Определение изотерм адсорбции из хроматографических данныхМатериалы / Изотермы адсорбции паров летучих органических веществ на пористых углеродных материалах / Определение изотерм адсорбции из хроматографических данныхСтраница 1
Основное уравнение теории равновесной хроматографии связывает линейную скорость uc перемещения вдоль колонки концентрации c вещества в газовой фазе с объемной скоростью газового потока w и c наклоном изотермы распределения dca/dc:
, (10)
где v и va – объемы газовой фазы и адсорбционного слоя соответственно на единицу длины колонки; ca – концентрация вещества в адсорбционном слое.
а – линейная изотерма адсорбции, симметричный пик; б – изотерма адсорбции, выпуклая к оси адсорбции, пик с острой передней границей и растянутой задней границей; в – изотерма адсорбции выпуклая к оси концентрации, пик растянутой передней границей и острой задней границей.
Рисунок 2 - Схематическое изображение изотерм адсорбции (слева) и соответствующих им хроматографических пиков и их графическое интегрирование (справа)
Как видно из уравнения (10), скорость перемещения газа вдоль колонки зависит от формы изотермы распределения. Если изотерма линейна (подчиняется закону Генри), то производная dca/dc постоянна и все концентрации в газовой фазе передвигаются вдоль колонки с одной и той же скорость. Хроматографическая полоса запишется детектором в виде симметричного пика (рис 2а). При отклонении изотермы от закона Генри величина производной dca/dc изменяется с изменением концентрации c. Если изотерма адсорбции обращена выпуклостью к оси адсорбции (рис 2б) производная dca/dc уменьшается при увеличении концентрации c. Тогда, как следует из уравнения (10), большие концентрации перемещаются с большей скоростью, чем малые концентрации, что приводит к обострению передней границы пика и к растягиванию задней границы. Наоборот, если изотерма адсорбции выпукла к оси концентраций (рис 2в), производная dca/dc с ростом c увеличивается. В этом случае малые концентрации будут перемещаться с большей скоростью, что приведет к растягиванию передней границы пика и обострению задней границы.
В теории равновесной хроматографии предполагается соблюдение условий, практически устраняющее диффузионное и кинетическое размывание хроматографической полосы. Поэтому форма хроматографического пика определяется только равновесной изотермой адсорбции.
Из уравнения (10) вытекает следующая связь между исправленным удерживаемым объемом VR и изотермой адсорбции:
(11)
где Va – объем адсорбционного слоя в колонке. Отсюда следует что
. (12)
Переходя от концентрации ca в объеме поверхностного слоя к величине адсорбции a, отнесенной к единице массы адсорбента, получаем
(13)
где g – вес адсорбента в колонке. Уравнение (13) позволяет найти величину a для разных значений c, то есть изотерму адсорбции a=φ(c) или a=f(p), где p - парциальное давление вещества в газе-носителе.
Для численного расчета изотермы в это уравнение необходимо ввести значения удерживаемого объема VR и концентрации c, выраженные через величины, записанные на диаграммной ленте в хроматографическом опыте. Поэтому показания детектора надо выразить в единицах концентрации. Для детектора по теплопроводности отклонения самописца h пропорциональны c;
c=K*h, (14)
где K – постоянная величина для данного адсорбата диапозона чувствительности детектора. Величина K может быть определена фронтальным методом из отклонений пера самописца при разных концентрациях c адсорбата в газе-носителе. Этот метод вполне надежен, но требует получения точно известных концентраций. Кроме того, не все хроматографы приспособлены для работы фронтальным методом. Поэтому удобнее определять K из самых проявительных хроматограмм, вводя в колонку точно известную массу адсорбата m.
Смотрите также
Физии обнаружили два ранее неизвестных свойства золота
Физики из Института технологий американского штата Джорджия сообщили об обнаружении двух ранее неизвестных свойств золота, которые драгоценный металл проявляет на микроскопическом уровне. В масштабе & ...
Механизм формирования вторичных месторождений меди и цинка
В
месторождениях рудных полезных ископаемых сосредоточена ничтожная часть общего
запаса элементов, большая часть элементов рассеяна в земной коре. Следовательно,
для образования месторожден ...
ИСТОРИЯ ФУЛКАНЕЛЛИ
Увы, увы, сын мой, наступит день, когда священные иероглифы превратятся в простых
идолов. Мир ошибочно примет знаки науки за богов и обвинит Древний Египет в поклонении
адским чудищам. Но те, кто ...