Хроматограф – устройство, принцип действия, виды

Чтобы понять, что такое хроматограф и для чего он нужен, стоит сказать пару слов об исследовании, которое проводят с его помощью. Называется оно хроматография и было открыто в начале 20 века ученым М.Цветом. Это методика разделения смесей на отдельные составляющие и анализа компонентов. Вещества распределяются в двух средах – подвижной и неподвижной и уравновешиваются на каждом этапе. Далее можно оценивать их качественные и количественные характеристики.

Фото лабораторного хроматограф

Современный хроматограф – необходимое устройство в оснащении лаборатории промышленного предприятия

Хроматограф – это устройство, которое предназначено для разделения смеси на многокомпонентные составляющие

Сфера использования хроматографов

Современные приборы имеют высокую точность и применяются практически во всех отраслях промышленности и науки:

  • Нефтепереработка.
  • Металлургия.
  • Химическая промышленность.
  • Медицина.
  • Парфюмерия.
  • Судебная экспертиза.
  • Пищевая промышленность.
  • Экология.
Хроматограф в медицинской лаборатории

С помощью хроматографа можно определить наличие алкоголя и наркотиков в крови

Принцип действия хроматографа

Принцип работы хроматографа можно описать так:

  • Исследуемое вещество подается в носитель, где оно растворяется в жидкой или газообразной субстанции.
  • Полученный раствор поступает на сорбент, который бывает твердым или жидким (в виде пленки).
  • Смесь перемещается относительно сорбента с разной скоростью. Её составляющие по-разному удерживаются «фильтром» и достигают детектора через разные промежутки времени.
Схема работы хроматографа

Принцип работы хроматографа

Качественный и количественный состав веществ в начальном образце, что определяет хроматограф, рассчитывается специализированным программным обеспечением по площади и времени выхода. Из-за того, что сорбционная активность каждого вещества в смеси различна, отличаются и скорости движения их по колонне.

Виды хроматографов

В зависимости от того, какой элюент используется в качестве подвижной фазы, различают газовые и жидкостные устройства.

Газовый хроматограф – это прибор, в котором исследуемое вещество растворяется в газовой среде (водород, аргон, азот, гелий). Используется в основном для разделения летучих смесей. Это почти 80% продуктов промышленного производства.

Фото газового хроматографа

Газовый хроматограф

Особенностью жидкостного хроматографа является то, что образец поступает в органический растворитель, воду или водный раствор. От его выбора зависит правильность исследования и его достоверность. Такие устройства применяют для анализа проб воды, почвы, воздуха, выявления наличия пестицидов в сельхозпродукции.

Фото жидкостного хроматографа

Жидкостный хроматограф

Ознакомиться с описанными видами хроматографов вы можете в нашем каталоге.

Устройство хроматографа

Рассмотрим, из каких именно частей состоит хроматограф, ведь устройство определяет характеристики каждой модели. Источник носителя подключается к регулятору расхода. оттуда подвижная фаза поступает далее на колонки и детекторы. на них остановимся подробнее.

Схема устройства хроматографа

Устройство хроматографа

Колонки и их параметры

Это трубки определенного размера, в которые помещается неподвижная фаза. Именно в них происходит разделение на компоненты во время прохождения раствора. По виду различают набивные и капиллярные. Первые имеют больший размер (до 2 мм в диаметре) и их можно заполнить сорбентом вручную. Вторые – тонкие, их просвет исчисляется десятыми долями миллиметра. У колонок есть несколько параметров:

  • Емкость.
  • Эффективность.
  • Селективность.

Объем пробы, который можно поместить в трубку без перегрузки – это емкость. Она зависит от размеров.

Фото колонки для хроматографа

Колонки – важный элемент хроматографа

Эффективность определяется количеством «тарелок» – участков по длине, в которых достигается равновесие между фазами и происходит разделение веществ. В современных устройствах в одном капилляре может располагаться несколько тысяч таких участков. Селективность показывает разность в удерживании различных компонентов смеси и зависит от характера взаимодействия подвижной и неподвижной фаз.

Детектор и их разновидности

Это второй по важности элемент хроматографа. Он отвечает за определение концентрации каждой составляющей в образце. Видов детекторов много.

Универсальным считается катарометр или детектор по теплопроводности. Его принцип действия основан на изменении теплопроводности металлической нити при обдувании ее чистым газом и смесью его с растворенным веществом.

Плазменно-фотометрический детектор реагирует на изменение излучения молекул и атомов в кислородно-водородном пламени. Чаще применяется для определения неорганических соединений (ртути, серы, азота и т.д.)

Фото детектора хроматографа

Детектор – чувствительная часть хроматографа

Для выделения азота и фосфора применяют детектор термоионного типа. Внутри него располагается раскаленный шарик с таблеткой из сульфата рубидия – соли щелочного металла.

Плазменно-ионизационный тип применяют для обнаружения углеводородов. Принцип работы основан на изменении органическими примесями электропроводности газовой смеси в водородно-кислородном пламени.

Электрохимический детектор определяет наличие серы. Её производные вступают в реакцию с электролитом и возникает ток, который и регистрируется датчиком.

Электронозахватный тип фиксирует ток, который возникает при ионизации молекул в присутствие радиоактивных компонентов.

Основной характеристикой детектора является его чувствительность. От этого показателя зависит погрешность исследования

Какие бывают детекторы для жидкостного хроматографа? Их множество:

  • Спектрометрические.
  • Фотометрические.
  • С диодной матрицей.
  • Флуориметрические.
  • Инфракрасные.
  • Рефрактометрические.
  • Электрохимические.
  • Лазерные и др.

Электрический сигнал от детектора поступает на усилитель и интерпретируется прибором или программным обеспечением на ПК.

Работа на хроматографе требует умений и квалификации (обычно, ней занимается инженер-химик). Необходимо знать и соблюдать меры безопасности, потому как в качестве растворителей и в детекторах могут применяться взрывоопасные, ядовитые соединения.

Сотрудник лаборатории у хроматографа

Работа на хроматографе требует знаний и соответствующего уровня квалификации

Компания «Спектраналит» предлагает сертифицированные модели хроматографов от отечественных и зарубежных производителей, которые могут применяться для проведения большинства исследований в нашей стране. Обращайтесь, мы поможем вам с выбором.


24.11.2020
Посмотреть другие статьи

Здравствуйте!

Пожалуйста, заполните приведённую ниже форму.
Наш сотрудник свяжется с вами в кратчайшие и ответит на Ваш вопрос.

    E-mail для связи:

    Название Вашей организации:

    Суть вопроса: