ISBN 978-5-7882-1856-4 Приводятся основные сведения о теории газохроматографического разделения органических и неорганических веществ. <...> При написании настоящего научного издания авторы ставили перед собой следующие основные задачи: – рассмотреть теорию основных физико-химических процессов, протекающих в условиях газохроматографического разделения анализируемых веществ; – описать приборы и методы газохроматографического анализа различных смесей органической и неорганической природы; – дать основные сведения об устройствах и принципах работы газохроматографического оборудования и его метрологического обеспечения; – провести классификацию хроматографических детекторов, описать их устройство, принципы действия и использования в компьютерно-хроматографических модулях газового хроматографа. <...> Одним из наиболее перспективных, универсальных и широко используемых методов является газовая хроматография, которая позволяет в процессе однократного ввода пробы определять качественный и количественный составы сложных смесей органических и неорганических веществ, а также контролировать содержание микропримесей в различных матрицах. <...> При этом в хроматографической колонке устанавливается динамическое равновесие. <...> Анализируемая смесь захватывается потоком газа-носителя, проходит по хроматографической колонке с различной скоростью, которая определяется для каждого компонента константой его распределения между газовой и неподвижной жидкими фазами. <...> В газохроматографическом методе анализа определяемые вещества испаряются и поступают в хроматографическую колонку в потоке 6 инертного газа-носителя, который является подвижной фазой. <...> Они перемещают компоненты разделяемой смеси вдоль неподвижной фазы; – в качестве неподвижной фазы применяются твердые сорбенты или несмешивающиеся с подвижной фазой жидкости, на которых проводится разделение смеси на индивидуальные компоненты; 8 – в <...>
Теоретические_основы_газовой_хроматографии__монография.pdf
УДК 543.544
ББК Г471.8
К21
Каратаева Е. С.
Теоретические основы газовой хроматографии : монография /
Е. С. Каратаева; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед.
технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2015. – 268 с.
ISBN 978-5-7882-1856-4
Приводятся основные сведения о теории газохроматографического
разделения органических и неорганических веществ. Детально
рассмотрены физико-химические основы процесса хроматографического
разделения смесей на индивидуальные компоненты.
Предназначена для широкого круга специалистов, преподавателей,
студентов и аспирантов, обучающихся по образовательным программам
240100-03, 240100-ук, 02.00.02, 02.00.08.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического университета
Рецензенты:
зав. лаб. мол. биологии Казан. ин-та биохимии
и биофизики КНЦ РАН, д-р биол. наук
Ю. В. Гоголев
д-р техн. наук, проф. КНИТУ им. А. Н. Туполева
Ф. М. Галимов
ISBN 978-5-7882-1856-4 © Каратаева Е. С., 2015
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2015
2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Глава 1. Физико-химические основы процесса
хроматографического разделения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Глава 2. Понятие о теоретической тарелке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Глава 3. Элюционные характеристики удерживания . . . . . . . . . . 23
3.1. Абсолютные характеристики удерживания . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2. Относительные характеристики удерживания . . . . . . . . . . . . . 24
Глава 4. Сорбенты для газовой хроматографии . . . . . . . . . . . . . . . 26
Глава 5. Селективность неподвижных жидких фаз . . . . . . . . . . . . 70
Глава 6. Межмолекулярные взаимодействия в системе
сорбат – сорбент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Глава 7. Полярность неподвижных жидких фаз . . . . . . . . . . . . . . 80
7.1. Идентификация анализируемых веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
7.2. Использование селективных детекторов
с повышенной чувствительностью к сорбатам
специфического строения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Глава 8. Количественный газохроматографический анализ . . . . . 116
Глава 9. Газохроматографическая аппаратура . . . . . . . . . . . . . . . . 125
9.1. Газовая схема хроматографа с детектором
по теплопроводности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
9.2. Газовая схема хроматографа с двумя детекторами
ДПИ/ДТП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
9.3. Газовая схема с двумя параллельными
хроматографическими колонками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
9.4. Газовая схема с двумя хроматографическими
колонками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
9.5. Газовая схема с двумя последовательно соединенными
хроматографическими колонками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
9.6. Газовая схема с задерживающей хроматографической
колонкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
9.7. Газовая схема с обратной продувкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
9.8. Газовая схема обратной продувки хроматографа
с двумя колонками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
9.9. Газовая схема обратной продувки с одной колонкой . . . . . . . 141
9.10. Газовая схема полуобратной продувки . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
9.11. Газовая схема параллельной продувки . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
266
Стр.266
9.12. Газовая схема, предусматривающая параллельную
и полуобратную продувки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
9.13. Аналитический модуль хроматографа . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
9.14. Термостат хроматографических колонок . . . . . . . . . . . . . . . . 147
9.15. Очистка газа-носителя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
9.16. Регулятор давления газа-носителя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
9.17. Регулирование и измерение расхода газа-носителя . . . . . . . . 156
Глава 10. Детекторы для газовой хроматографии . . . . . . . . . . . . . 161
10.1. Характеристики детекторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
10.2. Фоновый сигнал, уровень флуктуационных шумов,
дрейф нулевой линии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
10.3. Ионизационная эффективность и фоновый ток
детекторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
10.4. Линейность детектора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
10.5. Инерционность детекторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
10.6. Селективность детекторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
10.7. Дифференциальные и интегральные детекторы . . . . . . . . . . . 182
10.8. Концентрационные и потоковые детекторы . . . . . . . . . . . . . . 184
10.9. Физические, физико-химические и биологические
детекторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
10.10. Деструктивные и недеструктивные детекторы . . . . . . . . . . 189
10.11. Ионизационные и неионизационные детекторы . . . . . . . . . 189
10.12. Классификация детекторов по чувствительности . . . . . . . . 190
10.13. Селективные и неселективные детекторы . . . . . . . . . . . . . . 190
10.14. Детектор по теплопроводности (ДТП) . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
10.15. Технологические конструкции детекторов
по теплопроводности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
10.16. Подключение детектора по теплопроводности
в ток газа-носителя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
10.17. Термохимический детектор (ДТХ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
10.18. Детектор по плотности (плотномер) (ДП) . . . . . . . . . . . . . . 223
10.19. Детектор пламенно-фотометрический (ДПФ) . . . . . . . . . . . 229
10.20. Детектор пламенно-ионизационный (ДПИ) . . . . . . . . . . . . . 236
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
251
267
Стр.267