|
Хроматографический анализ.
Хроматографический анализ
Методические учебные материалы
Для студентов химического факультета, обучающихся по специальностям
020101.65 «Химия» и 240403.65 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов»
Для бакалавров направления подготовки 240100.62 "Химическая технология"
Изд-во Омск
ОмГУ 2012
Федеральное агентство по образованию
Омский Государственный Университет им. Достоевского
ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Для студентов химического факультета, обучающихся по специальностям
020101.65 «Химия» и 240403.65 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов»
Для бакалавров направления подготовки 240100.62 "Химическая технология"
Изд-во Омск
ОмГУ 2012
УДК 541.18(076.5)
Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ОмГУ
Рецензенты: к.х.н.,; д.г.-м. н, доцент кафедры неорганической химии ОмГУ Голованова О.А., к.х.н., зам.зав. кафедры химической технологии ОмГУ Булучевский Е.А.
Хроматографический анализ: методические учебные материалы (для студентов химического факультета, обучающихся по специальностям 020101.65 «Химия» и 240403.65 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», для бакалавров направления подготовки 240100.62 "Химическая технология") /сост.: И.И. Медведовская, М.А.Воронцова, П.А.Пятанова – Омск: Изд-во ОмГУ, 2012. – с.
ISBN
Методические учебные материалы включают рабочие программы курсов, темы лекций, программы коллоквиумов, вопросы для закрепления материала. Приведены основные типы задач (с решенными примерами), необходимые справочные данные и список литературы.
УДК 541.18(076.5)
И.И. Медведовская,
М.А.Воронцова,
П.А. Пятанова,
составление, 2012
Оформление
ГОУ ВПО «Омский
государственный Университет
им. Ф.М.Достоевского», 2012
ISBN
ВВЕДЕНИЕ
Цели и задачи дисциплины.
В настоящее время до 70% всех анализов в химической технологии природных энергоносителей и углеродных материалов не только в России, но и во всем мире выполняется хроматографическими методами. Целью изучения материала спецкурса "Хроматографический анализ" является подготовка выпускника к применению хроматографических методов анализа в промышленности и научных исследованиях, в контроле объектов окружающей среды и медицине, а также в других сферах профессиональной деятельности. Знания в области хроматографического анализа необходимы студенту и для эффективного усвоения других спецкурсов, а также для выполнения дипломной работы. Содержание спецкурса определяется современным уровнем развития химической науки, химической технологии и аналитического приборостроения.
В результате изучения материала спецкурса "Хроматографический анализ" студенты научатся:
• хорошо владеть техникой эксперимента. В частности, самостоятельно подбирать, готовить и заполнять хроматографические колонки, используя широкую гамму носителей и неподвижных жидких фаз;
• выполнять качественный анализ многокомпонентых смесей и правильно применять различные методы идентификации компонентов;
• проводить количественный анализ с требуемой точностью, оценивая и снижая до минимума систематические и случайные погрешности;
• использовать хроматографические данные для структурно-группового (функционального) анализа и контроля технологических процессов;
• пользоваться известными и разрабатывать новые методики хроматографического анализа для адекватного решения аналитических задач в заданных конкретных условиях.
Несмотря на то, что объем каждого курса, литература, основные вопросы указаны в соответствующих программах, кафедры и ведущие специалисты могут ежегодно вносить некоторые изменения и уточнения в содержание курсов, распределение материала между лекциями, тематику лабораторных работ и т.д. Соответствующие изменения регулярно доводятся до сведения студентов.
Хроматографический анализ.
РАЗДЕЛЫ И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
| №
| Тема
| Содержание разделов дисциплины
| | 1.
| Общие сведения о хрома-тографии
| Сущность хроматографии, ее физико-химические основы, история ее возникновения и развития, значение для современной науки и техники. Разновидности хроматографии. Газовая и жидкостная хроматография, их отличительные особенности и области применения. Газовая хроматография, как один из наиболее эффективных и перспективных методов анализа и разделения сложных смесей. Классификация методов хроматографии: по агрегатному состоянию фаз; по способам перемещения фаз; по механизмам разделения; по аппаратурному оформлению; по цели процесса. Сорбционные процессы, лежащие в основе газовой хроматографии. Основные задачи газовой хроматографии и примеры ее применения.
| | 2.
| Теория равновесной газовой хроматографии
| Основное уравнение теории равновесной хроматографии. Абсолютная и относительная скорости перемешивания веществ вдоль слоя сорбента в хроматографической колонке; коэффициент распределения и его влияние на форму задней и передней границ хроматографической полосы. Общий и частный коэффициенты Генри в хроматографическом процессе. Изотерма сорбции и зависимость формы хроматографического пика от вида изотермы сорбции.
