Жидкостная хроматография со свободной неподвижной фазой

Система из двух несмешивающихся жидкостей используется также в методе жидкостной хроматографии со свободной неподвижной фазой (ЖХСНФ). В отличие от других хро­матографических методов для удер­живания неподвижной жидкой фазы в разделительной колонке в ЖХСНФ не используют твердый носитель или адсорбент. Жидкая неподвижная фаза удерживается в колонке под действием сил, возникающих при вращении колонки вокруг своей оси и одновременном ее обращении во­круг центральной оси планетарной центрифуги:

При этом через колонку, которая представляет собой трубку, намотанную на жесткий сер­дечник, непрерывно прокачивается подвижная фаза.

Отсутствие твердого носителя в колонке позволяет использовать са­мые разнообразные двухфазные жидкостные системы и легко переходить от одной системы к другой. Для разделения органических и биоорганических соединений используют экстракционные системы на основе орга­нических растворителей, существенно различающихся по значениям плотностей и вязкостей. Для разделения и концентрирования неоргани­ческих соединений в качестве неподвижных фаз применяют растворы экстрагентов различных классов, а в качестве подвижных — водные растворы неорганических кислот и их солей, а также комплексо­образующие реагенты.

Как и в распределительной хроматографии, перед началом эксперимен­та водная фаза насыщается органической, а органическая фаза — водной. Для этого колонку в неподвижном состоянии заполняют органической фа­зой, затем во время вращения на вход подают водную фазу. После установ­ления динамического равновесия колонку останавливают и измеряют объем органической фазы удерживаемой в колонке, для расчета отношения объема органической (неподвижной) фазы в колонке к общему объему колонки. Оп­ределяют фактор удерживания неподвижной фазы при рабочих условиях.

Законченной теоретической модели удерживания неподвижной фазы пока нет. Удерживание разделяемых соединений в ЖХСНФ характеризуется теми же параметрами, что и в других хроматографических методах.

При разделении органических и биоорганических соединений мето­дом ЖХСНФ имеет место физическое распределение соединений между двумя жидкими несмешивающимися фазами. При разделении неоргани­ческих соединений с использованием экстракционных реагентов боль­шое влияние на эффективность разделения оказывают процессы комплексообразования и массообмена, их кинетика. Интенсификация массообмена в двухфазных системах несмешивающихся жидкостей достигает­ся за счет увеличения удельной межфазной поверхности путем переме­шивания и диспергирования одной или обеих фаз. Хроматографическое поведение веществ в условиях ЖХСНФ можно прогнозировать на основе данных статической экстракции.

Метод ЖХСНФ позволяет решать важные аналитические задачи. Это связано с тем, что объем неподвижной фазы, удерживаемой в колонке, мо­жет достигать 90% и более от объема колонки. Ни один другой метод жидко­стной хроматографии не обеспечивает таких высоких значений емкости ко­лонки. Поэтому для полного разделения соединений с коэффициентами рас­пределения, близкими к единице, число теоретических тарелок в ЖХСНФ должно быть примерно 100, а в ВЭЖХ из-за низкого фазового отношения VJV_m — несколько тысяч. Таким образом, метод ЖХСНФ сочетает в себе достоинства жидкостной хроматографии (высокую эффективность разделе­ния) и экстракции (широкий выбор экстрагентов и систем).