Газожидкостная хроматография (требования предъявляемые к жидкой и твердой фазам)

В газо-жидкостной хроматографии разделение происходит за счёт различной растворимости компонентов смеси в плёнке жидкой фазы, нанесённой на поверхность макропористого твёрдого тела, так называемого твёрдого носителя. В настоящее время для многих аналитических задач газо-жидкостная хроматография – наиболее эффективный метод.

Применение жидких фаз даёт ряд преимуществ.

1. На жидких фазах изотерма абсорбции линейна при обычных рабочих условиях в широком диапазоне концентраций, а это означает, что пики в этом случае получаются симметричными.

2. Легко выбрать достаточно селективную жидкую фазу, поскольку имеется большое многообразие жидких фаз.

3. Количество жидкой фазы в колонке можно легко менять, изменяя удерживаемые объёмы и селективность разделения; используя одну и ту же жидкую фазу, можно приготовить как препаративные, так и высокоэффективные аналитические колонки (насадочные или капиллярные).

4. Жидкие фазы доступны, имеют достаточно высокую степень чистоты и стабильные свойства, таким образом, параметры удерживания на них воспроизводимы.

Однако применение жидких фаз встречает и ряд серьёзных трудностей. Основные недостатки газо-жидкостной хроматографии связаны с летучестью и нестабильностью жидких фаз, что затрудняет применение этого метода для разделения и анализа ряда важных смесей.

Основные требования к неподвижным жидким фазам:

- малая летучесть при рабочих температурах (это связано с временем работы колонки)

- химическая инертность и термическая стабильность

- низкая вязкость при рабочих температурах

- растворимость в наиболее доступных растворителях

Твердые носители.

Возможности газо-жидкостной хроматографии могут быть реализованы лишь при наличии подходящего твердого носителя. Идеальный носитель — это носитель химически неактивный, обладающий однородными макропорами, на поверхности которых равномерно распределена пленка неподвижной жидкой фазы. Он, как правило, должен обладать высокой термической стабильностью, механической прочностью и хорошей смачиваемостью.

Чаще всего в качестве твердых носителей используют материалы на основе природных диатомитов. Реже применяются синтетические кремнеземные носители — макропористые силикагели, макропористые стекла, аэросилогели. Используются также носители на основе туфов и перлитов. В отдельных случаях применяют в качестве твердых носителей стеклянные шарики, хлорид натрия, металлические спирали, пористый тефлон, обожженную керамику и графитированную сажу [2-6].

Полимерные твердые носители. Наиболее широкое приме­нение нашли носители на основе политетрафторэтилена, об­ладающие высокой химической стойкостью и инертностью поверхности.

Из полимерных твердых носителей наиболее часто при­меняется полихром-1 при анализе водных растворов спиртов и особенно жирных кислот. К недостаткам этого носителя следует отнести низкую механическую прочность, высокую электризуемость, трудность нанесения более 10%; неподвиж­ной фазы, а также слабую смачиваемость полярными непо­движными фазами, что вызывает неравномерность их рас­пределения на поверхности носителя.

В хроматографической практике используют различные варианты нанесения неподвижной жидкой фазы (НЖФ) на твердый носитель. Пленка неподвижной фазы должна быть по возможности равномерно нанесена на носитель. Хорошее смачивание зависит от сил притяжения между жидкостью и поверхностью твердого носителя, а также от сил взаимодействия между молекулами самой жидкости. Чем больше первые силы, тем лучше смачивание. Положительный эффект достигается подбором пары: твердый носитель — жидкая фаза, например, гидрофильные поверхности плохо смачиваются углеводородами, поэтому для неподвижных фаз этого состава предпочтительнее твердые носители, содержащие алкилсилильные группы. Разумеется, что на распределение неподвижной жидкой фазы влияет не только смачивание, но и геометрическая структура твердого носителя, т. е. удельная поверхность, объем и размер пор.

Основной принцип нанесения НЖФ на твердый носитель заключается в том, что НЖФ растворяют в подходящем растворителе, из которого она затем выделяется в виде плен­ки на твердом носителе.