Искусственные смеси готовят в бюксе, дозируя ком- ской колонки либо мягко толкните перо самописца рукой – проставьте поненты с помощью мерной пипетки. Объемное соотношение компо- стартовую отметку. Запишите на хроматограмме перед стартовой отнентов приблизительно 1 : 1,5 : 2,0 (содержание возрастает по мере меткой состав пробы, объем дозы и основные параметры анализа. Выповышения температуры кипения компонента). сота пиков должна достигать 70–85% ширины диаграммной ленты.

Если регистрируются значительно меньшие или, наоборот, “зашкаленные” пики, измените соответствующим образом дозу или чувствиПорядок выполнения работы тельность регистрации. У каждого студента по итогам работы должно 1. Работа выполняется на хроматографе ЛХМ-8МД. Использубыть не менее трех воспроизводимых хроматограмм.

ется приготовленная в ходе работы № 1 стальная насадочная колонка 4. После получения комплекта хроматограмм выключают при(2м 3 мм), заполненная диатомитовым или полимерным носителем с бор, срезают диаграммную ленту и обрабатывают результаты по форнанесенной НЖФ (как правило, сквалан С30Н62, или ПЭГА – полиэтимулам, указанным выше. При этом на хроматограмме должны быть ленгликольадипинат [-CH2CH2-OCO-(CH2)4-COO-]n). Температуры копроставлены в соответствующих местах все измеряемые параметры:

лонки и испарителя рассчитывают в зависимости от состава смеси, высота пика h, ширина пика у основания или ширина на половине при этом Тисп устанавливают на 50°С выше Ткип самого высококипящевысоты 0,5, показатель шкалы регистрации (“Множитель”) при региго компонента смеси, а Ткол приблизительно соответствует средней страции данного пика. Полученные данные представляют в виде табтемпературе кипения смеси. Ток детектора устанавливают в соответлицы. К отчету прилагают хроматограммы.

ствии с инструкцией к прибору. Расход газа-носителя (гелий) – 2 л/час.

До начала работы все рассчитанные студентом значения температур и Таблица 3.тока моста обсуждаются с преподавателем.

Основные хроматографические характеристики 2. Включают хроматограф в соответствии с инструкцией (работа № 2) и устанавливают заданный режим его работы. До выхода прибора на режим готовят в бюксе заданную преподавателем смесь комtR1 ' VN' t VR VR ' Vg 0 RS 1,Vg R k tR R VRотн' K K C RSпонентов. Через 30-40 мин после вывода хроматографа на режим включают самописец. После установления на диаграммной ленте стабильной нулевой линии при положении ручки переключения чувствительности в положениях 10 или 3 приступают к хроматографированию смеси.

3. Дозирование пробы осуществляется микрошприцем МШ-10, объем дозы ~2–3 мкл. Если во время прокалывания иглой микрошприца мембраны испарителя перо самописца автоматически не прописы27 Компонент Контрольные вопросы ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № Влияние скорости газа-носителя на эффективность колонки.

1. Параметры удерживания – первичные, исправленные и приВыбор оптимальной скорости газа-носителя веденные, абсолютные и относительные.

2. Критерии разделения и их связь с эффективностью и селек- Цель и содержание работы. Ознакомиться с применением теотивностью. рии тарелок и диффузионно-кинетической теории для оптимизации 3. Коэффициент распределения, его определение методом ГЖХ. условий хроматографического разделения. Определить эффективность 4. Хроматограмма как источник сведений о качественном и ко- насадочной колонки при разных скоростях газа-носителя. Рассчитать личественном составе пробы. Основные обозначения на хроматограм- число теоретических тарелок. Выбрать оптимальную скорость газаме. носителя.

5. Теория равновесной хроматографии. Влияние различных Краткое теоретическое введение. Эффективность колонки хафакторов на хроматографическое разделение веществ. рактеризуется числом теоретических тарелок и высотой, эквивалент ной теоретической тарелке (ВЭТТ). Число теоретических тарелок, обозначаемое как n, является основной характеристикой. В некоторых Литература случаях применяют дополнительные характеристики: число эффек1. Руководство по газовой хроматографии / Под ред. Э. Лейтивных теоретических тарелок N и реальное число теоретических табница, Х.Г. Штруппе. – М.: Мир, 1987. – Ч. 1. – С. 46–97.

