теоретических тарелок на единицу времени и на единицу перепада давления, чем насадоч-ные колонки. На высокоэффективных открытых капиллярных колонках можно осуществлять разделение сложных смесей, плохо поддающихся разделению на обычных насадочных колонках. Естественно, что делались попытки использовать открытые капиллярные колонки и в жидкостной хроматографии.

Эффективность разделения в режиме ЖХ на открытых капиллярных колонках тех же размеров, что и применявшиеся в "X, оказалась невелика. Это объясняется малой скоростью Диффузии в жидкой подвижной фазе [24-28]. Теоретически было показано, что для ЖХ необходимы колонки с каналом меньшего диаметра. Группа Исии [26] впервые продемонстри3. Микооколонки

ровала пригодность для ЖХ открытых капиллярных колонок внутренним диаметром 60 мкм.

В работе Тейлора [27] подробно рассмотрена диффузия вещества в ламинарном потоке, проходящем по прямой трубке. Поскольку диффузия молекул вещества в жидкости в этих условиях происходит весьма медленно, необходимы очень узкие трубки. В результате исследователи начали обдумывать возможность изменения характера ламинарного потока в открытой капиллярной колонке. В частности, были исследованы характеристики колонки с турбулентным потоком [28 ], с потоком, разделенным воздушными перемычками [29, 30], спиральные колонки [31 ] и колонки, изготовленные из деформированных или волнообразных трубок [32], а также электроосмотический поток [33]. Все эти способы позволили уменьшить размывание полосы неудерживаемого компонента, однако размывание полос удерживаемых компонентов было больше расчетного. Среди последних работ в области капиллярной ЖХ большая часть посвящена исследованию колонок с каналами очень малого диаметра [34 - 38].

Н

(3)

Основное уравнение для жидкостной хроматографии в открытой капиллярной колонке выведено Голеем [23]:

2ifd|

3(1 + kfD,

(4)

2D» (llfr2 + 6k + \)?

и 96(1 + kfD» 1

^ + (См + Он

где Я - высота, эквивалентная теоретической тарелке, и - линейная скорость подвижной фазы, к' - коэффициент емкости, диаметр колонки, df - толщина слоя неподвижной фазы,

и Ds - коэффициенты диффузии молекул исследуемого вещества в подвижной и неподвижной фазах соответственно. Первый член правой части уравнений (3) и (4) описывает вклад продольной молекулярной диффузии, а второй и '.ретий члены - вклады сопротивления массопереносу соответственно в подвижной и неподвижной фазах. Коэффициент диффузии вещества в жидкости во много раз меньше, чем в газе, поэтому второй член (Cj^) в ЖХ намного больше, чем в ГХ.

В работе Нокса и Гильберта [39] выведено уравнение для ЖХ в открытой капиллярной колонке с использованием приведенных величин:

т.

(5)

? Михвоколонки

2 Пкг + Ш 4- 1 2kf

v + 96(1 + if)2 3(1 + К?

где h - приведенная высота, эквивалентная теоретической тарелке (А = H/dc), a v - приведенная линейная скорость (v -udc/DM>.

Для достижения высокой эффективности открытой капиллярной колонки очень важно уменьшить вклад второго члена (См) в высоту, эквивалентную теоретической тарелке. На рис. 3-12 показана зависимость члена См от к' и диаметра колонки. Чтобы сопротивление массопереносу в подвижной фазе

т

3. Микооколонки

61

уменьшилось, открытые капиллярные колонки должны работать в условиях, обеспечивающих более интенсивную диффузию, например при более высоких температурах или с менее вязкими подвижными фазами.

Бристоу и Нокс [40] предложили новый параметр Е - сопротивление разделению, пользуясь которым можно сравнивать характеристики колонок различных типов, работающих в неодинаковых условиях (см. разд. 1.З.).

N N if

= h2 (7)

где tg - время выхода из колонки неудерживаемого компонента, N - число теоретических тарелок, Д? - перепад давления на колонке, г) - вязкость подвижной фазы, h - приведенная высота, эквивалентная теоретической тарелке, и ф - сопротивление данной колонки. У открытых (безнасадочных) колонок значение ф меньше, чем у насадочных, как с плотной, так и . со свободной набивкой. Это означает, что ЖХ на открытых | колонках позволит добиться большей эффективности разделе- | ния, чем на насадочных колонках ВЭЖХ. Нокс [41) рассчи- | тал характеристики колонок трех разных типов и сделал вы-1 вод, что при эффективности разделения более нескольких со- 1 тен тысяч тарелок открытые капиллярные колонки должны! легко выдерживать конкуренцию с насадочными колонками. 1

3.5.2. Аппаратура

В настоящее время жидкостные хроматографы, предназ- I наченные для разделения на открытых капиллярных колон-] ках, серийно не выпускаются. Эти колонки имеют очень ма-1 лый внутренний объем. Так, при внутреннем диаметре колон-*] ки 50 мкм и длине 5 м он составляет всего около 10 мкл. ! При применении таких капилляров в качестве разделительных колонок нужно серьезно считаться с внеколоночными эффектами. Для ЖХ на открытых капиллярных колонках объемная скорость в большинстве случаев не должна превышать 1 мкл/мин. Жидкостных насосов, обеспечивающих подачу