Основные элюционные характеристики в газовой хроматографии. Время удерживания и удерживаемый объем, зависимость этих величин от температуры колонки, теплоты адсорбции или растворения. Приведение удерживаемого объема к нулевому перепаду давления в колонке и к малой величине пробы. Расчет коэффициента распределения по величине удельного удерживаемого объема.
| | 3.
| Теории неравновесной хроматографии
| Размывание хроматографической полосы и его физические причины. Главные направления в развитии теории неравновесной хроматографии: теория тарелок и теория эффективной диффузии. Различие между этими теориями. Форма выходной кривой в неравновесной хроматографии при идеальной изотерме. Теория тарелок. Эффективность хроматографической колонки с точки зрения теории тарелок. Уравнение материального баланса и уравнение хроматографической кривой в теории тарелок. Ширина хромато-графического пика на разной высоте. Высота, эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ). Способы определения числа теоретических тарелок.
Теория эффективной диффузии. Роль продольной и «вихревой» диффузии в кинетике распределения вещества между газом и неподвижной фазой и размывании хроматографической полосы. Эффективный коэффициент диффузии. Выражение для ширины хроматографической полосы и вычисление зависимости эффективного коэффициента диффузии от скорости потока газа - носителя, связь этой величины с высотой, эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ). Уравнение Ван-Деемтера, его модификации и значение.
Зависимость критерия разделения от параметров процесса разделения. Связь этого критерия с числом теоретических тарелок.
| | 4.
| Влияние разных факто-ров на хроматографичес-кое разделение смеси веществ
| Газ - носитель, влияние природы, давления и скорости потока на качество разделения. Влияние на эффективность разделения: гранулометрического состава и диаметра зерна сорбента, природы твердого носителя, содержания неподвижной жидкой фазы на твердом носителе, объема пробы, введенной в колонку.
Влияние объема пробы на эффективность разделения и условия ввода в колонку. Влияние температуры на хроматографический процесс: разделение компонентов в изотермических условиях и в режиме программирования температуры. Выбор температуры испарителя, колонки, детектора.
Температурные ограничения при выборе неподвижной жидкой фазы. Продолжительность анализа в газовой хроматографии.
| | 5.
| Детекторы
| Приемы детектирования для решения различных практических задач. Классификация детекторов, основные их типы, принципы конструкции. Детекторы потоковые и концентрационные. Важнейшие характеристики детекторов: чувствительность, порог чувствительности, стабильность, инерционность. Влияние природы детектируемых веществ и газа-носителя на сигнал детектора.
Неионизационные детекторы: детекторы по теплопроводности (ДТП) – применяемые газы-носители, порог чувствительности, универсальность; детектор по плотности (ДП) – выбор газа-носителя, высокий линейный диапазон, возможность определения молекулярной массы; пламенно-фотометрический детектор (ДПФ) для определения серо- и фосфорсодержащих соединений, его достоинства и недостатки.
Ионизационные детекторы их особенности и области применения: пламенно-ионизационный детектор (ДПИ), электронозахватный детектор (ДЭЗ), термоионный детектор (ДТИ).
Выбор детектора и методика его применения.
| | 6.
| Газожидкостная хроматография
| Сущность и особенности физико-химических процессов в газожидкостной хроматографии. Факторы, определяющие разделительную способность газожидкостной колонки. Неподвижная жидкая фаза в ГЖХ и основные требования к ней. Классификация неподвижных жидких фаз (НЖФ) по химическому строению, по температурному рабочему режиму и полярности. Шкала полярности НЖФ. Основные марки полярных и неполярных НЖФ и особенности их применения. Влияние природы НЖФ и природы разделяемых веществ на хроматографическое разделение. Привитые НЖФ.
Носитель в газожидкостной хроматографии. Требования к твердым носителям и их основные типы. Носители диатомитовые, полимерные, кремнеземные и др. Способы модификации носителей. Влияние геометрической структуры носителя и размера пор на качество разделения.
Применение метода ГЖХ к анализу реальных объектов разного типа.
| | 7.
| Газо-адсорбционная хроматография
| Сущность и особенности физико-химических процессов распределения в газо-адсорбционной хроматографии (ГАХ). Классификация молекул и адсорбентов по их способности к специфическим и неспецифическим взаимодействиям по классификации Киселева. Непористые и пористые адсорбенты в ГАХ. Роль геометрической структуры адсорбента. Основные типы адсорбентов ГАХ - силикагели, оксид алюминия, цеолиты, пористые стекла, активированные угли, графитированные сажи, углеродные материалы (карбохромы, карбопаки и др.), полимерные сорбенты. Поверхностно-слойные и поверхностно-пористые сорбенты. Вредное влияние неоднородности поверхности твердого тела и способы его ослабления. Способы улучшения разделения и достижения симметричности пика. Способы модифицирования поверхности адсорбентов для ГАХ. Выбор оптимальной геометрической структуры и химических свойств поверхности для разделения смесей.
Применение ГАХ к анализу реальных объектов разного типа. Применение ГАХ для концентрирования микропримесей.
| | 8.
| Качественный газохроматографический анализ
| Идентификация веществ по параметрам хроматографического удерживания. Способы индивидуальной и групповой идентификации. Идентификация компонентов смеси неизвестного состава по относительным и абсолютным удерживаемым объемам, по зависимости логарифма удерживаемого объема от числа углеродных атомов в молекуле, по отношению удерживаемых объемов компонента на двух НЖФ различной полярности, по зависимости удерживаемого объема от температуры, по обратной температуре, по параметру Zф. Идентификация методом тестеров, по индексам Ковача. Использование табличных справочных данных.
Идентификация веществ на основе инфракрасных и масс-спектров выходящих из колонки компонентов. Использование химических реакций до хроматографической колонки (метод вычитания) и после разделения с применением различных физико-химических методов. Селективные детекторы в качественном анализе.
| | 9.
| Надежность хроматогра-фической идентификации и способы ее повышения. Компьютерная иденти-фикация в хроматогра-фии
| Ошибки хроматографической идентификации по характеристикам удерживания и их возможные источники. Относительная надежность опознания по экспериментально определенным характеристикам удерживания предполагаемых компонентов пробы, по табличным и по расчетным значениям тех же характеристик. Способы количественной оценки надежности идентификации: статистический и априорный подходы. «Информативность» хроматографического анализа сложной смеси, построение идентификационных кривых, расчет вероятности ошибок по результатам многократного анализа модельных смесей.
Модели и алгоритмы, используемые для априорной оценки вероятностей случайных ошибок первого и второго рода. Зависимость этих вероятностей от выбора критерия совпадения пиков. Влияние концентрации сорбата и посторонних веществ на характеристики удерживания и связанные с этим систематические ошибки идентификации.
Способы повышения надежности идентификации веществ по характеристикам удерживания (выбор характеристик и повышение точности их измерения, обеспечение селективности, оптимизация критерия совпадений, повторные измерения характеристик в одинаковых и в разных условиях). Целесообразность проверки присутствия вещества по его "хроматографическому спектру", критическое число совпадений. Дополнительные идентификационные признаки: отношение сигналов двух детекторов, спектральные и масс-спектральные характеристики разделяемых компонентов.