релок Nреал для каждого компонента.

2. Айвазов Б.В. Практическое руководство по газовой хромато2 2 lR tR VR графии. – М.: Высшая школа, 1987. – С. 37–83.

n = 5,545 = 5,545 = 5,545, (4.1) 3. Сакодынский К.И., Бражников В.И. и др. Аналитическая м0.5 ф0.5 щ0. хроматография. – М.: Химия, 1993. – С. 46–59, 85–89.

2 lR tR VR 4. Вяхирев Д.В., Шушунова А.Ф. Руководство по газовой хромаn = 16 = 16 = 16. (4.2) м ф щ тографии. – М.: Высшая школа, 1987. – С. 79–89, 328–331.

м При этом ф=, (4.3) q ф F м F = =, (4.4) 60 60 q где и 0,5 соответственно ширина пика у основания и на середине высоты; и – эти же значения, измеренные в единицах времени (с) или объема газа (см3) соответственно; q – скорость движения диаграммной ленты (см/с); F – расход газа-носителя на выходе из колонки (измеренный при рабочей температуре колонки, см3/с). Для учета 29 влияния сорбционной емкости колонки рассчитывают число эффек- Поскольку это число намного больше 1, его обычно записывают тивных теоретических тарелок N: проще:



2 2 tR(z+1) - tR(z) SN =, (4.10) lR ' tR ' N = 5,545 = 5,545 (4.5) м0,5(z+1) + м0,5(z) м0,5 ф0, где tR(z+1) и tR(z) – время удерживания двух соседних членов данного гомологического ряда. Число разделений показывает, сколько разде lR ' tR ' N = 16 = 16. (4.6) ленных хроматографических пиков можно получить между хроматом ф графическими пиками двух соседних членов гомологического ряда.

Число эффективных теоретических тарелок связано с числом Высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ), рассчитеоретических тарелок соотношением:

тывается по формуле:

k L N = n, (4.7) H =, (4.11) k + n где k – коэффициент емкости.

где L – длина колонки.

Если k >> 1, n N. Это условие обычно выполняется для насаИспользуется также высота, эквивалентная эффективной теоредочных колонок, благодаря чему их эффективность можно оценивать тической тарелке:

числом теоретических тарелок. Эффективность капиллярных колонок L Hэфф =. (4.12) оценивается числом эффективных теоретических тарелок.

N Реальное число теоретических тарелок рассчитывают по формуле:

Величины N и Hэфф обычно применяют в капиллярной хроматографии, а для насадочных колонок определяют n и H.

tR ' Nреал = 5,545, (4.8) Высота теоретической тарелки зависит от многих параметров ф0,5 - ф0, опыта, но особенно от скорости газа-носителя. Зависимость эффекгде 0,5 – ширина пика несорбирущегося компонента. Помните, что тивности колонки от линейной скорости газа-носителя u описывается уравнением Ван-Деемтера (4.13.). График этой зависимости представпараметры в числителе и знаменателе должны иметь одинаковую разляет собой гиперболу (рис. 4):

мерность, а воздух вводят вместе с пробой. В противном случае Nреал рассчитать нельзя.

B H = A + + Cu. (4.13) Для характеристики разделительной способности хроматограu фической колонки используют также число разделений SN:

tR(z+1) - tR (z) SN = -1. (4.9) м0,5(z+1) + м0,5(z) 31 Порядок выполнения работы 1. Работа выполняется на хроматографе ЛХМ-8МД с детектором по теплопроводности. Используется та же колонка и то же оборудование, что и в лабораторной работе № 3.

2. Включают хроматограф в соответствии с инструкцией, проверяют схему на герметичность и устанавливают заданный преподавателем режим работы. До выхода прибора на режим готовят в бюксе указанную преподавателем смесь компонентов. Через 30–40 мин после выхода на режим включают самописец. После установления стабильной нулевой линии при положении тумблера переключателя чувствительности 3 или 10 приступают к хроматографированию смеси.

