[Вяхирев Д. А. |, Шушунова А. Ф. В99 Руководство по газовой хроматографии: Учеб. пособие для хим. и хим.-технолог, спец. вузов.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Высш. шк., 1987. — 335 с.: ил. В пособии излагаются теория и методика качественного и количественного ана-лиза и ряда физико-химических измерений (определение удельной поверхности адсорбентов, изотерм адсорбции и т. д.). Пособие содержит 35 лабораторных работ, сопровождающихся теоретическими введениями. Второе издание (первое вышло в 1975 г.) переработано и дополнено двумя, важными разделами, посвященными влиянию параметров опыта на качество разделения смеси и оптимизации параметров хроматографнческих измерений с применением методов математического планирования эксперимента.
ПРЕДИСЛОВИЕ Первое издание настоящего руководства вышло в свет в 1975 г. Второе издание значительно переработано и дополнено двумя новыми главами: «Влияние параметров опыта на качество хро-матографического разделения» и «Оптимизация условий газохро-матографического разделения с использованием симплекс-планирования». Руководство состоит из*12 глав и приложения. В пособии представлено 35 экспериментальных работ. Каждой работе предпослано теоретическое введение. Приводимые в руководстве работы предназначены для индивидуального выполнения и рассчитаны на б—10 часов каждая. Эксперименты разработаны на хроматографах «Цвет-1-64», «Цвет-2-65», «Цвет-4-67», «Цвет-102», «Цвет-104», а также на установках, собранных в лаборатории. Однако эти работы могут быть выполнены практически на любых хроматографах. Руководство может быть использовано не только студентами химических факультетов вузов, но и аспирантами, а также научными и инженерно-техническими работниками. В разработке лабораторных работ принимали участие сотрудники проблемной лаборатории НИИХимии при Горьковском государственном университете им. Н. И. Лобачевского: Л. Е. Решетникова, М. Я- Штаерман, В. Е. Медянцев, П. М. Кордонец, Е. А. Лапшина, Т. Н. Шувалова и др. Авторы выражают им признательность за труд, вложенный в экспериментальную разработку задач и подготовку рукописи к печати. Авторы считают своим долгом выразить глубокую признательность рецензентам книги: докт. физ. наук А. А. Жуховицкому и Докт. хим. наук К. И. Сакодынскому, оказавшим большую помощь при подготовке второго издания. Критические замечания читателей будут приняты с благодарностью. Авторы ОГЛАВЛЕНИЕ стр Предисловие.............................. 3 Условные обозначения......................... 4 Глава I. Общие сведения о хроматографии............. 7 Сущность хроматографии, история ее возникновения и развития ... 7 Классификация методов хроматографии................ 11 Глава П. Аппаратура........................ 24 Газовые баллоны ......................... 27 Редукторы............................. 29 Вентиль тонкой регулировки ВТР-2 (дроссель)............ 31 Мембранный регулятор давления РД................ 32 Приборы для отбора и хранения образцов газов ........... 34 Измерители скорости газового потока ................. 35 Очистка и осушка газов....................... 38 Дозатор-испаритель........................ 39 Колонки и термостаты....................... 42 Детекторы............................. 44 Классификация хроматографов................... 61 Работа 1. Сборка и испытание простейшей газо-хроматографиче- ской установки с катарометром................... 66 Работа 2. Измерение основных характеристик пламенно-ионизационного детектора и катарометра в хроматографе «Цвет-1-64» по октану, нонану, декану ......................... 68 Работа 3. Определение линейности хроматографических детекторов методом диффузионного разбавления................. 71 Работа 4. Определение линейности хроматографических детекторов методом экспоненциально убывающей концентрации......... 75 Глава III. Равновесная хроматография................ 79 Работа 5. Определение основных хроматографических характеристик разделяемых веществ..................... 87 Глава IV. Неравновесная хроматография................ 89 Теория эквивалентных теоретических тарелок ............. 89 Диффузионно-массообменная теория размывания хроматографических полос............................... 95 Сравнение теорий теоретической тарелки и эффективной диффузии . . 101 Критерии разделения ........................ 105 Работа 6. Определение числа и высоты теоретических тарелок, а также эффективного коэффициента диффузии при различной скорости потока газа-носителя. Расчет констант уравнения Ван-Деемтера ... 110 Работа 7. Определение критериев разделения........... 116 Капиллярная хроматография.................... 116 Работа 8. Хроматографический анализ многокомпонентной смеси на капиллярной колонке....................... 122 Глава V. Влияние параметров опыта на качество хроматографического разделения смесей ......................... 127 Влияние параметров опыта на селективность............. 129 Влияние параметров опыта на эффективность............. 130 333 Примеры определения оптимальных параметров по хроматографиче- ским характеристикам расчетным путем................ 142 Работа 9. Определение оптимальных параметров низкотемпературной хроматографической колонки для анализа высококипящих соединений............................... 