Применение систем компьютерной идентификации (СКИ) в анализе в целом и в хроматографическом анализе в частности. Три основных подхода (использование баз данных, метода искусственного интеллекта и метода распознавания образов). Базы данных по идентификационным признакам и проблемы, связанные с их применением (неполнота, зависимость от условий измерения и др.). Базы данных и СКИ в хроматографическом анализе. Алгоритмы работы СКИ с использованием баз данных. Расчет сигнала присутствия при использовании нескольких признаков. Способ выдачи результатов анализа при работе коммерческих СКИ (на примере анализа бензина). Недостатки коммерческих СКИ, области их применения. Возможность применения хроматографических СКИ для анализа объектов сложного состава.
| | 10.
| Количественный газохроматографический анализ
| Количественная интерпретация дифференциальных и интегральных хроматограмм. Способы измерения площадей пиков. Калибровка по высотам и площадям пиков. Метод абсолютной калибровки. Метод метки (внутреннего стандарта). Метод внутренней нормализации без применения и с применением калибровочных коэффициентов. Количественная интерпретация хроматограмм в случае неполного разделения.
Особенности использования каждого из методов, их достоинства и недостатки, области применения.
Возможные ошибки количественного анализа при расчете по хроматограммам – ошибки постоянные, систематические и случайные.
Технические средства количественной обработки хроматографической информации. Метрология хроматографических измерений.
| | 11.
| Основная аппаратура для газохроматографического анализа
| Принцип работы газового хроматографа. Основные детали и узлы газового хроматографа и их особенности: измерители скорости потока газа-носителя, воздушные и жидкостные термостаты, дозаторы газовых и жидких проб, регистрирующие приборы. Типы разделительных колонок, способы заполнения хроматографических колонок, определение параметров колонки (поперечного сечения, газового пространства, средней толщины пленки НЖФ и объема колонки, занимаемого НЖФ).
Дополнительные устройства, расширяющие области применения хроматографов. Схемы обратной продувки и переключения колонок.
Важнейшие типы лабораторных и автоматических газовых хроматографов отечественного и иностранного производства, их краткая характеристика и области применения. Ведущие фирмы в области хроматографии.
| | 12.
| Некоторые методические варианты газовой хроматографии.
Газовая хроматография как метод физико-химических исследований
| Теория капиллярной хроматографии, уравнение Ван-Деемтера-Голея. Влияние различных факторов на эффективность разделения: радиуса капилляра, толщины пленки НЖФ, объема пробы, длины колонки, температуры и т.д. Материал и размеры капиллярных колонок.
Нанесение пленки НЖФ на стенки капиллярной колонки; наполненные адсорбентом капиллярные колонки. Детекторы для капиллярной хроматографии. Области применения капиллярной хроматографии.
Препаративная хроматография как метод разделения и выделения компонентов высокой чистоты. Периодическая препаративная газовая хроматография: ввод пробы, детектирование, улавливание и отбор продуктов разделения, уровень отбора.
Пиролитическая газовая хроматография как метод определения состава высокомолекулярных соединений по составу продуктов пиролиза. Основные особенности и области применения.
«Газовая экстракция» или анализ равновесного пара (АРП) - метод определения летучих веществ, основанный на применении фазовых равновесий вне хроматографической колонки. Основные особенности, аппаратура и применение для количественного определения примесей.
Определение коэффициентов распределения и коэффициентов активности при растворении газа (пара) в жидкой неподвижной фазе. Определение коэффициента диффузии. Определение удельной поверхности адсорбентов. Метод тепловой десорбции. Применение газовой хроматографии для исследования катализаторов и каталитических реакций. Особенности проведения реакций в хроматографическом режиме.
| | 13.
| Высокоэффективная жидкостная хроматография
| Принцип метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Определяемые вещества. Аналитические характеристики современной ВЭЖХ. Принципиальные различия между методами газовой и жидкостной хроматографии. Схема жидкостного хроматографа. Насосы. Способы ввода пробы. Колонки для ВЭЖХ. Наиболее распространенные детекторы для ВЭЖХ (УФ-детекторы, детекторы с диодной матрицей; флуориметрические, рефрактометрические и др.).
