Знакомство з экстракционной хроматографією

Знакомство з экстракционной хроматографией.

Принцип экстракционной хроматографії нескладний й у тому, що на посаді нерухомій фази використовується экстрагент, завданий на порошкоподібний пористий матеріал. Цим матеріалом заповнюється хроматографическая колонка, що дає скляну трубку з краном внизу. Рідина (элюент) в колонку надходить згори під впливом власної сили тяжести.

Безусловно, таке оформлення процедури експерименту не сприяє великий ефективності поділу хроматографируемых речовин. Величини ВЭТТ здебільшого не перевищує 1−2 мм. При довжині колонки в 200 мм виходить, що кількість теоретичних тарілок становить 100−200 штук. Така невисока ефективність хроматографических экстракционных систем передбачає специфічну сферу застосування: поділ речовин, які мають великими відмінностями характеристик утримування. У зв’язку з цим, в экстракционной хроматографії поширені 3 схеми організації процесу поділу. Перша схема переймається тим відділенням домішок від основного речовини проби. Передбачається, що основна речовина добре утримується экстрагентом на відміну домішок. Безперешкодно проходячи через колонку, домішки, віддалені від основного речовини, надходять на аналіз. Друга схема полягає тому, що в першому етапі методики все компоненти суміші поглинаються экстрагентом колонки. Потім компоненти послідовно вимиваються элюентом, склад якого змінюється в разі потреби. Третя схема поєднанням у перших двох. Прикладом останньої схеми може служити поділ Ni2+ і Fe3+ трибутилфосфатом. Використання як элюента 4 М HCl призводить до того, що нікель не утримується на колонці, а залізо сідає на экстрагент. Коли весь нікель вимивається, змінюється склад элюент на 0,01 М розчин HCl. Після такого заміни з колонки починає виходити залізо. Отже відбувається поділ нікелю і заліза.

Познакомившись коротенько з можливостями экстракционной хроматографії, мимоволі спадає на думку доцільність переходу від класичної екстракції до экстракционной хроматографії. Чи є переваги у хроматографії, якщо ефективність колонок невисока? Попри це, тим щонайменше, переваги є! По-перше, ступінь очищення, при застосуванні экстракционной хроматографії, безсумнівно, вище. По-друге, хроматографическая технологія простіше, оскільки відсутні деякі трудомісткі стадії екстракції, наприклад, поділ фаз.

Рассмотрев самі загальні принципи, зупинимо свою увагу деталях експерименту, які мене важны.

1. Носії і экстрагенты.

Для экстракционной хроматографії потрібні носії, які мають також низку певних важливих властивостей:

прочным триванням экстрагента;

удовлетворительной ємністю стосовно экстрагенту;

развитой пористої поверхнею;

механической міцністю;

гидрофобной поверхнею.

Поясним необхідність лише окремих властивостей, бо все викладені пункти потребують поясненні.

Развитая пориста поверхню потрібна носію у тому, щоб плівка экстрагента на поверхні була якомога тонкіше, оскільки впливає на ефективність хроматографічної колонки. Чим тонше плівка, тим більша эффективность.

Упоминание про гидрофобной поверхні зроблено на зв’язку з, деякі носії, мають розвинену поверхню, гидрофильны. Йдеться силикагеле і окису алюмінію. Для здобуття права можна був їхній залучити до экстракционной хроматографії, слід спеціально гидрофобизировать їх поверхню. Гидрофобизация проводиться парами диметилдихлорсилана, і навіть триметилхлорсилана, гексаметилдисилазана. Процес протікає 1−2 діб. Після опрацювання носій сушать при 120 градусів 15−120 хвилин. Гидрофобизировать можна також ознайомитися, перемішуючи диметилдихлорсилан з носієм.

Однако, для экстракционной хроматографії, найчастіше ніж силикагель і глинозем, застосовуються різні полімери, які потребують гидрофобизации: фторопласт-4, политрифторхлорэтилен, кель-F та інших.

От экстрагента потрібно лише 2 важливих властивості: як і менша розчинність в элюенте й добра оборотність переходу экстрагируемого речовини в органічну фазу і обратно.

2. Виготовлення хроматографічної колонки.

