Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования

• Автор: Полынцева, Евгения Александровна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Важность определения ионного состава растворов. Объекты исследования

1.1.1. Геохимический объект

1.1.2. Археологический объект

1.2. Методы анализа ионных смесей

1.3. Метод ионной хроматографии

1.3.1 Основы метода

1.3.2. Современное состояние метода

1.4. Математическое моделирование ионной хроматографии
1.4.1. Математические модели ионной хроматографии различного уровня описания
1.4.2. Сравнительное описание программных продуктов «Virtual Column», «Chromatogram generator», «IONCHROM»
1.5. Принципы систематизации и автоматизации хроматографического
анализа смесей ионов
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Растворы и реагенты
2.2. Колонки и сорбенты
2.2.1. Регенерация хроматографических колонок
2.3. Аппаратура
2.4. Методики эксперимента
2.4.1. Методика определения среднеудерживаемых анионов сильных кислот
2.4.2. Методика определения анионов слабодиссоциирующих кислот
2.4.3. Методика определения анионов карбоновых кислот

2.4.4. Методика определения ионов аммония

2.5. Пробоподготовка
2.5.1. Геохимические объекты
2.5.2. Археологические объекты
2.6. Программное обеспечение «КЖСШШМ»
2.6.1. Исходные параметры и способ их задания
2.6.1. Результаты расчета по программе и их представление
2.7. Определение концентраций компонентов с неполностью разделенными
пиками
ГЛАВА 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИОНОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ
ЭКСПЕРИМЕНТОВ
3.1. Определение исходных характеристик элементов хроматографической
системы
3.2. Определение физико-химических констант
3.3. Проверка правильности значений исходных параметров для расчета по
программе
ГЛАВА 4 ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СЛОЖНЫХ ИОННЫХ СМЕСЕЙ
4.1. Принципы организации ионохроматографического анализа с использованием программы «КЖСНЕЮМ»
4.2. Примеры организации ионохроматографического анализа сложных
ионных смесей
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
ИХ - ионная хроматография;
КЭ - капиллярный электрофорез;
ППИ - верхностно-привитой ионообменник;
ЦПИ - центрально-привитой ионообменник;
ИНС — искусственные нейронные сети;
ВЭТТ - высота эквивалентная теоретической тарелке (И)
ПФ - подвижная фаза;
ДКХС - динамическая карта хроматографической системы;
Ку — константа обмена ионов у на
К‘‘1(1) — константа диссоциации /-го вещества по 1-я ступени,
- заряд иона /;
Т - абсолютная температура;
Р - число Фарадея;
А - коэффициент продольной дисперсии;
Р, - внешнедиффузионный коэффициент;
А,— эквивалентная электропроводность;
А - коэффициент внутренней диффузии;
01 - масштаб времени взаимодействия иона пробы с зерном сорбента; 0 а1 - масштаб времени внешней диффузии иона;
0 ы ~ масштаб времени внутренней диффузии иона; а: - концентрация иона в твердой фазе;
С,- - концентрация иона в жидкой фазе;
а0,- - равновесная концентрация иона в ионообменнике;
а0 - емкость ионообменника;
А - локальная емкость ионообменника;

селективности, поскольку положение максимумов пиков зависит только от равновесных свойств системы. К кинетическим хроматографическим характеристикам относят эффективность хроматографической системы и критерий разделения, так как ширина пиков сильно зависит от того, насколько быстро идет процесс массопереноса.
Равновесие сорбционной системы выражается изотермой сорбции, функционально связывающей равновесные концентрации вещества в подвижной и неподвижной фазах. В хроматографии обычно имеют дело с небольшими концентрациями веществ, что соответствует начальным участкам изотерм, т.е. линейным участкам Генри:
а, = (4)
где а - концентрация вещества в фазе сорбента; С - концентрация в подвижной фазе; Г - коэффициент распределения.
На основании модели равновесной динамики, где кинетика предполагается бесконечно быстрой, находят связь между временем удерживания и коэффициентом распределения:

*/ = 'о + “ (5)
о к ’
Здесь £0 - время, затрачиваемое на вытеснение пустого объема системы от дозатора до датчика детектора; I - длина разделяющей колонки; V -линейная скорость элюента.
В большинстве случаев пустой объем вспомогательных частей хроматографа пренебрежимо мал по сравнению с объемом колонки, поэтому для /0 имеем:
£1 гс
и = . (6)

где а - порозность слоя сорбента.
Если хроматограф содержит несколько элементов между дозатором и детектором, то: