 |
Элементы жидкостного хроматографа
|
|
|
|
Схема жидкостного хроматографа содержит следующие элементы (рис.7.1):
1. Емкости с элюентом (Eluent 1, Eluent 2);
2. Смеситель для программируемого по времени смешения входящих потоков (Mixer);
3. Насос высокого давления (Pump);
4. Устройство для дозирования пробы (Injector);
5. Разделяющая колонка (Separator Column);
6. Детектор (Detector);
7. Компьютер с АЦП для регистрации и обработки данных (Computation).
Две емкости с первичными элюентами Eluent 1 и Eluent 2 необходимы для приготовления в смесителе Mixer программируемого состава ПФ в режиме градиентного элюирования (задается 
— зависимость от времени доли Eluent 2). В режиме изократического элюирования в смесителе задается смесь постоянного состава: 
. На схеме рис. 7.1 показан вариант смешения элюентов при низком (атмосферном) давлении. Работа такого смесителя заключается в регулировании пропускной способности его входных клапанов для дальнейшей подачи ПФ в насос. Возможен также вариант смешения при высоком давлении, когда каждый элюент подается в смеситель своим насосом высокого давления с программируемым расходом.
Рис. 7.1. Схема жидкостного хроматографа. Назначение элементов схемы см. в тексте. Стрелки показывают направление потока ПФ.
Насос высокого давления Pump – непременный элемент ВЭЖХ. Интересно, что в 1970-е годы, долгое время, пока не установилось современное значение английской аббревиатуры HPLC (High Performance Liquid Chromatography), буква ‘P’ часто расшифровывалась как ‘Pressure’ – давление (т.е. по смыслу: жидкостная хроматография высокого давления). Главная задача этого устройства – обеспечить заданный расход ПФ (т.е. определенное значение объемной скорости элюента, мл/мин) без пульсаций. Насосы высокого давления бывают двух типов: плунжерные и шприцевые; шприцевые, в свою очередь, могут обеспечивать либо постоянное давление, либо постоянный расход. Оба типа насосов основаны на принципе выдавливания плунжером или поршнем жидкости из цилиндра, введенной в него предварительно, в такте обратного хода. Насосы снабжены клапанами, разделяющими области высокого и низкого давления. Уровень значений давления, нагнетаемого насосами в ВЭЖХ, составляет сотни бар (от 10 до 60 МПа).
|
|
|
Режим работы шприцевого насоса – прерывистый: цикл его работы состоит из времени (или такта) продавливания элюента через систему (этого времени должно хватить хотя бы на один хроматографический эксперимент) и времени возвратного хода, в течение которого поршень возвращается в исходное положение, а цилиндр заполняется новой порцией элюента.
Наиболее распространенным в ВЭЖХ является плунжерный насос. Схема его гидравлической системы дана на рис. 7.2.
Рис. 7.2. Устройство головки плунжерного насоса высокого давления (две фазы работы): корпус (1), сапфировый плунжер (2), тефлоновое уплотнение плунжера (3), цилиндр (4), выпускной сапфировый клапан (5), впускной сапфировый клапан (6).
В головке плунжерного насоса плунжер совершает возвратно-поступательные движения: при его выдвигании из цилиндра происходит забор новой порции элюента из безнапорной линии, а при вдвигании плунжера в цилиндр происходит нагнетание этой порции элюента в напорную линию насоса. Для компенсации возникающих при такой работе пульсаций потока элюента обычно делают двухплунжерные (двухголовочные) насосы, в которых плунжеры работают в противофазе. Кроме того, для этой цели (для грубого и тонкого сглаживания пульсаций) существуют разнообразные демпфирующие устройства.
Фазы и процессы
По механизму разделения ВЭЖХ может быть двух видов: адсорбционная и распределительная жидкостная хроматография. Отметим, что выделение распределительного механизма для рассматриваемых здесь жидкостно-твердофазных процессов условно, так как неподвижная фаза, полученная путем химической модификации поверхности твердого носителя, не является жидкой. Тем не менее, возможно и часто применяется динамическое покрытие поверхности адсорбента модификатором (детергентом, или поверхностно-активным веществом (ПАВ)), содержащимся в ПФ, в виде жидкой пленки, легко удаляемой при смене элюента. Однако даже в этом случае отличить растворение (распределение) аналита в монослое ПАВ на поверхности адсорбента от конкурентной адсорбции аналита в присутствии избытка молекул ПФ практически невозможно. С другой стороны, модификатор может полностью блокировать поверхность адсорбента, создав собственную поверхность, но и тогда нельзя пренебрегать вкладом адсорбции молекул аналита на новой поверхности. Ниже главный акцент делается не на агрегатном состоянии активной поверхности НФ — неопределенной и малосущественной категории, а на ее полярности, или при более детальной характеристике — на селективности НФ.
|
|
|
По сочетанию применяемых подвижной и неподвижной фаз ВЭЖХ подразделяется на три варианта:
· нормально-фазовый с неполярной ПФ и полярной НФ;
· обращенно-фазовый с полярной ПФ и неполярной НФ;
· ВЭЖХ с полярными фазами, ион-парная хроматография.
Нормально-фазовый вариант применяется для анализа смесей неполярных веществ, хорошо растворимых в элюенте. Как аналитический метод этот вариант ЖХ в виде адсорбционной ЖХ появился раньше обращенно-фазового (отсюда — название); он предназначался для анализа высококипящей органики, не определяемой с помощью ГХ.
|
|
|