145 Глава VI. Оптимизация параметров газо-хроматографического разделения с использованием симплекс-планирования............. I4g Симплексный метод........................ 150 Пример выбора оптимальных условий хроматографического разделения двухкомпонентной смеси для двухфакторного эксперимента с переменными Т и а........................... 157 Достоинства симплекс-метода применительно к планированию хроматографического эксперимента ..................... 160 Работа 10. Применение последовательного симплексного, метода планирования эксперимента для разделения синтетической смеси аце-тофенола, бензофенола и фенола методом газовой хроматографии . . 161 Глава VII. Газо-адсорбционная хроматография............. 163 Неполярные адсорбенты...................... 165 Полярные адсорбенты....................... 169 Модифицирование адсорбентов..................... 173 Работа 11. Общие методы испытания адсорбентов......... 174 Работа 12. Определение структуры адсорбентов.......... 177 Работа 13. Сравнение газо-жидкостной и газо-адсорбционной хроматографии ............................ 181 Работа 14. Анализ воздуха на колонке с молекулярными ситами 184 Глава VIII. Газо-жидкостная хроматография.............. 187 Неподвижные жидкие фазы в ГЖХ.................. 189 Природа сил молекулярного взаимодействия между сорбатом и НЖФ............................... }?2 Твердые носители в ГЖХ..................... 195 ' Работа 15. Приготовление сорбента для ГЖХ и наполнение разделительной колонки......................... 200 Работа 16. Определение оптимального количества жидкой фазы, наносимой на инертный носитель................... 202 Работа 17 Определение полярности неподвижной жидкой фазы в ГЖХ............................... 205 Работа 18. Определение длины секций составной колонки для разделения конкретной смеси ...................... 209 Глава IX. Качественный газо-хроматографический анализ......... 214 Работа 19. Определение качественного состава сложной смеси по относительным объемам удерживания................ 222 Работа 20. Определение качественного состава сложной смеси по индексам удерживания Ковача.................... 22^ Глава X. Количественный газо-хроматографический анализ....... 224 Методы расчета результатов количественного анализа........ '•^ Работа 21. Определение количественного состава смесей бензола, гексана, циклогексана........................ ^ Работа 22. Определение примесей в химических продуктах на хро- матографе «Цвет-1-64»....................... * Работа 23. Разделение и анализ смесей жидкостей на хроматогра- фе «Цвет 2-65» в режиме линейного программирования температуры 24J Работа 24. Анализ смесей жидкостей и газов на хроматографе «Цвет 4-67»............................ 1Ю Работа 25. Определение концентрации у-гексахлорциклогексана в гексане с помощью детектора постоянной скорости рекомбинации на хроматографе «Цвет-104»..................... 24& Глава XI. Газовая хроматография как метод физико-химического исследования............................. 250 Работа 26. Построение изотермы адсорбции на основе хроматогра- фических измерений......................... 251 Работа 27. Определение теплоты и энтропии адсорбции или растворения на основе хроматографических измерений............ 255 Работа 28. Газо-хроматографическое определение удельной поверхности адсорбента по объему удерживания............ 263 Работа 29. Газо-хроматографическое определение удельной поверхности адсорбента методом тепловой десорбции азота ......... 264 Работа 30. Определение коэффициента распределения и коэффициента активности системы пар — жидкость на полярных и неполярных жидких фазах......................... 269 Работа 31. Определение коэффициента молекулярной диффузии . 272" Работа 32. Определение молекулярной массы вещества газо-хро-матографическим способом при использовании детектора по плотности (денситометра, или плотномера)................. 274 Глава XII. Препаративная газовая хроматография......... 276 Работа 33. Выделение изомеров бутилена из синтетической смеси 282 Работа 34. Получение метана (ч. д. а.) из природного газа фронтальным способом......................... 285 Работа 35. Выделение предельных углеводородов н-гексана и «-гептана из синтетической смеси методом препаративной газовой хроматографии .............................. 289 Литература.............................. 293 Приложение.............................. 295 I. Важнейшие растворители, применяемые в качестве неподвижных фаз в газо-жидкостной хроматографии................... 295 II. Важнейшие диатомитовые инертные носители жидких фаз, применяе- мые в газо-жидкостной хроматографии............. 308 III. Физические свойства некоторых полимерных сорбентов........ 309' IV. Вывод уравнения выходной кривой в теории теоретических тарелок . 309 V. Возможные неисправности электронных автоматических потенциомет- ров и методы их исправления.................... 313 VI. Возможные неисправности хроматографических установок и методы их устранения........................... 316 VII. Поправочный коэффициент Джеймса и Мартина на перепад давления в колонке............................. 328 VIII. Сравнительная характеристика сит................. 332