Газожидкостная храмотография. Требования к неподвижной фазе.

Газожидкостная хроматография на практике применяется гораздо чаще, чем газоадсорбционная. Это связано с тем, что набор веществ, которые могут быть использованы в качестве неподвижных жидких фаз, гораздо шире набора имеющихся активных адсорбентов. Эти неподвижные жидкие фазы имеют более широкий диапазон концентраций с линейной функцией изотермы распределения, что дает возможность работать с большими пробами и, следовательно, обеспечивает более высокую чувствительность анализа, а также позволяет с меньшими усилиями добиваться высокоэффективной и воспроизводимой работы колонок.

В основе распределительной газожидкостной хроматографии лежит различие растворимости разделяемых веществ в выбранном неподвижном растворителе в хроматографической колонке или, точнее, различие коэффициентов их распределения между неподвижной жидкой фазой (НЖФ), служащей растворителем, и подвижной газовой фазой (ПГФ), которой является газ-носитель. Чем выше коэффициент распределения вещества в газо-жидкостной колонке, тем больше его удерживаемый объем и тем дольше вещество задерживается в колонке.

Разделительная способность газожидкостной колонки зависит:

– от правильности выбора носителя НЖФ;

- от правильности выбора НЖФ, т. е. такой, которая была бы наиболее селективной по отношению к разделяемым компонентам смеси;

- правильности выбора условий разделения (размеров колонки, ее температуры, скорости подачи газа-носителя, количества анализируемой пробы, вводимой в колонку).

К жидкой фазе предъявляется ряд жестких требований:

1) инертность по отношению к компонентам смеси и твердому носителю;

2) малая летучесть;

3) термическая устойчивость;

4) достаточно высокая селективность, т.е. способность разделять смесь компонентов.

Природа жидкой фазы является тем основным фактором, который определяет последовательность выхода компонентов из колонки. В качестве жидких фаз применяются неполярные парафины (например, сквалан, вазелиновое масло, апиезоны), полиэтиленгликоли(карбоваксы), силиконовые жидкости, фталаты и т.д.

Различают жидкие фазы трех типов: неполярные (насыщенные углеводороды и др.), умеренно полярные (сложные эфиры, нитрилы и др.) и полярные (полигликоли, гидроксиламииы и др.).

Каждая жидкая фаза имеет температурные пределы применения. Нижний температурный предел - минимальная рабочая температура, соответствующая застыванию жидкой фазы. Обычно выбирают минимальную рабочую температуру колонки выше точки застывания жидкой фазы на 10 - 15оС. Верхний температурный предел - максимальная допустимая рабочая температура (МДРТ) жидкой фазы, выше которой она начинает разрушаться, при этом образуются летучие соединения, уносимые из колонки. Практика использования жидких фаз для анализа показывает, что необходимо работать с ними при температурах на 20 - 30оС ниже МДРТ жидкой фазы.

Наибольшим температурным диапазоном использования в газо-жидкостной хроматографии обладают кремнийорганические полимеры, например, метилсиликоны - жидкости при комнатной температуре, а МДРТ их достигает 300 - 350оС. Наиболее термостабильными жидкими фазами являются карборан-силоксановые полимеры, в которые входят атомы бора, кремния и углерода. МДРТ этих соединений достигает 400оС.

Твердым носителем обычно служит практически инертное твердое вещество, на которое наносят неподвижную жидкость. Основное назначение твердого носителя в хроматографической колонке - удерживать жидкую фазу на своей поверхности в виде однородной пленки. В связи с этим твердый носитель должен иметь значительную удельную поверхность (0,5 - 10 м2/г), причем она должна быть макропористой во избежание адсорбции компонентов пробы. Кроме того, твердый носитель должен обладать следующими качествами: отсутствием каталитической активности, достаточной механической прочностью, стабильностью при повышенных температурах, однородностью пор по размерам, максимальной однородностью размера зерен. Однако до настоящего времени не создано универсального носителя, удовлетворяющего всем перечисленным требованиям.

В качестве твердых носителей в газо-жидкостной хроматографии используются диатомиты (кизельгур, инфузорная земля), синтетические кремнеземы (макропористые силикагели, широкопористые стекла, аэросилогели), полимерные носители на основе политетрафторэтилена и т.д.

Основные требования к носителям неподвижной жидкой фазы, применяемым в газо-жидкостной хроматографии, можно сформулировать следующим образом:

· химическая и адсорбционная инертность носителя по отношению к неподвижной жидкой фазе и разделяемым соединениям;

· удельная поверхность в интервале от 0.5 до 2 м²/г;

· диаметр частиц в интервале от 0.12 до 0.30 мм;

· предпочтительно правильная (сферическая) форма частиц;

· достаточная термическая стабильность и механическая прочность;

· размеры пор в интервале от 0.5×10^-3 до 1.5×10^-3 мм.

В качестве твердых носителей неподвижных жидких фаз предложено большое число материалов, однако, лишь немногие из них достаточно полно удовлетворяют указанным требованиям.