Расчет хроматографических параметров

На основании полученных хроматограмм ГВ шахты Подмосковная при рН=12 и рН=13 на двух колонках были рассчитаны хроматографические параметры по следующим формулам:

Коэффициент емкости k`:

.

где VR — удерживаемый объем, Vm — свободный объем.

k` показывает, во сколько раз вещество дольше находится в неподвижной фазе, чем в подвижной; оптимальные значения к' лежат в пределах 1,5—4. Если коэффициент распределения мал, то мало значение к', т. е. вещество слабо удерживается и продвигается по колонке практически с той же скоростью, что и подвижная фаза. Если же коэффициент емкости слишком велик, то время пребывания вещества в колонке будет большим и на анализ потребуется много времени.

Коэффициент распределения D:

где.

V`R — исправленный удерживаемый объем, Vs — объем стационарной фазы.

Коэффициент распределения D равен отношению времени пребывания вещества в неподвижной и подвижной фазах.

3) Число теоретических тарелок N:

где w — ширина пика.

Чем больше число теоретических тарелок N в колонке, т. е. чем большее число раз устанавливается равновесие, тем эффективнее колонка.

Высота, эквивалентная теоретической тарелке Н:

Высота Н, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ) служит количественной мерой эффективности хроматографической колонки. В идеальном случае З приближается к диаметру dp зерна сорбента.

Разрешение Rs:

Rs характеризует разделение двух соседних пиков. Для полного разделения компонентов вполне достаточно, чтобы Rs =1,5.

Коэффициент селективности б:

Коэффициент селективности является мерой относительного удерживания или относительной подвижности разделяемых веществ. Это термодинамическая характеристика, зависящая при постоянной температуре только от природы разделяемых соединений и свойств подвижной и неподвижной фаз. При, а = 1 разделение в данных условиях невозможно.

Результаты расчетов представлены в таблицах 3.7, 3.8.

Рассчитанное число теоретических тарелок N для первой и второй колонки (103) свидетельствует об эффективном разделении фракций ГВ на данных колонках. Найденные значения коэффициентов селективности б (от 1,2 до 1,6) указывает на разделение отдельных фракций ГВ при данных условиях хроматографического эксперимента. Для хроматограммы № 1 наблюдалось полное разделение фракций для пиков 1−2 и 2−4 (значения коэффициента разрешения Rs >1,5), в остальных случаях разделение было неполным. Согласно литературным данным [4], оптимальные значения коэффициента емкости k` должны лежать в интервале от 1,4 до 4. Найденные нами значения k` варьирует от 0,5 до 1,6, следовательно для большинства фракций время удерживания вещества в колонке меньше оптимального, поэтому может быть рекомендовано использование сефадекса G-200 с другим размером пор. Коэффициент распределения D принимает небольшие значения от 0,2 до 0,7, что свидетельствует о низком сродстве ГВ к подвижной фазе.

Таблица 3.7Расчет хроматографических параметров (по хроматограммам ГВ бурого угля шахты Подмосковная).

• *Длина хроматографической колонки L = 43 см, объем стационарной фазы Vs = 66,7 см³;
• ** Длина хроматографической колонки L = 41 см, объем стационарной фазы Vs = 63,1 см³

Таблица 3.8 — Расчет числа и высоты теоретических тарелок (по хроматограммам ГВ бурого угля шахты Подмосковная).

• *Длина хроматографической колонки L = 43 см, объем стационарной фазы Vs = 66,7 см³;
• ** Длина хроматографической колонки L = 41 см, объем стационарной фазы Vs = 63,1 см³.