Перед заповненням колонки, носій може бути приготовлений на роботу, тобто. просочений экстграгентом. Є кілька способів нанесення экстрагента. Застосування тієї чи іншої способу нанесення экстрагента залежить значною мірою з його летючості. Нелетючі экстрагенты наносяться так: готується розчин экстрагента в летучому органічному розчиннику, отриманим розчином просочується носій, розчинник піддається примусової отгонке чи випаровується самостійно. Для летючих экстрагентов необхідно використовувати 2-ой спосіб. Вона складається у цьому, що носій заливають надлишком экстрагента. З цю суміш готується колонка, та був экстрагент поступово витісняється з колонки порціями элюента. Третій спосіб нанесення экстрагента відрізняється від другого лише, що носій заливається нечистим экстрагентом, а розчином экстрагента в розчиннику, який у часи чергу розчинний в элюенте. Якщо може бути, то краще застосовувати третій спосіб, оскільки його перевагу у тому, що вона дозволяє рівномірно розподіляти на носії малі кількості экстрагента. Поза тим, дерозшарування экстрагента за хорошого контакту з элюентом відбувається буде настільки швидким, що сприятливо позначається якості набивки колонки.

Хроматографическая колонка то, можливо заповнена носієм 2-мя способами. Перший спосіб («сухий ») полягає у заповненні колонки сухим носієм. Після заповнення через колонку пропускається элюент у тому, щоб позбутися повітряних бульбашок. Другий спосіб, званий суспензионным, у тому, що в колонку поміщається суспензія наповнювача в элюенте чи экстрагенте. Суспензія додається малими порціями і акуратно утрамбовывается скляній паличкою. Досвід свідчить, краще використовувати 2-ой спосіб, оскільки дозволяє обійти стомлюючий етап боротьби з бульбашками воздуха.

3. Детектирование.

К великому жалю, в экстракционной хроматографії не використовуються універсальні датчики, які виробляли аналітичні виміру перетворилася на потоці. Необхідні виміру проводяться не безупинно, а дискретно, проводячи регулярний відбір проб. Відібрані проби аналізуються найрізноманітнішими методами: від фотометрии до радіометрії. Не випадково згадав радиометрию, оскільки простота та висока чутливість аналізу з допомогою радіоактивних ізотопів приваблюють велика кількість исследователей.

Пробы на аналіз відбирають або, вважаючи краплі элюента, або набираючи элюент у спеціальну мірну посуд. Краще використовувати метод рахунки крапель, оскільки вона дозволяє точніше виробляти відбір проб. Для рахунки крапель використовується різноманітне устаткування. Наприклад, в інституті Гидроцветмет застосовувалася конструкція, схема якій відбито на рисунке.

.

Из малюнка видно, що пристрій складається з електродів, які замикає падаюча крапля элюента. Момент замикання відбивається імпульсом в електричної ланцюга, а імпульс реєструє лічильник імпульсів ПП-15А. Конденсатор у схемі потрібен у тому, щоб скоротити час імпульсу, оскільки занадто тривалі імпульси прилад не регистрирует.

4. Визначення параметрів колонки.

Только одна закономірність відрізняє теорію экстракционной хроматографії від классической:

Vr = D Vs ,.

где Vr — утримуваний обсяг хроматографируемого речовини; D — коефіцієнт розподіл цієї речовини між органічної і водної фазою; Vs — загальний обсяг экстрагента, що у колонке.

В іншому розрахунки нічим немає від загальноприйнятих (див. Розрахунки в хроматографії). Проте простіше робити розрахунки, користуючись фронтальним методом хроматографії, благо техніка экстракционной хроматографії дозволяє це. Для фронтальній кривою число теоретичних тарілок розраховується за такої формули [1,2]:

N=Vmr Vr /(V mr — V 0.159)2 ,.

где Vmr — загальний утримуваний обсяг, тобто. утримуваний обсяг плюс вільний обсяг колонки.

Остальные позначення можна було зрозуміти, подивившись на рисунок.

.

Эта формула розрахунку виведено мною ще й хороша тим, що є наслідком розрахунків, які враховують загальне перерозподіл речовини в хроматографічної колонці. А запропонована читачам книжки «Экстракционная хроматографія «(під редакцією Т. Брауна і Г. Герсини) формула, має яскраво виражений емпіричний характер, кілька применшує її ценность:

N=Vmr V0.157 /(V mr — V 0.157)2 .

Список литературы

1. Немирівський А.М., Сухоручко В.І. Розрахунок ефективності хроматографических систем/ Заводська лабораторія. 1994. т.60. N6. З. 1−4.
.

2. Немирівський А. М. Розрахунки у фронтальній хроматографії /Заводська лабораторія. 1996. N3. З. 13−15.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.