Нормально-фазовые и обращенно-фазовые методы жидкостной адсорбционной хроматографии (ЖАХ). Модифицированные сорбенты для ВЭЖХ на основе силикагеля, синтез и свойства. Параметры, влияющие на эффективность и селективность в ЖАХ. Подвижная фаза (элюент) и требования к ней. Элюирующая сила подвижной фазы, элюотропные ряды. Влияние природы и состава элюента на селективность разделения в ЖАХ. Градиентное элюирование. Влияние структуры сорбатов на их удерживание.
|
Перечень тем лекций
| №
| Тема лекции
| | 1.
| Сущность хроматографии, ее физико-химические основы, история ее возникновения и развития, значение для науки и техники. Клас-сификация хроматографических методов.
| | 2.
| Теория равновесной газовой хроматографии. Коэффициент распре-деления и изотерма распределения в газовой хроматографии. Влияние формы изотермы на форму хроматографического пика в условиях равновесной газовой хроматографии. Основные параметры удерживания в ГЖХ. Основное уравнение теории равновесной хро-матографии.
| | 3.
| Теории неравновесной хроматографии. Размывание хроматогра-фической полосы и его физические причины. Теория эффективной диффузии, теория тарелок.
| | 4.
| Роль молекулярной, вихревой и кинетической диффузии в размывании хроматографической полосы. Уравнение Ван-Деемтера, его модифи-кации и значение. Критерии разделения, их связь с эффективностью и селективностью.
| | 5.
| Газ - носитель, влияние природы, давления и скорости потока на качество разделения. Влияние температуры на эффективность.
| | 6.
| Влияние объема пробы на эффективность и условия ее ввода в ко-лонку. Факторы, влияющие на продолжительность анализа в газовой хроматографии.
| | 7.
| Детекторы для газовой хроматографии, основные характеристики. Детекторы потоковые и концентрационные. Детекторы: ДТП, ДП, ДПФ.
| | 8.
| Ионизационные детекторы - пламенно-ионизированный (ДИП), электронно-захватный (ДЭЗ), термоионный (ДТИ) и др. Выбор детекторов.
| | 9.
| Неподвижные фазы в газовой хроматографии, их классификация, области применения. Привитые неподвижные фазы.
| | 10.
| Носители в ГЖХ и их основные типы. Модификация носителей и особенности применения.
| | 11.
| Газо-адсорбционная хроматография, специфические и неспецифические взаимодействия, минеральные и полимерные адсорбенты, области и особенности их использования.
| | 12.
| Поверхностно-слойные сорбенты (ПСС), их приготовление и особенности применения. Капиллярная хроматография - уравнение Голея, особенности, детекторы, колонки, области применения.
| | 13.
| Аппаратура для ГЖХ и принципиальная схема хроматографа. Дополнительные устройства - пиролитические приставки, системы обрат-ной продувки и переключателя колонок, каталитические реакторы. Основные приборы.
| | 14.
| Качественный газохроматографический анализ - идентификация индивидуальная и групповая по параметрам удерживания.
| | 15.
| Качественный анализ - идентификация с использованием химических реакций и селективных детекторов.
| | 16.
| Оценка надежности хроматографической идентификации и способы ее повышения.
| | 17.
| Системы компьютерной идентификации, алгоритмы их работы. При-менимость таких систем для хроматографического анализа реальных объектов.
| | 18.
| Количественный хроматографический анализ. Методы первичной обработки данных, метод абсолютной калибровки, метод внутрен-него стандарта.
| | 19.
| Количественный хроматографический анализ. Метод внутренней нормализации. Контроль точности анализа, метрологическая аттестация методик выполнения хроматографических измерений.
| | 20.
| Современные приборы в ГЖХ и их краткая характеристика, технические средства обработки хроматограмм, основные фирмы и др.
| | 21.
| Высокоэффективная жидкостная хроматография. Принцип метода. Определяемые вещества. Аналитические характеристики ВЭЖХ.
| | 22.
| Нормально-фазовая и обращенно-фазовая ЖАХ. Модифицирован-ные сорбенты для ВЭЖХ на основе силикагеля, синтез и свойства. Параметры, влияющие на эффективность и селективность в ЖАХ.
|
Перечень тем лабораторных работ.
| №
| Тема лабораторной работы
| | 1.
| Подготовка сорбента и заполнение насадочных колонок.
| | 2.
| Подготовка хроматографа к работе и получение хроматограмм.
| | 3.
| Определение основных хроматографических характеристик раз-деляемых компонентов.
| | 4.
| Влияние скорости газа-носителя на эффективность колонки. Выбор оптимальной скорости газа-носителя.
