Здравейте! Като доставчик на разделителни колони често ме питат как да измеря празния обем на разделителна колона. Това е ключов аспект, когато става въпрос за производителността и ефективността на тези колони. И така, в този блог ще ви преведа през тънкостите на измерването на празния обем.
Първо, нека разберем какво всъщност представлява празният обем. Празният обем на колона за разделяне е обемът на пространството на подвижната фаза в колоната. С по-прости думи, това е пространството, където подвижната фаза може да тече свободно, без да бъде повлияна от стационарната фаза. Този обем играе голяма роля при определяне на времето на задържане на аналитите и общата ефективност на разделяне на колоната.
Има няколко различни метода за измерване на празния обем и ще разгледам най-често срещаните.
Метод 1: Използване на незадържано разтворено вещество
Един от най-простите и широко използвани методи е използването на незадържано разтворено вещество. Незадържаното разтворено вещество е вещество, което не взаимодейства със стационарната фаза в колоната. Просто преминава през колоната с подвижната фаза.
За да използвате този метод, първо трябва да изберете подходящо незадържано разтворено вещество. Например, в колона за течна хроматография с обърната фаза, съединения като урацил или тиокарбамид често се използват като незадържани разтворени вещества.
Ето как да го направите:
- Пригответе разтвор на незадържаното разтворено вещество. Уверете се, че е в подходяща концентрация, обикновено в диапазона от няколко милиграма на милилитър.
- Инжектирайте разтвора в колоната за разделяне, като използвате подходящ инжектор, като спринцовка или автоматичен пробоотборник.
- Пуснете хроматографската система, като подвижната фаза тече с постоянна скорост на потока.
- Запишете хроматограмата. Пикът, съответстващ на незадържаното разтворено вещество, ще се появи първи в хроматограмата.
- Измерете времето на задържане ($t_0$) на пика на незадържаното разтворено вещество.
- Изчислете празния обем ($V_0$), като използвате формулата $V_0 = F\times t_0$, където $F$ е скоростта на потока на подвижната фаза.
Например, ако скоростта на потока на подвижната фаза е 1 mL/min и времето на задържане на незадържаното разтворено вещество е 2 минути, тогава празният обем $V_0=1\ mL/min\times2\ min = 2\ mL$.
Този метод е относително лесен за изпълнение и дава надеждни резултати, стига да изберете правилното незадържано разтворено вещество. Но е важно да се отбележи, че изборът на разтворено вещество може да варира в зависимост от вида на колоната и използваната подвижна фаза.
Метод 2: Живачна порозиметрия
Живачната порозиметрия е по-усъвършенстван метод, който може да се използва за измерване на празния обем, особено за порести колони. Този метод се основава на принципа, че живакът е немокряща течност за повечето материали. Когато се приложи налягане, живакът ще проникне в порите на уплътнителния материал на колоната.
Ето процеса стъпка по стъпка:
- Поставете малка проба от опаковъчния материал на колоната в клетка с живачен порозиметър.
- Евакуирайте клетката, за да отстраните всеки въздух или други газове от пробата.
- Бавно вкарвайте живак в клетката, докато прилагате нарастващ натиск.
- С увеличаване на налягането живакът ще започне да прониква в порите на опаковъчния материал. Измерва се обемът живак, който навлиза в порите при всяка стъпка на налягане.
- Като анализирате данните за обема на проникване на живак спрямо налягането, можете да изчислите празния обем на опаковъчния материал.
Въпреки това живачната порозиметрия има някои ограничения. Живакът е токсично вещество, така че трябва да се вземат специални предпазни мерки при използването на този метод. Освен това изисква скъпо оборудване, а подготовката на пробата може да отнеме много време.
Метод 3: Гравиметричен метод
Гравиметричният метод включва претегляне на колоната преди и след напълването й с известна течност.
- Първо, претеглете празната колона за разделяне точно. Нека наречем това тегло $W_1$.
- След това напълнете колоната с течност, обикновено разтворител с нисък вискозитет като метанол или ацетон. Уверете се, че колоната е напълно пълна без въздушни мехурчета.
- Претеглете отново колоната с течността вътре. Нека това тегло е $W_2$.
- Изчислете масата на течността в колоната, $m = W_2 - W_1$.
- Като знаете плътността ($\rho$) на течността, можете да изчислите обема на течността, който е равен на празния обем на колоната, като използвате формулата $V_0=\frac{m}{\rho}$.
Този метод е сравнително прост, но има някои недостатъци. Може да е трудно да се гарантира, че колоната е напълно запълнена с течността без никакви въздушни мехурчета и малки грешки в претеглянето могат да доведат до значителни грешки в изчисления празен обем.
Сега нека поговорим защо измерването на празния обем е толкова важно.
Точното измерване на празния обем е важно поради няколко причини. Първо, помага за оптимизиране на условията за разделяне. Като знаете празния обем, можете да изчислите фактора на задържане ($k$) на аналитите, който е ключов параметър в хроматографията. Факторът на задържане се определя като $k=\frac{t_R - t_0}{t_0}$, където $t_R$ е времето на задържане на аналита. Правилното разбиране на фактора на задържане ви позволява да регулирате състава на подвижната фаза, скоростта на потока и други параметри, за да постигнете по-добро разделяне.
Второ, може да се използва за наблюдение на ефективността на колоната във времето. Промяната в празния обем може да показва проблеми като разграждане на колоната, свиване на опаковката или замърсяване. Ако празният обем се увеличи значително, това може да означава, че опаковъчният материал е започнал да се разпада или че има образуване на канали в колоната.
Като доставчик на колони за разделяне, ние предлагаме широка гама от висококачествени колони, включително ректификационна колона, десорбционна кула и екстракционна колона. Нашите колони са проектирани да осигурят отлична ефективност на разделяне и дългосрочна стабилност.
Ако сте на пазара за разделителни колони или имате някакви въпроси относно измерването на празния обем или други аспекти на производителността на колоните, не се колебайте да се свържете с нас. Ние сме тук, за да ви помогнем да направите правилния избор за вашето конкретно приложение. Независимо дали работите в изследователска лаборатория, фармацевтична компания или съоръжение за екологични тестове, ние имаме правилната колона за вас.
В заключение, измерването на празния обем на разделителна колона е жизненоважна стъпка за осигуряване на нейното правилно функциониране и оптимизиране на процеса на разделяне. Като използвате методите, описани по-горе, можете точно да определите празния обем и да извлечете максимума от вашата колона за разделяне.
Референции
- Snyder, LR, Kirkland, JJ, & Glajch, JL (1997). Практическо разработване на HPLC метод. Уайли.
- Poole, CF (2003). Хроматография днес. Elsevier.
- Макмастър, MC (2006). GC/MS: практическо ръководство за потребителя. Wiley - Interscience.