11.8 : Оптимизация хроматографического разделения

Оптимизация хроматографического разделения имеет решающее значение для получения чистых разделений за минимальное время. Оптимизация требуется для нескольких факторов, включая кинетические эффекты, связанные с расширением полосы, высотой тарелки, коэффициентом ёмкости и коэффициентом разделения.

Расширение полосы относится к расширению полос растворенного вещества по мере их прохождения через колонку. Это расширение может повлиять на разрешение. Высота тарелки (H) представляет собой длину, необходимую для одной теоретической тарелки. Меньшая высота тарелки соответствует более высокой эффективности и лучшему разрешению. Коэффициент ёмкости (k) измеряет прочность удерживания растворенного вещества неподвижной фазой. Оптимизация значений k (обычно от 1 до 10) может улучшить разрешение без значительного увеличения времени элюирования. Коэффициент разделения (α), также известный как селективность, зависит от свойств растворенных веществ, а также подвижной и неподвижной фаз.

Самый простой подход к улучшению разделения заключается в увеличении числа теоретических тарелок (N) в колонке. Однако, хотя увеличение числа тарелок в колонке может улучшить разрешение, обычно для этого требуется больше времени. Наоборот, уменьшение высоты тарелки может значительно улучшить разрешение без увеличения времени. Другой метод оптимизации разделения заключается в повышении коэффициента емкости для более медленного из двух растворенных веществ путем регулировки температуры газообразных подвижных фаз или состава растворителя жидких подвижных фаз. Это особенно полезно, когда начальное значение k низкое, поскольку существует предел, за которым увеличение k лишь незначительно улучшает разрешение.

Оптимизация N или k более медленного растворенного вещества оказывает минимальное влияние, когда α приближается к своему минимальному значению, равному единице. Когда α приближается к единице, для его оптимизации можно применять различные методы, включая изменение температуры колонки, изменение химического состава неподвижной и подвижной фазы или использование специальных химических эффектов.