Рис. 4. Кривая Ван-Деемтера 3. Хроматограммы снимают при различных скоростях газаносителя, начиная с наибольшей – 3 л/ч. Постепеннно уменьшают В этом уравнении коэффициент A отражает вклад вихревой скорость (2,5; 2,0; 1,5 и 1 л/ч). При каждом значении скорости необходиффузии и определяется из соотношения:

димо получить 3 хроматограммы с воспроизводимыми характеристиА = 2dз, (4.14) ками, например, высотой пиков. При этом для определения времени где dз – диаметр зерна сорбента; – коэффициент неоднородности наудерживания несорбирующегося газа необходимо при каждом значесадки (зависит от равномерности заполнения колонки).

нии расхода газа-носителя либо иметь на хроматограмме пик воздуха, Коэффициент B учитывает вклад продольной молекулярной либо завести его специально. Не забывайте в каждом случае проставдиффузии:

лять стартовую отметку, т. е. момент ввода пробы.

B = 2Dмол, (4.15) 4. На хроматограммах измеряют расстояния удерживания (lR, где – коэффициент извилистости (лабиринтовый коэффициент), учиlR0), времена удерживания (tR, tR0, tR), ширину () и полуширину (0,5) тывающий различие между реальной средней длиной пробега молекул пиков. Если ширина пика менее 10 мм, ее следует определять с помов заполненной и пустой колонке; Dмол – коэффициент молекулярной щью измерителя, имеющего точность до 0,1 мм (измерительная лупа).

диффузии сорбата в газовой фазе.

Необходимо также учитывать толщину одной из линий контура пика Коэффициент C учитывает вклад внутридиффузионной массо(фронта или тыла) (рис. 5).

передачи (учитывает сопротивление массообмену в жидкой фазе):

8 k у C =, (4.16) Dж р (1+ k)где k – коэффициент емкости; – толщина пленки НЖФ на твердом носителе; Dж – коэффициент диффузии в НЖФ.

33 где S – площадь поперечного сечения колонки (см2). Константы A, B и C из уравнения Ван-Деемтера рассчитывают методом наименьших квадратов на основе рассчитанных H и u, решая систему уравнений с тремя неизвестными. Константы приближенно могут быть определены на графике при измерении соответствующих отрезков (см. рис. 4, рис. 6). Отрезок, отсекаемый прямой H = A + Cu, дает значение независимой от скорости константы A. A [cd] (рис. 6). Член уравнения B/u определяется длиной отрезка, заключенного между всей кривой H = f(u) и прямой H = A + Cu. Этот член возрастает с уменьшением скорости. B/u = [a1b1], отсюда B = [a1b1] · u. Член уравнения Cu определяется длиной отрезка, заключенного между прямой, описываемой уравнением H = A + Cu, и прямой H = A, параллельной оси абсцисс.





Cu = [c3b3], следовательно, C = [c3b3]/u.

Рис. 5. Измерение высоты и полуширины хроматографического пика 5. По полученным данным рассчитывают число теоретических тарелок n, число эффективных теоретических тарелок N и реальное число теоретических тарелок Nреал для каждого компонента, а также число разделений SN (см. уравнения 4.1 – 4.10).

6. По результатам определения n рассчитывают H (ВЭТТ) для каждого компонента пробы (см. уравнение 4.11).

7. Выбор оптимальной скорости газа-носителя проводят следующим образом. Для каждого анализируемого компонента строят график зависимости H(u) (кривая Ван-Деемтера – зависимость ВЭТТ от линейной скорости газа-носителя). Минимум величины H на гра- Рис. 6. Графическое определение констант уравнения Ван-Деемтера фиках соответствует оптимальной скорости газа-носителя (см. рис. 4).

