Устройство. принцип работы, основные виды хроматографов

Устройство. принцип работы, основные виды хроматографов

Хроматографами называются лабораторные приборы, которые определяют состав, проводят анализ жидких и газообразных составов после разделения компоненты, распределяют между неподвижной и подвижной фазами. У компонентов отличается растворимость, скорость перемещения по системе, характер взаимодействия с неподвижной фазой. По этим параметрам определяется состав смесей. 

На данный момент на рынке огромный выбор автоматизированного оборудования, постепенно заменяющего ручное. Большинство хроматографов многофункциональные, простые в эксплуатации, упрощают выполнение повседневных задач. При подборе важно учесть большое количество параметров, желательно получить профессиональную консультацию. 

Устройство, принцип работы, преимущества использования хроматографа 

В классическую схему включается блок управления, колонка, устройство для ввода образца,  детектор, усилитель, регистрирующее устройство. Процесс состоит из двух фаз (неподвижной, подвижной), молекул разделенных компонентов. 

Принцип работы:

• в термостат, поддерживающий заранее определенные параметры исследования, помещается колонка, заполненная сорбентом, 
• в трубку с переменной/постоянной скоростью вводится инертный газ;
• через дозатор в колонку вводится газообразный или жидкий образец;
• смесь распадается на компоненты, необходимые для проведения исследований;
• компоненты (в зависимости от степени поглощения) перемещают в детектор;
• проводятся замеры;
• проводится анализ теплопроводности, других параметров;
• информация фиксируется.

Весь процесс протекает в хроматографе, полученные данные доступны для интерпретации. 

Преимущества применения для исследований хроматографов:

• благодаря большому количеству сорбции/десорбции на выходе получаются точные данные;
• можно работать практически с любым веществом;
• можно применять разные виды взаимодействия между средами (неподвижной, подвижной);
• можно наложить магнитное (или другое) поле, проводить специальные исследования;
• решаются аналитические и практические задачи;
• способ подготовки проб зависит от вида хроматографа. 

При выборе важно учесть, что колонка медленно прогревается, выявляются не все компоненты, требуется использование дополнительного оборудования, сравнение с эталоном.

Разновидности хроматографов

Хроматография — перспективный метод лабораторных исследований. Это подтверждает выделение шести Нобелевских премий для ученых, задействованных в этой области. Метод незаменимый в промышленности и науке, может использоваться в быту для определения качества пищевых продуктов, питьевой воды. 

Автор фотографии:https://triptonkosti.ru/2-kartinki/mass-spektrometr-kartinka.html

Для каждой цели и задачи доступны различные виды хроматографов много. Бумажные и тонкослойные используются для демонстрации возможностей и преимуществ метода, газовые и жидкостные для проведения лабораторных исследований. Функционал и комплектация отличаются. 

Приборы для исследований делятся на 2 основные группы:

• газовые;
• жидкостные.

В газовых роль подвижной фазы выполняют газы (аргон, азот, водород, гелий), образцы летучие, не разлагаются. В жидкостных элюент вода, водный раствор, растворитель. На этапе подбора оборудования учитываются характеристики образцов. Отличаются так же колонки, детекторы, термостаты, датчики, регистраторы, ПО.

Критерии выбора

Хроматографы многофункциональные, используются в различных областях. В экологическом контроле анализируется воздух и вода, в пищевой промышленности ценность продуктов, в фармацевтике выявляются компоненты медикаментов. Криминалисты при помощи этого оборудования проводят анализы на наличие в моче и крови опьяняющих веществ, исследуют улики с мест преступлений. 

Основное параметры выбора — цель исследований, свойства исследуемых материалов. От них зависит тип прибора.

Далее определяются требования к:

• мобильности (простоте перемещения);
• функциональности (прибор может быть многофункциональный или специализированный);

• времени проведения анализов;
• сложности подготовки образцов;
• точности результатов;
• калибровке, обслуживанию;
• совместимости в разными видами детекторов;
• селективности;
• качеству колонок;
• количеству детекторов;
• программному обеспечению;
• стоимости.

Для профессионального использование важно соответствие требованиям ГОСТ, наличие проверки, внесение в Госрестр.

Выбор колонок

Колонка — главный элемент конструкции. Она заполняется неподвижной фазой, внутри происходит процесс разделения. 

При выборе учитывается:

• эффективность (сопротивление переносу массы, молекулярная, вихревая диффузия);
• селективность (степень удерживания субстанции в неподвижной фазе, характер ее взаимодействия с образцом);
• емкость (размеры).

По устройству колонки делятся на:

• насадочные, с диаметром 2 мм;
• капиллярные с малым диаметром.

Последние эффективнее. 

В набивных колонках используется гелий, азот, аргон, в капиллярных азот, водород, гелий, специалисты советуют выбирать водород.

Выбор детектора

Если этот элемент определяет количество компонентов смеси, то называется интегральным. Если дополнительно фиксируются свойства, то дифференциальным. 

Общие требования:

• достаточный уровень чувствительности;
• минимальная инерционность;
• независимость результата от отрицательных внешних факторов;
• простота использования;
• доступная стоимость.

Последний параметр зависит от сложности и точности калибровки. 

Выбор термостата

Задача этого элемента — поддержание температуры на заранее определенном уровне. Максимальное значение +400 градусов, погрешность 0,1 градус. Качественный термостат оснащен нагревателем и вентилятором, чувствительность обеспечивается при самых высоких температурах 

Выбор регистратора

Этот элемент фиксирует изменение параметров, результаты выводит в виде хроматограммы, позволяющей провести анализ качества и количества. 

Требования к регистратору:

• максимальная чувствительность;
• высокая скорость фиксации;
• линейная зависимость.

С комплектацией необходимо определиться до покупки, от нее зависит стоимость.