Каталог Рефератов - Хроматографический анализ различных классов веществ

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Хроматографический анализ различных классов веществ

Министерство образования и науки Украины

Реферат

по теме
«Хроматографический анализ различных классов веществ»

Донецк 2009г.

Содержание

Введение

Легкие газы

Водород и его изотопы и изомеры

Разделение изотопов

Углеводороды

Методы изучениях углеводородов

Смеси типа бензинов

Ароматические углеводороды

Кислородоседержащие соединения

Вода

Спирты

Альдегиды и кетоны

Азотосодержащие соединения

Серосодержащие соединения

Галогенсодержащие соединения

Фосфоросодержащие соединения

Другие соединения

Список используемой литературы

Введение

Выбор конкретных условий проведения хроматографического анализа определяется тремя основными факторами: составом анализируемой смеси; поставленной аналитической задачей и имеющейся аппаратурой. К настоящему времени опубликованы тысячи методик хроматографического анализа, тем не менее их число будет непрерывно расти, что обусловлено ростом числа аналитических задач и прогрессом в области разработки новых сорбентов, новых методических вариантов и новых детектирующих систем.

Практическая реализация методических и аппаратурных достижений хроматографии заключается в «привязке» их к конкретным объектам, т. е. к разработке новых методик. Во многих случаях целесообразна разработка нескольких альтернативных методов для анализа объектов определенного типа. Это может быть связано со следующими обстоятельствами:

Во-первых, при многоэтапном анализе сложного объекта (например, нефти), когда необходимы различные варианты анализа и различная аппаратура, целесообразна разработка альтернативных этапов, осуществляемых в зависимости от аппаратурных возможностей исследователя и требований к детальности анализа.

Во-вторых, в каждом конкретном случае следует учитывать экономические аспекты аналитического контроля производства, имея в виду стремление к использованию наиболее доступной и однотипной аппаратуры применительно к анализу группы объектов (например, с этой точки зрения должна рассматриваться целесообразность применения хромато-масс-спектрометрии, других гибридных методов, капиллярной хроматографии).

В-третьих, при выборе сорбентов следует отдать предпочтение тем, которые уже используют в данной лаборатории для анализа других объектов (это же относится к условиям работы колонки). Аналогично, при выборе нового сорбента для какой-либо конкретной цели следует предусмотреть возможность использования его для решения тех аналитических задач, которые могут быть поставлены перед лабораторией в будущем. Поэтому ниже будут рассмотрены лишь отдельные методики, представляющие.наибольший интерес.

Подробные сведения о применении газовой хроматографии для исследования различных объектов имеются в специальных монографиях. Это -- применение газовой хроматографии для исследования газов и других неорганических веществ, вредных примесей в воздухе, нефти и продуктов ее переработки, коксохимических, пищевых продуктов, аминосоединений, органических кислот и аминокислот, летучих комплексов металлов, работы по использованию метода в биологии и медицине, химии древесины, химии полимеров, по анализу пестицидов.

Легкие газы

К легким газам в хроматографии обычно относят водород, азот, кислород, элементы нулевой группы периодической таблицы, а также метан, оксид и диоксид углерода. Определение состава смесей, включающих эти газы, необходимо при анализе атмосферы; нефтяных, болотных и рудничных газов; продуктов радиоактивного распада, производства редких газов и продуктов электролиза; газов, растворенных в металлах, в крови; газов, выдыхаемых человеком; многих смесей.

Для хроматографического разделения таких смесей необходимы сильные сорбенты типа активных углей, силикагелей, алюмогелей и молекулярных сит. Однако вследствие очень высокого давления пара и примерно одинаковых размеров молекул разделить некоторые пары веществ даже на колонке с молекулярным ситом удается лишь при весьма низких температурах. Кроме того, вследствие сорбции газа-носителя может происходить изменение свойств адсорбента по отношению к разделяемым веществам, и, таким образом, природа подвижной фазы оказывает влияние на селективность колонки и форму регистрируемых пиков.

Для анализа агрессивных газов (галогенов и их производных, оксидов азота, аммиака и его производных, соединений серы) используют более слабые адсорбенты (пористые полимеры, сажи, дезактивированные силикагели) или неподвижные жидкости.

В качестве детекторов для анализа легких газов обычно применяют катарометр.