8. Зная константы уравнения Ван-Деемтера, можно рассчитать Для построения кривых необходимо измеренную ротаметром объемоптимальную скорость газа-носителя, т.к. графическое определение не ную скорость газа-носителя F (см3/с) перевести в линейную скорость всегда получается достаточно точным. Оптимальная линейная скоu (см/с) по формуле:

рость газа-носителя определяется по уравнению:

F u =, (4.17) uopt = B/ C. (4.18) 60S 35 9. Минимальная высота, эквивалентная теоретической тарелке, Таблица 4.т.е. наивысшая эффективность колонки: Зависимость числа теоретических тарелок и ВЭТТ от скорости газа-носителя Hmin = A + 2 BC. (4.19) Компонент u, см/с lR, см 0,5, см n H, см 10. Полученные результаты следует занести в табл. 4.1. и 4.2., сравнить между собой и объяснить их различие для разных компонентов пробы.

Таблица 4.Контрольные вопросы Результаты измерений и расчетов 1. Теория теоретических тарелок.

№ Ед. Обозна- Компоненты Показатели 2. Диффузионно-массообменная теория.

п/п изм. чение 1 2 3. Основные параметры, характеризующие эффективность ко1 Объемная скорость газа-носителя л/ч F лонки: число теоретических тарелок, число эффективных тарелок, ре2 Линейная скорость газа-носителя см/с U lR3 Расстояние удерживания воздуха cм альное число теоретических тарелок, высота, эквивалентная теорети4 Расстояние удерживания cм lR ческой тарелке, число разделений.

Исправленное расстояние удержи4. Выбор оптимальной скорости газа-носителя на основе урав5 cм lR вания нения Ван-Деемтера.

tR6 Время удерживания воздуха c 7 Время удерживания (измеренное) c tR 8 Исправленное время удерживания c tR Литература 9 Ширина пика на середине высоты cм 0,10 Ширина пика на середине высоты c 0,5 1. Сакодынский К.И., Бражников В.И. и др. Аналитическая хро11 Число теоретических тарелок — n матография. – М.: Химия, 1993. – С. 59–73.

12 Число эффективных т.т. — N 2. Руководство по газовой хроматографии / Под ред. Э. Лейбни13 Реальное число т.т. — N реал ца, Х.Г Штруппе. – М.: Мир, 1987. – Ч. 1. – С. 46–64, 93–96.

14 Число разделения — SN 3. Вяхирев Д.В., Шушунова А.Ф. Руководство по газовой хрома15 ВЭТТ cм H тографии. – М.: Высшая школа, 1987. – С. 110–116.

— A Коэффициенты уравнения Ван16 — B Деемтера — C Оптимальная скорость газа17 cм/с uopt носителя 18 Минимальная ВЭТТ см Hmin 37 удерживаемого объема от температуры кипения и др. Для получения ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № достоверных результатов качественного анализа недостаточно примеОпределение качественного состава бензина нить единственный прием; желательно сочетание различных приемов, по индексам Ковача связанных с оценкой характеристик удерживания (в том числе повтоЦель и содержание работы. Научиться определять индексы рение анализа на разных колонках или при разных температурах), и, Ковача и применять их в качественном хроматографическом анализе кроме того, применение других способов, не связанных с удерживанисложных смесей. В ходе работы надо получить в изотермическом реем компонентов. В частности, для повышения надежности идентифижиме хроматограмму реальной многокомпонентной смеси – прямокации можно регистрировать спектры компонентов пробы в момент их гонной бензиновой фракции с пределами выкипания 60–170°С или выхода из колонки, а затем сопоставлять их с эталонными спектрами бензина каталитического риформинга. Рассчитать для каждого компочистых веществ. Однако аппаратурное оформление соответствующих нента индексы Ковача на основании значений времен удерживания.

гибридных методов достаточно сложно, приборы (например хроматоПровести индивидуальную идентификацию компонентов бензина по масс-спектрометры) имеют слишком высокую стоимость. Эксплуатитабличным значениям индексов Ковача.

руются они в крупных аналитических центрах либо при решении неКраткое теоретическое введение. В современной газовой хроординарных задач. Используют также специфическое детектирование матографии существует несколько способов индивидуальной идентиотдельных соединений, сопоставляют хроматограммы до обработки фикации компонентов сложных смесей. Основным способом является пробы какими-либо реагентами и после нее и т.п.

Pages:     | 1 | 2 || 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.