| | 5.
| Определение качественного состава бензина по индексам Ковача.
| | 6.
| Определение количественного состава смеси методом внутренней нормализации.
| | 7.
| Определение содержания компонента методом абсолютной калиб-ровки.
| | 8.
| Количественный хроматографический анализ с применением метода внутреннего стандарта.
| | 9.
| Определение содержания воды в органических растворителях.
| | 10.
| Определение состава автомобильного газа.
|
Краткое содержание лабораторных занятий и их результат.
| №
| Тема лабораторной работы
| Краткое содержание
| Результат
| | 1.
| Подготовка сорбента и заполнение насадоч-ных колонок.
| Студент по заданию преподавателя отсеивает нужную фракцию твер-дого носителя, рассчитывает его объем и массу и наносит заданное количество НЖФ.
Приготовленным сорбентом студент заполняет хроматографическую ко-лонку, которая будет использовать-ся для выполнения лабораторных работ.
| Студент умеет гото-вить твердый носи-тель, наносить на него НЖФ и запол-нять насадочные хроматографические колонки.
| | 2.
| Подготовка хроматог-рафа к работе и полу-чение хроматограмм.
| Студенту необходимо научиться самостоятельно работать на газовом хроматографе. Для достижения дан-ной цели следует: изучить инструк-цию к хроматографу, установить заранее приготовленные колонки, заменить прокладки и проверить их на герметичность, включить прибор в работу на режим, предложенный преподавателем, проверить уровень шумов на базовой линии при перек-лючении шкал самописца и полу-чить пробные хроматограммы в изотермическом режиме.
| Студент самостоя-тельно готовит при-бор к работе, вклю-чает и выключает его и получает проб-ные хроматограммы.
| | 3.
| Определение основ-ных хроматографичес-ких характеристик разделяемых компо-нентов.
| Студент должен ознакомиться с основными параметрами процесса хроматографического разделения. Получить хроматограммы смесей и определить по ним абсолютные и относительные характеристики удерживания, рассчитать критерии разделения, селективности, относи-тельную и абсолютную скорости перемещения зоны компонентов на данной колонке.
| Хроматографирова-ние реальных сме-сей. Получение ком-плекта хромато-грамм с воспроиз-водимыми пиками, их обработка и расчеты основных хроматографических характеристик.
| | 4.
| Влияние скорости газа-носителя на эффектив-ность колонки. Выбор оптимальной скорости газа-носителя.
| Студент знакомится с применением теории тарелок и диффузионно-кинетической теории для оптими-зации условий хроматографическо-го разделения.
Рассчитывает эффективность насадочной колонки при разных скоростях газа носителя и число теоретических тарелок.
Выбирает оптимальную скорость газа-носителя.
| Студент самостоя-тельно рассчитывает основные парамет-ры, характеризу-ющие эффектив-ность колонки и выбирает оптималь-ную скорость газа-носителя и режим работы хроматог-рафа для последую-щих работ на приго-товленной им колон-ке.
| | 5.
| Определение качест-венного состава бензи-на по индексам Ковача.
| Студент учится определять индексы Ковача и применять их в качест-венном хроматографическом анали-зе сложных смесей.
В ходе работы нужно получить в изотермическом режиме хроматог-рамму реальной многокомпонент-ной смеси прямогонной бензиновой фракции с пределами выкипания 60-170 град.С; рассчитать для каждого компонента индексы Ковача и про-вести индивидуальную идентифика-цию компонентного состава по табличным значениям индексов Ковача.
| Самостоятельное определение качест-венного состава сложной углеводо-родной смеси по индексам Ковача.
| | 6.
| Определение количест-венного состава смеси методом внутренней нормализации.
| Студент проводит количественный анализ многокомпонентной смеси методом внутренней нормализации:
снимает хроматограммы модельных смесей известного состава, опреде-ляет поправочные коэффициенты индивидуальных соединений, рас-считывает состав пробы с примене-нием различных количественных хроматографических параметров;
проводит статистическую обработку результатов анализов.
| Студент рассчи-тывает полный коли-чественный состав контрольной смеси методом внутренней нормализации с при-менением матема-тической обработки.
