Время удерживания и удерживаемый объем

Лекция 9 ХИМИЯ НЕФТИ И ГАЗА

Применение газовой хроматографии для исследования углеводородных систем

Основные хроматографические характеристики

Время удерживания и удерживаемый объем

При газохроматографическом исследовании непосредственно измеряемой величиной является время удерживания данного компонента t, т.е. время, протекающее от момента ввода пробы в колонку до момента ее выхода из колонки, фиксируемого детектором. Если пик размывается, то обычно время удерживания отсчитывается до выхода максимума пика.

^{А В С Д Е t}

Рис. 2.1. Характеристики хроматографических пиков (1 и 2):

А - линия старта; n - нулевая линия хроматограммы; m -— линия электриче­ского нуля; М — пик несорбирующегося компонента.

Не всегда все показатели являются одинаково важными для конкретной методики. Иногда решающим фактором является крите­рий разделения пиков, иногда - симметрия.

Высота пика может оказаться решающим показателем при необходимости измерения пи­ков, близких к уровню шумов прибора.

Ширина пика может иметь значение при использовании интегратора, когда ошибка, связанная с командой на начало и конец интегрирования определяет погреш­ность измерения широкого и низкого пика.

Однако во всех случаях методика, предназначенная для коли­чественных измерений, должна быть охарактеризована определен­ными показателями, гарантирующими получение требуемой точно­сти при ее освоении.

На показатели методики влияют условия разделения веществ в хроматографической колонке и условия детектирования и реги­страции сигнала. Рассмотрим вначале, как можно охарактеризо­вать показатели хроматографических методик и как влияют на них условия разделения.

Рассматривая связь показателей и влияющих на них факторов, будем считать, что хроматографический пик пред­ставляет собой график зависимости концентрации компонента в газе-носителе от времени, записанный без всяких искажений. Кроме того, будем считать, что условия хроматографирования не оказы­вают влияния на детектор и систему регистрации.

Рассмотрим основные элементы и параметры хроматограммы веществ (рис.1). На рис. 1 представлены эти элементы:

точка А – время ввода вещества в колонку; вещество, не поглощаемое твердым телом или неподвижной фазой (и газ-носитель, вошедший в колонку вместе с пробой), выходит из колонки и детектора в момент М;

отрезки времени АN₁ и AN₂ на хроматограмме, соответствующие появлению максимумов пиков компонентов смеси N₁ и N₂, и называются временами удерживания компонентов N₁ (t_R1) и N₂ (t_R2); t_R -время удерживания;

разность времен удерживания данного компонента и времени удерживания несорбирующегося компонента (t_M) называется исправленным временем удерживания(t_R¹) и (t_R²); t_M — время удерживания несорби­рующегося компонента;

t_R¹ = t_R1 - t_M и t_R² = t_R2 - t_M (1)

h - высота пика в максимуме; y - уровень, на котором измеряется ширина пика; b_y — ширина пика, измерен­ная на уровне y.

Ширину пика на уровне 0,5h (b_0,5) обозначим символом «b» без индекса.

Время удерживания зависит и от объемной скорости газа-носителя (w),поэтому обычно в качестве хроматографической характеристики компонента смеси вводят понятие удерживаемы объем (V_R).Удерживаемый объем данного компонента (V_R)представляет объем газа-носителя, прошедший через колонку и детектор за время, необходимое для выхода этого компонента.

Вместо времени удерживания t_R можно применять объем удер­живания V_R, пропорциональный времени удерживания:

V_R = t_R ∙ w (2)

где w - объемная скорость газа-носителя.

Исправленный удерживаемый объем данного компонента 1 и 2:

V_R¹ = (t_R1 - t_M) ∙ w = t_R¹ ∙ w V_R² = (t_R2 - t_M) ∙ w = t_R² ∙ w (3)

Величины удерживаемых объемов используются для идентификации компонентов смеси при газохроматографическом анализе. Часто для этой цели достаточно знать относительные величины удерживаемых объемов, представляющие отношение удерживаемого объема данного компонента к удерживаемому объему вещества, принятого за стандарт, полученному на той же колонке при тех же рабочих условиях.

Определение упрощается тем, что можно непосредственно измерять расстояния, соответствующие удерживаемым объема компонентов на ленте потенциометра. Относительные удерживаемые объемы компонентов смеси не зависит от длины колонки, скорости потока и количества неподвижной фазы.