Ahoj! Ako dodávateľ separačných kolón sa ma často pýtajú, ako merať prázdny objem separačnej kolóny. Je to zásadný aspekt, pokiaľ ide o výkon a efektivitu týchto stĺpov. Takže v tomto blogu vás prevediem podrobnosťami merania objemu dutín.
Po prvé, poďme pochopiť, čo void volume vlastne je. Prázdny objem separačnej kolóny je objem priestoru mobilnej fázy v kolóne. Zjednodušene povedané, je to priestor, kde môže mobilná fáza voľne prúdiť bez toho, aby bola ovplyvnená stacionárnou fázou. Tento objem hrá veľkú úlohu pri určovaní retenčných časov analytov a celkovej separačnej účinnosti kolóny.
Existuje niekoľko rôznych metód na meranie objemu dutín a ja prejdem tie najbežnejšie.
Metóda 1: Použitie nezadržanej rozpustenej látky
Jednou z najjednoduchších a najpoužívanejších metód je použitie nezadržanej rozpustenej látky. Nezadržaná rozpustená látka je látka, ktorá neinteraguje so stacionárnou fázou v kolóne. Len prejde kolónou s mobilnou fázou.
Ak chcete použiť túto metódu, musíte najprv vybrať vhodnú nezadržanú rozpustenú látku. Napríklad v kolóne pre kvapalinovú chromatografiu s reverznou fázou sa zlúčeniny ako uracil alebo tiomočovina často používajú ako nezadržané rozpustené látky.
Urobíte to takto:
- Pripravte roztok nezachytenej rozpustenej látky. Uistite sa, že je vo vhodnej koncentrácii, zvyčajne v rozmedzí niekoľkých miligramov na mililiter.
- Vstreknite roztok do separačnej kolóny pomocou vhodného injektora, ako je injekčná striekačka alebo automatický vzorkovač.
- Spustite chromatografický systém, pričom mobilná fáza tečie konštantnou rýchlosťou.
- Zaznamenajte chromatogram. Pík zodpovedajúci nezadržanej látke sa v chromatograme objaví ako prvý.
- Zmerajte retenčný čas ($t_0$) nezadržaného píku rozpustenej látky.
- Vypočítajte prázdny objem ($V_0$) pomocou vzorca $V_0 = F\krát t_0$, kde $F$ je prietok mobilnej fázy.
Napríklad, ak je prietok mobilnej fázy 1 ml/min a retenčný čas nezachytenej rozpustenej látky je 2 minúty, potom je prázdny objem $V_0=1\ml/min\krát2\min = 2\ ml$.
Táto metóda je relatívne jednoduchá na vykonanie a poskytuje spoľahlivé výsledky, pokiaľ zvolíte správnu nezadržanú látku. Je však dôležité poznamenať, že výber rozpustenej látky sa môže líšiť v závislosti od typu kolóny a použitej mobilnej fázy.
Metóda 2: Ortuťová porozimetria
Ortuťová porozimetria je pokročilejšia metóda, ktorú možno použiť na meranie objemu dutín, najmä v prípade poréznych kolón. Táto metóda je založená na princípe, že ortuť je pre väčšinu materiálov nezmáčavá kvapalina. Keď sa použije tlak, ortuť prenikne do pórov výplňového materiálu kolóny.
Tu je postup krok za krokom:
- Vložte malú vzorku výplňového materiálu kolóny do ortuťovej porozimetrovej cely.
- Evakuujte kyvetu, aby ste zo vzorky odstránili vzduch alebo iné plyny.
- Pomaly privádzajte ortuť do článku za stáleho zvýšenia tlaku.
- Keď sa tlak zvýši, ortuť začne prenikať do pórov obalového materiálu. Meria sa objem ortuti, ktorý vstúpi do pórov pri každom kroku tlaku.
- Analýzou údajov o vniknutom objeme ortuti oproti tlaku môžete vypočítať prázdny objem baliaceho materiálu.
Ortuťová porozimetria má však určité obmedzenia. Ortuť je toxická látka, preto je pri používaní tejto metódy potrebné dodržiavať osobitné bezpečnostné opatrenia. Vyžaduje si to aj drahé vybavenie a príprava vzorky môže byť časovo náročná.
Metóda 3: Gravimetrická metóda
Gravimetrická metóda zahŕňa váženie kolóny pred a po jej naplnení známou kvapalinou.
- Najprv presne odvážte prázdnu separačnú kolónu. Nazvime túto váhu $W_1$.
- Potom naplňte kolónu kvapalinou, zvyčajne rozpúšťadlom s nízkou viskozitou, ako je metanol alebo acetón. Uistite sa, že kolóna je úplne naplnená bez akýchkoľvek vzduchových bublín.
- Znova odvážte kolónu s kvapalinou vo vnútri. Nech je táto váha $W_2$.
- Vypočítajte hmotnosť kvapaliny v stĺpci, $m = W_2 - W_1$.
- Keď poznáte hustotu ($\rho$) kvapaliny, môžete vypočítať objem kvapaliny, ktorý sa rovná prázdnemu objemu stĺpca, pomocou vzorca $V_0=\frac{m}{\rho}$.
Táto metóda je pomerne jednoduchá, ale má určité nevýhody. Môže byť ťažké zabezpečiť, aby bola kolóna úplne naplnená kvapalinou bez akýchkoľvek vzduchových bublín a malé chyby pri vážení môžu viesť k významným chybám vo vypočítanom objeme dutín.
Teraz si povedzme, prečo je meranie objemu dutín také dôležité.
Presné meranie objemu dutín je nevyhnutné z niekoľkých dôvodov. Po prvé, pomáha pri optimalizácii podmienok separácie. Keď poznáte prázdny objem, môžete vypočítať retenčný faktor ($k$) analytov, ktorý je kľúčovým parametrom v chromatografii. Retenčný faktor je definovaný ako $k=\frac{t_R - t_0}{t_0}$, kde $t_R$ je retenčný čas analytu. Správne pochopenie retenčného faktora vám umožňuje upraviť zloženie mobilnej fázy, prietok a ďalšie parametre na dosiahnutie lepšej separácie.
Po druhé, môže sa použiť na monitorovanie výkonu kolóny v priebehu času. Zmena prázdneho objemu môže naznačovať problémy, ako je degradácia kolóny, kolaps balenia alebo kontaminácia. Ak sa objem dutín výrazne zväčší, môže to znamenať, že náplňový materiál sa začal rozpadávať alebo že sa v kolóne tvoria kanály.
Ako dodávateľ separačných kolón ponúkame široký sortiment vysoko kvalitných kolón, vrátane rektifikačnej kolóny, desorpčnej veže a extrakčnej kolóny. Naše kolóny sú navrhnuté tak, aby poskytovali vynikajúcu separačnú účinnosť a dlhodobú stabilitu.
Ak hľadáte separačné kolóny alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa merania prázdneho objemu alebo iných aspektov výkonu kolóny, neváhajte nás osloviť. Sme tu, aby sme vám pomohli urobiť správnu voľbu pre vašu konkrétnu aplikáciu. Či už pracujete vo výskumnom laboratóriu, vo farmaceutickej spoločnosti alebo v zariadení na testovanie životného prostredia, máme pre vás ten správny stĺpec.
Záverom možno povedať, že meranie prázdneho objemu separačnej kolóny je životne dôležitým krokom na zabezpečenie jej správneho fungovania a optimalizácie separačného procesu. Použitím vyššie opísaných metód môžete presne určiť prázdny objem a získať maximum zo separačnej kolóny.
Referencie
- Snyder, LR, Kirkland, JJ, & Glajch, JL (1997). Praktický vývoj metódy HPLC. Wiley.
- Poole, CF (2003). Chromatografia dnes. Elsevier.
- McMaster, MC (2006). GC/MS: praktická používateľská príručka. Wiley - Interscience.