| | 7.
| Определение содержа-ния компонента мето-дом абсолютной калиб-ровки.
| Научиться проводить количествен-ный анализ проб методом абсолют-ной калибровки: необходимо полу-чить хроматограммы модельных смесей известного состава, опреде-лить по ним калибровочный коэф-фициенты одного-двух индивиду-альных соединений и рассчитать содержание этих соединений в контрольной пробе.
| Студент знакомится со спецификой вво-да пробы в указан-ном методе, прово-дит анализ кон-трольной пробы с метрологической оценкой результатов анализа.
| | 8.
| Количественный хроматографический анализ с применени-ем метода внутрен-него стандарта.
| В работе необходимо освоить метод внутреннего стандарта, для чего необходимо: самостоятельно приго-товить модельные смеси, получить их хроматограммы и рассчитать калибровочные коэффициенты для одного или двух (по указанию пре-подавателя) веществ; использовать эти коэффициенты для расчета со-держания компонентов в контроль-ной пробе.
| Студент должен научиться выбирать внутренний стан-дарт, рассчитывать калибровочные коэффициенты и определять содер-жание одного-двух компонентов в мно-гокомпонентной смеси.
| | 9.
| Определение содержа-ния воды в органичес-ких растворителях.
| Цель работы - знакомство с методом газоадсорбционной хроматографии (ГАХ). В ходе работы нужно опре-делить содержание воды в ацетоне или этаноле. Разделение пробы про-водят на колонке с пористым поли-мерным сорбентом. В этом случае вода регистрируется на хромато-грамме в виде симметричного узкого пика. Расчет количест-венного состава проводят методами внутренней нормализации и абсо-лютной калибровки.
| Студенты знакомят-ся с разделением на полимерных сорбен-тах и методом ГАХ.
| | 10.
| Определение состава автомобильного газа.
| Необходимо выполнить анализ автомобильного газа от процессов нефтепереработки в соответствии с требованиями ГОСТа. Провести идентификацию углеводородных и неуглеводородных компонентов пробы по относительным временам удерживания. После чего провести расчет количественного состава.
| Самостоятельное исследование типич-ного объекта неф-техимической про-мышленности – автомобильного газа с определением его качественного и количественного состава. В процессе работы студент демонстрирует усвоение материала по курсу: «ГХ».
|
Основная литература
| Автор, название, выходные данные
| | Айвазов Б.В. Основы газовой хроматографии. М.: Высшая школа, 1977.
| | Вяхирев Д.В., Шушунова А. Ф. Руководство по газовой хроматогра-фии. М.: Высшая школа, 1987.
| | Вершинин В.И., Дерендяев Б.Г., Лебедев К.С. Компьютерная идентификация органических соединений. 2002. М., Академкнига. 197 с. Глава 3.
| | Столяров В.В., Савинов И.М., Виттенберг А.Г. Руководство к практическим работам по газовой хроматографии. М.: Химия, 2003.
| | Медведовская И.И., Воронцова М.А. Практикум «Хроматографический анализ». ОмГУ, Омск, 2002.
| | Сакодынский К.И., Бражников В.И. и др. Аналитическая хроматография. М.: Мир, 1993.
|
Источники Интернет, рекомендуемые студентам:
http://www.anachem.umu.se/cgi-bin/jumpstation.exe?Chromatography
http://lenchrom.spb.ru/chromatography
http://belchem.narod.ru/chromatography1.html
http://www.varianinc.ru/aposlc.htm
http://www.anchem.ru/literature/books/sychov/
Дополнительная литература
1. Гольдберг К.А., Вигдергауз М.С. Введение в газовую хроматографию. М: Химия, 1990.
2. Руководство по газовой хроматографии / Под ред. Э. Лейбница, Х.Г. Штруппе. Ч. 1-2. М: Мир, 1987.
3. Пецев К, Коцев И. Справочник по газовой хроматографии. М.:Мир, 1987.
4. Березкин В.Т. Газовая хроматография в нефтехимии. М.: Наука, 1976.
5. Кароль А.Н. Неподвижная фаза в газо-жидкостной хроматографии. Киев: Наукова Думка, 1985.
