Применение адсорбции. Хроматография

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение адсорбции. Хроматография

Адсорбция находит разностороннее применение. Так, при гетерогенном катализе как в газовой среде, так и в растворах процесс адсорбции реагирующих веществ твердым катализатором обычно играет решающую роль. Широко применяются твердые адсорбенты также и в различных процессах очистки газов или растворов от нежелательных примесей или загрязнений. Сюда относится, в частности, применение активированного угля для противогазов и очистки водопроводной воды. Сюда же относятся и многие процессы очистки и осушки различных газов в производственных условиях и, наконец, процессы осветления и обесцвечивания растворов в производствах сахара, глюкозы, нефтепродуктов, некоторых фармацевтических препаратов и др.

Нередко процесс адсорбции применяется для извлечения какого-нибудь ценного продукта, находящегося в виде примеси в газе или в растворах, например в процессах рекуперации летучих растворителей воздух, содержащий пары ценного растворителя (бензола, ацетона и др.), пропускают через слой активного угля или силикагеля, который их адсорбирует.

Большую роль адсорбционные процессы играют и в процессах крашения, и в производстве некоторых строительных материалов. Так, существенно меняются свойства цемента при его гидрофобизации, когда цемент обрабатывается растворами солей высокомолекулярных органических кислот.

Почвой адсорбируются различные растворенные вещества из природных вод.

Явление адсорбции лежит в основе хроматографического метода анализа химических соединений и их смесей.

Хроматография - это физико-химический метод разделения и анализа смесей газов, паров, жидкостей или растворенных веществ сорбционными методами в динамических условиях. Она основана на различном распределении компонентов смеси между двумя фазами - неподвижной (стационарной) и подвижной (мигрирующей). Неподвижной фазой может служить тонкоизмельченное вещество - сорбент, помещенный в колонку или нанесенный тонким слоем на поддерживающую пластинку. Неподвижной фазой может быть и вода, фиксированная сорбентом или волокнами бумаги.

Подвижная фаза - это поток жидкости или газа, перемещающийся вместе с компонентами смеси через неподвижную фазу (сорбент). В процессе прохождения через слой сорбента смеси веществ непрерывно совершаются акты сорбции - десорбции. Каждое вещество в подвижной фазе непрерывно вступает в контакт с новыми участками сорбента и частично сорбируется, а сорбированное вещество - сорбат - контактирует со свежими порциями подвижной фазы и частично десорбируется.

Многочисленные хроматографические методы принято классифицировать по следующим признакам: агрегатное состояние подвижной и неподвижной фаз, механизм взаимодействия сорбент-сорбат, техника проведения и цель хроматографирования.

По агрегатному состоянию фаз хроматографические методы разделяют на газовую и жидкостную. Газовая хроматография включает газожидкостную и газотвердофазную, а жидкостная - жидкостно-жидкостную, жидкостно-твердофазную и жидкостно-гелевую. В названии метода первое слово характеризует агрегатное состояние подвижной фазы, второе - неподвижной.

По механизму взаимодействия сорбента и сорбата выделяют несколько видов хроматографии: адсорбционную, распределительную, ионообменную, эксклюзионную (молекулярно-гельфильтрацию) и аффинную (биоспецифическую).

По технике проведения выделяют колоночную хроматографию, когда разделение проводится в специальных колонках и плоскостную хроматографию, когда разделение проводится на специальной бумаге (бумажная хроматография) или в тонком слое сорбента (тонкослойная хроматография).

По цели хроматографировании выделяют аналитическую хроматографию (качественный и количественный анализ); препаративную хроматографию (для получения веществ в чистом виде, для концентрирования и выделения микропримесей); промышленную (производственную) хроматографию для автоматического управления процессом.

В зависимости от способа введения пробы и способа передвижения компонентов смеси вдоль неподвижной фазы в колонке различают элюентную (проявительную), вытеснительную и фронтальную хроматографии.

На практике чаще всего используют метод элюентной хроматографии. Этот метод заключается в том, что смесь веществ сорбируют в верхнем слое неподвижной фазы, а затем через нее пропускают элюент - нейтральный разбавитель (например, инертный газ) или вещество, сорбирующееся хуже разделяемых компонентов. Подвижная фаза, выходящая из колонки и содержащая раздельные компоненты, называется элюатом. Графическое изображение (часто получаемое с помощью самописца) распределения веществ в элюате называют хроматограммой.

Исследуемый раствор (смесь веществ А и В) вводят в верхнюю часть колонки. Происходит перемещение и распределение разделяемых веществ вдоль колонки с различными скоростями. Количественное распределение разделяемых веществ между подвижной и неподвижной фазами описывается константной, называемой коэффициентом распределения:

(1)

где C_s - концентрация вещества в неподвижной фазе; C_m - концентрация вещества в подвижной фазе. Поэтому каждое вещество А и В будет характеризоваться своим коэффициентом распределения:

 и

Рис. 1. Схема элюентной хроматографии двухкомпонентной смеси

адсорбция катализатор хроматографический

Размещено на Allbest.ru