Оптимизация разрешения хроматографических пиков

Разрешение (R_s) связано с основными параметрами процесса разделения (k, α, N):

(8)

где k₂ – фактор удерживания для второго пика.

Следовательно, величина R_s определяется совокупностью 3-х факторов, которые до некоторой степени можно рассматривать как независимые.

Следует отметить, что хотя из уравнения (8) очевидно меньшее влияние на разрешение эффективности колонки, чем факторов удерживания (k) и разделения (α), тем не менее повышению эффективности колонки уделяется большое внимание. Это связано с тем, что для многокомпонентных смесей часто не удается подобрать условия, чтобы селективность была достаточной для разделения всех компонентов. В этом случае высокая эффективность колонки (N) позволяет добиться хорошего разрешения (R_s) для пар веществ с небольшим значением α.

Параметр α, зависящий от природы неподвижной и подвижной фаз, наиболее важен для оптимизации селективности, т.к. численное значение R_s весьма "чувствительно" к изменению фактора разделения α. Если α изменяется от 1,02 до 1,04, R_s увеличивается в 2 раза.

Кроме параметра α для повышения селективности желательно приведение фактора удерживания (k) к определенным пределам: 1< k <5. Величина k, в отличие от α, зависит от фазового отношения. Поэтому, если α достигает максимального значения в тех же условиях, когда величина k слишком мала или слишком велика, оптимального разделения можно достичь путем изменения фазового отношения.

Если величины и α позволяют использовать колонки со сравнительно небольшими значениями N (2500 – 10000 Т.Т./м), то это приводит к уменьшению времени анализа. В этой связи прибегать к существенному изменению величины для улучшения разделения нецелесообразно.

Влияние селективности и эффективности колонки на разделение показано на рис. 2. Кривые элюирования (А) характеризуют достаточно высокую эффективность, но неудовлетворительную селективность. Выходные кривые (Б) отвечают хорошей селективности, но низкой эффективности колонки. В случае (В) наблюдается как высокая эффективность, так и хорошая селективность разделения компонентов смеси.

Рисунок 2. Влияние селективности и эффективности колонки на разделение двух компонентов смеси.

Таким образом, в отличие от других методов, основанных на распределении компонентов между фазами, хроматография – это динамический метод, обеспечивающий многократность актов сорбции – десорбции разделяемых компонентов, т.к. разделение происходит в потоке подвижной фазы. Этим обусловлена бóльшая эффективность хроматографического метода по сравнению с методами сорбции и экстракции в статических условиях (например, при перемешивании двухфазных систем).

Хроматография является наиболее часто используемым аналитическим методом, с помощью которого можно определять газообразные, жидкие или твердые вещества с молекулярной массой от единиц до 10⁶. Это могут быть изотопы водорода, ионы металлов, анионы, синтетические полимеры, белки и др. Хроматографию применяют для мониторинга окружающей среды и контроля качества продукции современных технологий, в биохимии и биологии, в самых разных областях научных и прикладных исследований.