6. Перри Р., Адаме П. Практическое руководство по жидкостной хроматографии. М., 1974.
7. Хайвер К. Высокоэффективная жидкостная хроматография. М.: 1993.
8. Количественный анализ хроматографическими методами / Под ред. Э.Коц, М.: 1990.
9. Руденко Б.А., Руденко Г.И. Высокоэффективные хроматографические процессы. Монография в 2 томах. Т.1: Газовая хроматография. // Т.2: Процессы с конденсированными подвижными фазами М.: Наука 2003.
Вопросы для обсуждения на коллоквиумах
Коллоквиум №1.
1. Сущность хроматографии, ее физико-химические основы, история ее возникновения и развития.
2. Значение хроматографии для науки и техники, основные направления использования.
3. Классификация методов хроматографии: по агрегатному состоянию подвижной фазы; по способу перемещения разделяемой смеси вдоль слоя сорбента; по механизму разделения; по форме проведения процесса; по цели процесса.
4. Коэффициент распределения и изотерма распределения.
5. Хроматографический пик, его форма и описание.
6. Основные хроматографические характеристики.
7.Теория равновесной хроматографии. Истинный и общий коэффициенты Генри. Критерии разделения в ГЖХ. Связь критериев разделения с параметрами хроматографического режима.
8. Теория тарелок. Понятие об эффективности хроматографической колонки с позиции теории тарелок. Высота эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ). Способы определения числа теоретических тарелок, число разделения.
9.Размывание хроматографической полосы и его физические причины.
10.Теория эффективной диффузии. Роль различных видов диффузионных процессов в размывании хроматографической полосы.
11.Уравнение Ван-Деемтера и его значение.
12.Влияние условий хроматографического анализа на качество разделения (длины и формы колонки, количества НЖФ, влияния природы газа-носителя, давления расхода, объема пробы на анализ, температуры - испарителя, колонки, детектора; программирования температуры).
Коллоквиум №2.
1. Принцип работы и устройство хроматографа.
2. Разделительная колонка. Форма, размеры, материал. Способы заполнения колонок.
3. Приемы детектирования для решения различных практических задач. Классификация детекторов (дифференциальные и интегральные, потоковые и концентрационные).
4. Дифференциальные детекторы общего назначения. Основные типы детекторов. Принцип действия. Характеристики. Применение.
5. Требования, предъявляемые к детекторам. Основные характеристики детекторов (чувствительность, пороговая чувствительность, стабильность, инерционность, линейный диапазон).
6. Дифференциальные детекторы специального назначения (аргоновый детектор, ЭЗД, термоионный, плазменно-фотометрический). Принцип действия, характеристики. Области применения.
7.Газожидкостная хроматография. Неподвижная жидкая фаза в ГЖХ. Классификация НЖФ (по температурному рабочему диапазону, по полярности). Требования к НЖФ.
8. Основные типы неполярных фаз. Применение этих фаз.
9.Основные типы полярных неподвижных фаз. Применение этих фаз.
10.Способы оценки полярности НЖФ.
11.Твердые носители в ГЖХ. Требования к носителям. Основные типы носителей.
12.Диатомитовые носители. Дезактивация носителей. Основные типы.
13.Синтетические кремнеземные носители.
14.Полимерные носители.
15.Газо-адсорбционная хроматография. Адсорбенты. Классификация по структурному типу (пористости), по характеру межмолекулярного взаимодействия адсорбент-адсорбат (неполярные, полярные).
16.Неполярные адсорбенты. Основные типы. Характеристики. Применение.
17.Полярные адсорбенты. Основные типы. Характеристики. Применение.
18.Модификация адсорбентов.
19.Дозирующие устройства для ввода жидких и газообразных проб.
20.ПСС (поверхностно - слойные сорбенты).
Коллоквиум №3.
1. Капиллярная хроматография. Сущность и особенности процессов, протекающих в капиллярной колонке. Роль динамической диффузии в капиллярной хроматографии.
2. Уравнение Ван-Деемтера-Голея. Влияние различных факторов на эффективность разделения: радиуса капилляра, толщины пленки жидкой фазы.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
