Использование модели теоретических тарелок для компьютерного прогнозирования характеристик хроматографического разделения
Примечание. П (степень пропитки) = mнжф/ mносителя·100 %.
Во всех случаях применялись насадочные колонки диаметром 0,3 см длиной 200 см (для смесей типа 1-100 см). Объем пробы - 0,002 см3. Условные обозначения в табл.1 традиционны для хроматографического анализа и поэтому приводятся без расшифровки. Пример реальной хроматограммы - на рис.1а.
Компьютерные эксперименты проводили на ПЭВМ IBM PC 386 и 586 в диалоговом режиме. Программа "СHROMAT" написана на языке Turbo Pascal, имеет стандартный пользовательский интерфейс, основанный на использовании функциональных меню и диалоговых окон. Исходными данными для расчета служат: число компонентов смеси (N = 1-5), длина хроматографической колонки в см (L = 1-5000), число теоретических тарелок колонки (ЧТТ = 1-100000), линейная скорость движения подвижной фазы (ПФ) в колонке (, см/мин), фазовое отношение в колонке (). Для каждого из компонентов пользователь вводит значение коэффициента распределения Кp (до 1000), относительное содержание компонента в смеси (%) и коэффициент чувствительности детектора к данному компоненту (Кчувств). В ходе каждого эксперимента вводилось значение ЧТТ, рассчитанное для соответствующей колонки по реальной хроматограмме при вводе отсутствующего в исследуемых смесях чистого вещества, принадлежащего к тому же гомологическому ряду. Справочные значения Кр использовали в случае н-алканов, для других смесей Кр заранее рассчитывали по временам удерживания.
Алгоритмы расчета по модели предполагают следующие допущения:
а) значения Кр постоянны для каждого компонента и не зависят от концентрации (линейная равновесная хроматография при постоянной температуре);
б) для всех компонентов смеси ЧТТ принимается одинаковым;
в) расчет выполняется без учета взаимного вытеснения компонентов, то есть в однокомпонентном приближении.
Протокол компьютерного эксперимента содержит следующие результаты расчета: общее время хроматографирования смеси tобщ; характеристики пиков (абсолютное время удерживания, полуширину и относительную площадь), а также коэффициенты разрешения Кразр рядом стоящих пиков. Протокол и модельная хроматограмма смеси выводятся на экран, сохраняются на диске и могут быть выведены на печать. В протоколе также указываются все введенные пользователем данные. Пример рассчитанной компьютером хроматограммы - на рис.1б. Состав смеси и условия разделения на рис. 1а и 1б аналогичны.
Рис. 1. Хроматограмма смеси н-алканов: а - реальная; б - модельная (смесь 1)
3. Результаты и их обсуждение
Для всех смесей вид реальных и рассчитанных хроматограмм совпадал. По каждой смеси рассчитывали t/t - относительную погрешность предсказания времен удерживания, которая для любого компонента по абсолютной величине не превышала 20 % и, судя по знакам, имела случайный характер. Одновременно оценивалась погрешность предсказания некоторых других характеристик (табл. 2). Средняя величина t/t по каждой смеси (в %) составляла для первой серии (н-алканы на сквалане) - 3.1, для второй (н-алканы на апиезоне) - 7.9, для третьей (пестициды на SE-30) - 11.6 и для четвертой (алкилбензолы на апиезоне) - 11.3. То есть, наблюдалось достаточно хорошее совпадение по временам удерживания, средняя погрешность предсказания во всех исследованных случаях не превышала 12 % отн.
Таблица 2
Сравнение реальных и расчетных параметров удерживания и разделения для алкилбензолов
N | Компонент | Время удерживания, мин. | Kразр | ||||
расч. | эксп. | |t/t· 100% | расч. | эксп. | |Kразр/Kразр· 100% | ||
1 | Толуол | 0.46 | 0.40 | 15.00 | |||
2 | Этилбензол | 0.57 | 0.60 | 5.00 | 3.12 | 3.67 | 15.00 |
3 | м-Ксилол | 0.60 | 0.68 | 12.00 | 0.78 | 0.79 | 1.00 |
4 | о-Ксилол | 0.65 | 0.75 | 13.00 | 1.14 | 1.02 | 12.00 |
Сред. - 11.30 | Сред. - 9.30 |
Орхидеи Kegeliella kupperi Орхидеи Kegeliella kupperi Этот эпифитный родственник Stanhopea заслуживает более широкого распространения. Самое необыкновенное в коллекционировании орхидей, по видимому, бесконечное ...
Куда идёт эволюция человечества Куда идёт эволюция человечества? Все люди рождаются свободными и равными в своём достоинстве и правах. Они наделены разумом и совестью и должны поступать в отношении друг друга в духе бра ...
Утки Почему у птиц не мерзнут ноги? Вам, вероятно, не раз случалось наблюдать, как на замерзшем озере вокруг полыньи бодро толпятся утки. И хотя птицы проводят на льду или в холодной воде большу ...