Водород и его изотопы и изомеры

Вследствие высокой теплопроводности водорода его определение в смеси с другими газами целесообразно проводить на приборе с катарометром, используя в качестве газа-носителя азот или аргон. При пробе 1 см3 предел обнаружения водорода составляет 2-10~3%. Аналогичные результаты получаются на хроматографе с плотномером. Если задача заключается в определении водорода, например в промышленной смеси с газообразными углеводородами, то нет необходимости в детальном разделении компонентов: последовательный анализ равных объемов пробы и чистого водорода и сравнение высот получаемых водородных пиков позволяют быстро решить эту задачу.

Применение гелия в качестве газа-носителя сопряжено с трудностями, связанными с небольшим различием в теплопроводности водорода и гелия и нелинейной связью между теплопроводностью и составом их смесей (что вызывает регистрацию обратных и двойных пиков).

Газовая хроматография обеспечивает уникальные возможности определения изотопов и спиновых изомеров водорода. Так, для разделения Н2, HD и D2 могут быть использованы молекулярное сито 5А при температуре жидкого азота, активный оксид алюминия, адсорбент, содержащий оксид алюминия и Сг2О3 или оксид алюминия и Fe2O3. Газами-носителями служат гелий и неон.

Анализ водорода, дейтерия и трития проводят на низкотемпературных колонках с молекулярным ситом, а также на колонке с палладиевой чернью, нанесенной на асбест. Разделение смеси дейтероводорода и спиновых изомеров 'водорода и дейтерия осуществили Монке и Зафферт [232]. Они использовали стеклянную капиллярную колонку с внутренним диаметром 0,27 мм, обработанную водным раствором аммиака и кондиционированную при 170 °С в течение 70 ч. Длина колонки 80 м, температура разделения --196 °С, расход газа-носителя (неона) см3/мин, детектор -- микрокатарометр.

Разделение изотопов

Ряд работ посвящен разделению изотопов других элементов: неона, азота, кислорода, криптона и ксенона.

Стоит немного сказать о трудноразделяемых парах. Применение молекулярных сит разрешило проблему разделения смеси кислорода и азота. Для разделения такой смеси достаточно иметь колонку длиной 1--2 м, термостатированную при комнатной или повышенной температуре. При использовании в качестве сорбента угля или силикагеля необходимо применять длинные колонки и работать при низких температурах. Разработана методика разделения смеси кислорода и азота на колонке с силиконовым маслом на хромосорбе, однако необходимая длина сорбционного слоя достигает в этом случае 15м. При --78 °С неподвижными фазами могут служить гептан и ацетон.

Смесь кислорода и аргона хроматографируют либо на длинных колонках с молекулярным ситом 5А, либо на коротких, но при температурах (--72) -- (--80) °С, газ-носитель --- гелий или водород. При использовании колонок длиной 1--3 м целесооб-, разно применять дифференцирующий усилитель, тогда анализ можно проводить при комнатной или повышенной температуре.

Гемоглобин крови, нанесенный на твердый носитель, также обеспечивает отделение кислорода от других газов, в частности аргона и азота. При -- 78 °С в качестве адсорбента можно использовать порапак Q.

Палладий, растворяющий водород, позволяет отделить его от гелия.

Сложные смеси. Как уже отмечалось, адсорбентами, наиболее пригодными для анализа легких газов, являются молекулярные сита и пористые полимеры. Представляет интерес метод, разработанный Берри, в котором была использована колонка длиной 1,2 м с внутренним диаметром 5мм, заполненная молекулярным ситом 5А, активированным при 400 °С; аргоновый ионизационный детектор с тритиевым источником и в качестве газа-носителя -- чистый гелий (99,999%).

Задача усложняется, если анализируемая смесь содержит диоксид углерода, который очень сильно адсорбируется молекулярным ситом. При этом рекомендуется либо программирование температуры до 300 °С, либо колонки с пористыми полимерами.

Углеводороды

В литературе, посвященной хроматографическому разделению веществ, наиболее широко представлены методы анализа углеводородов. Общие проблемы выбора сорбентов, схем анализа, методов идентификации компонентов рассмотрены, как правило, на примере углеводородных систем. Это связано не только и не столько с тем, что молекулы углеводородов наиболее просты по строению, а в основном определяется широким распространением их, что делает разработанные аналитические приемы универсальными. Особенности газовой хроматографии углеводородов подробно описаны в литературе, поэтому в настоящем разделе мы лишь кратко остановимся на некоторых методиках.

Углеводороды C1--С5. Анализ легких углеводородов (C1-- С3), необходимый при определении состава топлива, сырья для нефтехимического синтеза и многих других систем, можно проводить как газо-адсорбционным, так и газожидкостным методами.

Смеси перманентных газов с легкими углеводородами анализируют либо по двухступенчатой схеме, либо при программировании температуры.

Методы изучениях углеводородов

Хотелось бы немного сказать о первых изучениях смесей углеводородов. Для анализа смесей углеводородов С3--С5 широкое применение в 60-х годах получили трепел Зикеевского карьера и инзенский кирпич с нанесенным на него дибутиратом триэти-ленгликоля. Но так как первый из этих сорбентов не разделяет пару дивинил -- трансбутен-2, а на другом изобутен и бутен-1 элюируются одновременно, целесообразно применять составную колонку. Разделение смеси всех обычно встречающихся углеводородов C1--C5 рекомендуется проводить на приборе с тремя колонками, первая из которых заполнена носителем, пропитанным дибутиратом тризтиленгликоля, а вторая и третья -- соответственно модифицированными оксидом алюминия (или силикагелем) и трепелом Зикеевского карьера. Анализ проводят так, что при последовательном соединении первой и второй колонок разделяются углеводороды Q--Cs, а при соединении первой и третьей колонок:-- более тяжелые углеводороды. Более современные методы предусматривают применение колонок с пористыми полимерами.

Цвеянович разработал методику анализа смеси водорода, кислорода, азота, оксида и диоксида углерода, сероводорода и углеводородов до генсана включительно на колонке из трех секций: первая -- длиной 0,75м, с 30% сквалана на хромосорбе; вторая -- длиной 9м, с 35% адипонитрила на хромо-сорбе; третья -- длиной 0,9м, с молекулярным ситом 5А, прокаленным при 500 °С в течение 4 ч. Детектором служил ката-рометр. Разделение проводили при 28 СС. Вначале все колонки соединяли последовательно (расход гелия 36 см3/мин). Появление на хроматограмме пика водорода 1 свидетельствовало о том, что кислород 2, азот 3, метан 4 и оксид углерода 5 перешли из второй колонки в третью. В этот момент колонку с молекулярным ситом отключали (расход гелия 41 см3/мин), и детектор начинал фиксировать углеводороды, элюируемые из второй колонки. После выхода 2-метилбутена-2 систему переключали на обратную продувку и тяжелые углеводороды регистрировали в виде одного пика. Затем колонки вновь соединяли последовательно и выделяли легкие газы, оставшиеся в колонке с молекулярным ситом.

Разработаны многочисленные модификации этого метода, в которых предусматривается также использование пористых полимеров. На рис. 7.4 приведена полученная на колонке длиной 3,6 м с порапаком R при 100 °С хроматограмма смеси, включающей наряду с углеводородами Cj--Сз диоксид углерода и водяные пары. Продолжительность анализа при расходе гелия 50 см3/мин составляла 7 мин.

Смеси типа бензинов

Анализ на капиллярных колонках дает возможность достаточно детально определить индивидуальный состав бензиновых фракций. В качестве неподвижных фаз обычно используют сквалан, апиезон, октадецен-1, фталаты, вакуумную смазку и др. (рис. 7.5). При этом эффективность колонки должна составлять не менее 100 000--300 000 теоретических тарелок.

Описанные в литературе методики обеспечивают определение состава бензинов прямой перегонки и крекинга, выкипающих до 150, 175--180 и 200 °С, путем последовательных анализов при 2--3 различных температурах на колонках с двумя различными неподвижными фазами либо при программировании температуры.

Ароматические углеводороды

Для разделения изомерных ксилолов, этилтолуолов и других ароматических углеводородов на насадочных колонках в качестве неподвижных фаз целесообразно использовать либо органические производные бентонитов (бентоны), либо жидкие кристаллы. Как показано Мортимером и Джентом, для разделения ж- и я-ксилолов с чистотой фракции 99,9% на колонке со скваланом (отношение приведенных удерживаемых объемов при 78 °С равно 1,01.5) требуется колонка эффективностью 100 000 теоретических тарелок. На колонке с 7,8-бензохинолином (отношение приведенных удерживаемых объемов 1,070) необходимая эффективность составляет уже 8500 теоретических тарелок. В то же время эффективность колонки с бентоном-34 может составлять лишь 800 теоретических тарелок (отношение приведенных удерживаемых объемов при 70 °С равно 1,265).

К недостаткам бентона следует отнести сильное удерживание ж-ксилола, которое приводит к плохому отделению его от о-ксилола. Поэтому Мортимер и Джент использовали смесь бентона с силиконовым маслом.

Кислородоседержащие соединения

Страницы: 1, 2

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.