Общая схема жидкостного хроматографа

Самая общая схема жидкостного хроматографа приведена на рис. 3.

Рис. 3. Общая схема жидкостного хроматографа.

В состав любого хроматографа входят пять обязательных составных частей:

а) насос для подачи подвижной фазы через колонку;

б) дозатор для введения пробы в колонку;

в) разделительная колонка;

г) детектор - устройство для получения аналитического сигнала, пропорционального концентрации компонента;

д) система обработки результатов.

В состав хроматографа для удобства работы и расширения его аналитических возможностей могут входить ряд дополнительных устройств.

1) Устройство подготовки подвижной фазы.

Функции - фильтрование и дегазация растворителей. Фильтрование - методом пропускания растворителя через фильтр 0.2-0.5 мкм.).

1) Термостат колонок.

Адсорбция в ЖХ и ГХ - процесс термодинамический, зависит от температуры. Следовательно, величина удерживания зависит от температуры. Кроме того, от температуры зависит вязкость растворителя, что определяет эффективность колонки. Таким образом, все три основные характеристики колонки: селективность, емкость и эффективность зависят от температуры. Для стабилизации условий разделения, чтобы получить воспроизводимые времена удерживания, амплитуды пиков и хорошее разделение необходимо термостатирование колонок.

2) Послеколоночный реактор.

В ряде случаев трудно найти подходящий способ прямого детектирования выходящих из колонки компонентов (анализ аминокислот, определение тяжелых металлов и т.д.). В этом случае после колонки ставится реактор, где смешивается реагент и разделенные вещества (например, металлы). При этом получают интенсивно окрашенное соединение, которое можно детектировать на фотометре.

3) Градиентное устройство.

В ряде случаев при разделении сложных смесей необходимо в процессе разделения изменять состав растворителя по определенному закону для ускорения анализа и улучшения разделения. Эту роль выполняет градиентное устройство и др.

4) Концентрирующая колонка.

Служит для предварительного концентрирования компонентов. Применяется для повышения чувствительности анализа.

5) Подавляющая колонка.

Применяется в ионной хроматографии. Ставится после разделяющей колонки. В ней происходит подавление сигнала фона элюента.

 

Все основные узлы жидкостного хроматографа связаны между собой гидравлическими связями (насос - дозатор - детектор). Для этих целей обычно используются капилляры внутренним диаметром 0.2-0.3 мм, наружным диаметром 1.0-1.6 мм.

Сорбенты, используемые в ЖХ, характеризуются высокой скоростью

 

Основные виды детекторов и их характеристики приведены в таблице 1. Наиболее распространенным детектором в адсорбционной ВЭЖХ является спектрофотометрический. В процессе элюирования веществ в специально сконструированной микрокювете измеряется оптическая плотность элюата при заранее выбранной длине волны, соответствующей максимуму поглощения определяемых веществ. Такие детекторы измеряют поглощение света в ультрафиолетовой или видимой области спектра (190 – 650 нм), причем первый вариант используется чаще. Это связано с тем, что большинство химических соединений имеют достаточно интенсивные полосы поглощения в диапазоне длин волн 200-360 нм. Фотометрические детекторы имеют достаточно высокую чувствительность. Чувствительность УФ-детектора может достигать 0,001 ед. оптической плотности на шкалу при 1% шума. При такой высокой чувствительности может быть зафиксировано до нескольких нг даже слабо поглощающих УФ веществ. Широкая область линейности детектора позволяет анализировать как примеси, так и основные компоненты смеси на одной хроматограмме. Возможности спектрофотометрического детектора существенно расширились после появления его современного аналога – детектора на диодной матрице (ДДМ), работающего как в УФ-, так и видимой области. В таком детекторе «матрица» фотодиодов (их более 200) постоянно регистрирует поглощение электромагнитного излучения в режиме сканирования. Это позволяет снимать при высокой чувствительности неискаженные спектры быстро проходящих через ячейку детектора компонентов. По сравнению с детектированием на одной длине волны, сравнение спектров, полученных в процессе элюирования пика, позволяет идентифицировать разделяемые компоненты с гораздо большей степенью достоверности.

Принцип действия флуориметрического детектора основан на измерении флуоресцентного излучения поглощенного света. Поглощение обычно проводят в УФ-области спектра, длины волн флуоресцентного излучения превышают длины волн поглощенного света. Флуориметрические детекторы обладают очень высокой чувствительностью и селективностью. Наиболее важная область их применение детектирование ароматических полициклических углеводородов.

Амперометрический детектор применяют для определения органических соединений, которые могут быть окислены на поверхности твердого электрода. Аналитическим сигналом является величина тока окисления. В детекторе имеется по крайне мере два электрода – рабочий и электрод сравнения (хлоридсеребрянный или стальной), иногда устанавливают вспомогательный электрод, необходимый для подавления влияния омического падения напряжения в растворах низкой проводимости. Успех определения определяет выбор материала и потенциала рабочего электрода. В амперометрическом детекторе используют электроды из углеродных материалов, наиболее часто стеклоуглеродный, и металлические: платиновый, золотой, медный, никелевый. Потенциал рабочего электрода устанавливают в интервале 0 - +1,3 В. Использование этого детектора особенно важно при определении фенолов, фенольных соединений, гидразинов, биогенных аминов и некоторых аминокислот.

Кондуктометрический детектор Кондуктометрический детектор применяют в ионной хроматографии для измерения проводимости раствора (Ом^-1), пропорциональной числу ионов в растворе, их подвижности. Сигнал детектора линейно зависит от концентрации ионов в широком интервале — от 0,01 мкг/мл до 100 мг/мл. Высокочувствительное кондуктометрическое детектирование с автоматической записью сигнала дает предел обнаружения n·10^-3 мкг/мл. Использование концентрирующей колонки позволяет снизить предел обнаружения на 2—3 порядка.

Кондуктометрический детектор используют для определения неорганических анионов и катионов в ионной хроматографии.

Дифференциальный рефрактометр —это универсальный детектор. Он позволяет определять общий показатель преломления системы проба - элюент, т. е. сигнал дают все компоненты, показатель преломления которых отличается от показателя преломления элюента. Его чувствительность ~10^-6 г, диапазон линейности составляет 4 порядка. Этот детектор чувствителен к изменению температуры, требует хорошего термостатирования.

 

Таблица 1. Детекторы для высокоэффективной жидкостной хроматографии, используемые в анализе объектов окружающей среды

 

Вид детектора	Измеряемый параметр
Дифференциальный рефрактометр	Показатель преломления
Спектрофотометрический	Оптическая плотность
Флуориметрический	Интенсивность флуоресценции
Кондуктометрический	Электропроводность
Амперометрический	Величину тока окислителя или восстановителя электрохимически активных соединений
Масс-спектрометрический	Величину ионного тока

 

Исключительно информативным является масс-спектрометрический детектор, который обладает высокой чувствительностью и селективностью. Основная проблема, затрудняющая использование этого детектора, проблема ввода потока элюента в масс-спектрометр. Развитие микроколоночной хроматографии позволяет Используют масс-спектрометры высокого разрешения с химической ионизацией при атмосферном давлении или ионизацией с применением электрораспыления. Последние модели масс-спектрометров для жидкостной хроматографии работают в диапазоне масс m/z от 20 до 4000 а.е.м. Масс-спектрометрический детектор предъявляет жесткие требования к чистоте растворителей, является дорогостоящим и сложным в обращении.

 

* Используется в редких случаях