Хроматографы: принцип работы, типы и особенности выбора

Хроматограф – прибор, позволяющий разделять смеси, суспензии и вещества на отдельные компоненты и впоследствии проводить их количественный и качественный анализ. Хроматографический анализ – комплексная процедура, которая применяется в самых различных сферах и производствах:

  • Фармацевтика
  • Металлургия
  • Угольная промышленность
  • Нефтехимия
  • Энергетика
  • Криминалистика
  • Пищевые производства

Хроматограф подбирается в зависимости от области исследования, с учётом анализируемых веществ, их свойств, и диапазона их концентрации.

Типы хроматографов и принцип их работы

В зависимости от агрегатного состояния термодинамической фазы, которая необходима для перемещения компонентов веществ по колонке, хроматографы могут быть жидкостными и газовыми.

Газовые и жидкостные хроматографы действуют по одному принципу, разделяя элементы вещества между подвижной и неподвижной фазами.

В газовых хроматографах роль подвижной фазы выполняют инертные газы, такие как гелий, водород, аргон или азот.

В жидкостных хроматографах в качестве подвижной фазы выступают органические растворители (гексан, либо его смесь с хлороформом или спиртами) и водные растворители (смесь воды и ацетонитрила, метанола или тетрагидрофурана).

Как устроен хроматограф

Несмотря на одинаковый принцип работы, устройство газовых и жидкостных хроматографов несколько отличается.

Газовый хроматограф состоит из:

  • Источника газа
  • Стабилизатора расхода подвижной фазы
  • Механизма введения образцов и испарителя
  • Хроматографической колонки
  • Детектор обнаружения и определения компонентов
  • Усилителя электричества
  • Регистратора получаемых данных
  • Разсходомера газа

Жидкостный хроматограф состоит из:

  • Резервуара, из которого подаётся растворитель (подвижная фаза)
  • Насоса для подачи растворителя
  • Дозатора для введения пробы в хроматографическую колонку
  • Хроматографической колонки
  • Детектора обнаружения и определения компонентов
  • Регистратор получаемых данных

Как выбрать подходящий хроматограф?

Выбор хроматографа в первую очередь зависит от исследуемого вещества, его физико-химических свойств и диапазона концентрации, в котором пройдёт количественный анализ данных.

Газовые хроматографы способны определять вещества, с молекулярной массой менее 400. Важно помнить, что функционал газового хроматографа можно расширить при подключении системы к масс-спектрометрам или к другим видам детекторов, не входящих в базовую комплектацию (как правило, в комплект хроматографа изначально входит от 4-х детекторов).

При использовании хроматографов газового типа возможно использование колонок двух типов: капиллярных и насадочных. Капиллярные колонки подходят для малой пробы с большой плотностью; насадочные обладают большим объёмом и применяются для адсорбции веществ большего объёма и меньшей плотности. Также капиллярные и насадочные колонки отличаются по своей структуре: насадочные колонки полностью заполнены сорбентом, в то время как в капиллярных колонках сорбент нанесён на стенки колонки.

Жидкостные хроматографы разделяют вещества в диапазоне молекулярной массы от 50 до 106. Жидкостные хроматографы выбирают для проведения анализа химически неустойчивых и термически неустойчивых веществ, а также органических и химических соединений, которые обладают пониженным свойством летучести.

Жидкостные хроматографы делятся на три категории:

  • Низкого давления – приобретаются для выделения белков, антител и их фрагментов.
  • Среднего давления – выбирают для очистки и определения нуклеиновых кислот, белков, пептидов и иных биомолекул, а также выделения и реструктуризации белков и очистки антител.
  • Высокого давления – Жидкостные хроматографы высокого давления (ВЭЖХ) – наиболее востребованы в жидкостной хроматографии. Приборы подают жидкую фазу под высоким давлением (50-200 атм.), и используются в сферах экологии, санитарно-гигиенических и биологических отраслях, а также для контрольно-измерительных исследований пищевой и аграрной отраслей.

Обратите внимание, что перед приобретением хроматографа необходимо учитывать методики проводимых исследований, на основании которых будет составлена подходящая комплектация прибора!