| Российский химико-аналитический
портал |
химический анализ и аналитическая химия в фокусе внимания ::: портал химиков-аналитиков ::: выбор профессионалов |
 |
|
| ANCHEM.RU » Форумы » 1. Аналитический форум ... |
 |
Теоретическое вычисление ожидаемого давления в ВЭЖХ системе >>>
|
 |
|
Serga Пользователь Ранг: 1806 |
 18.04.2013 // 5:38:06
Редактировано 1 раз(а) А догадаться сложно? PSI это, фунты на квадратный дюйм. Для перевода в бары, я делю примерно на 14. Получите примерно 105 атм или бар. Там же в первоисточнике вообще расшифровано все. |
||
|
ANCHEM.RU Администрация Ранг: 246 |
|||
|
Avet Пользователь Ранг: 1086 |
18.04.2013 // 10:20:06
Уважаемый Serga! Если уж касаться первоисточников, то в ссылке, приведенной в данной переписке, формула, дающая результат в psi, дает первый коэффициент 2500, а не 150. Кроме того, я копнул этот вопрос, и у меня уже несколько различающихся между собой формул: уравнение Козени-Карман, уравнение Дарси, формула, приведенная в данной переписке и формула из первоисточника (ссылка в данной переписке). Уравнение Дарси ΔP=(u x η x L)/(K x dp2), в уравнении Козени-Карман задействована величина пи в знаменателе, а первый коэффициент (фактор пропорциональности) там 1000. Все формулы взяты из литературы по ВЭЖХ, написанной весьма уважаемыми людьми. Поэтому, где истина? Потому и догадаться было сложно, я же не гадалка. Хотелось бы, конечно, поставить точку в данном вопросе, но не получается ввиду различных мнений. |
||
|
vmu Пользователь Ранг: 1330 |
18.04.2013 // 13:44:08
Редактировано 2 раз(а) Эмпирическое уравнение Дарси: ΔP = (u x η x L)/K, где ΔP - перепад давления на колонке, u - линейная скорость ПФ, η - динамическая вязкость ПФ, L - длина колонки, K - коэффициент проницаемости (или просто проницаемость (permeability)) колонки. Ещё её обозначают буквой B. Линейную скорость можно определять по-разному. Если брать u = F/A (т.н. superficial velocity), где F - объёмный расход ПФ, A - площадь поперечного сечения колонки (= pi x Rc2), то проницаемость, согласно уравнению Козени-Кармана, равна: K = (dp2/180) x e3/(1 - e)2, где dp - диаметр частиц сорбента, e (эпсилон) - внешняя пористость колонки (external porosity, объёмная доля межгранульного пространства в колонке; её определяют в режиме эксклюзионной хроматографии), 180 - безразмерный полуэмпирический коэффициент (иногда берут 150 вместо 180). Поскольку внешняя пористость обычно лежит в диапазоне от 0.36 до 0.42, получаем, что K лежит в интервале от dp2/1600 до dp2/800, т.е. K колонки, заполненной частицами диаметром 5 мкм, составляет от 1.6 x 10-14 до 3.1 x 10-14 м2. Таким образом, колонка внутренним диаметром 4.6 мм, длиной 100 мм, заполненная частицами диаметром 5 мкм, с чистым ацетонитрилом в качестве ПФ (η = 0.34 мПа с при 25 град.) при F = 1 мл/мин должна давать перепад давления от 1.1 МПа до 2.1 МПа (от 11 до 21 бар). Учтите, что речь о перепаде давления только на колонке. Он равен разности общего перепада давления и перепада давления, создаваемого системой. (Ставите колонку в хроматограф, записываете показания датчика давления при заданной F. Затем ставите вместо колонки переходник нулевого объёма и записываете показания датчика давления при той же F. Из первого вычитаете второе - получаете ΔP на колонке.) P.S. Считайте всё в единицах СИ, а потом уже переводите в другие единицы измерения. |
||
|
Avet Пользователь Ранг: 1086 |
18.04.2013 // 15:40:05
Редактировано 1 раз(а) Уважаемый vmu! Благодарю Вас за столь детальное пояснение. Область для меня новая, поэтому простите за дилетантский вопрос: перепад давления и давление в системе - это одно и то же, или разные понятия? Литература дает уравнение Дарси и Козени-Карман для расчета давления в хроматографической системе. В данной переписке коллега дал формулу с первым коэффициентом 150. В ссылке на сенсеев ВЭЖХ формула с коэффициентом 2500. Какую же из формул можно брать для прогнозирования теоретического давления в системе? Хотелось бы иметь одну формулу. Какое Ваше мнение? |
||
|
vmu Пользователь Ранг: 1330 |
18.04.2013 // 17:15:56
Редактировано 3 раз(а) Перепад давления - это разность давлений в двух точках. Датчик давления в хроматографе измеряет перепад давления ΔPполный между точкой, где этот датчик расположен (на выходе насоса), и точкой в конце жидкостного тракта хроматографа. При F = 0 имеем ΔPполный = 0 (нет разности давлений - нет потока). При F > 0 имеем ΔPполный = ΔP1 + ΔPколонка + ΔP2, где ΔP1 - перепад давления, создаваемый капиллярами от насоса до входа в колонку, ΔP2 - перепад давления, создаваемый капиллярами (в т.ч. в детекторе) от выхода колонки до конца жидкостного тракта хроматографа, ΔPколонка - разность давления на входе в колонку и давления на выходе из неё (то, что Вам нужно; то, что можно посчитать по уравнению Дарси и Козени-Кармана). ΔP1 + ΔP2 зависит от длины и диаметра капилляров хроматографа (растёт при увеличении длины и уменьшении диаметра), от числа детекторов, от состояния фильтра на выходе насоса. Как найти ΔPколонка экспериментально, я написал выше. Когда говорят о давлении, по сути, говорят о перепаде давления. Важно лишь понимать, идёт ли речь о ΔPполный, или о ΔPколонка, или о ΔP1 + ΔP2. Правильные формулы для расчёта я привёл выше. Разночтения возникают: - при подстановке одной формулы в другую (уравнением Козени-Кармана называют и то, что получается при подстановке написанного мною выше выражения для проницаемости в уравнение Дарси); - при подстановке разных численных параметров (повторюсь, поскольку внешняя пористость, как правило, лежит в диапазоне от 0.36 до 0.42, получаем, что K лежит в интервале от dp2/1600 до dp2/800); - 180 - полуэмпирический коэффициент (чаще всего используют для расчётов именно это значение). Реально может быть и 150, и 200, и 250; - при использовании размерных численных коэффициентов или неправильных единиц измерения и т.п.; - при использовании других определений линейной скорости. Если в уравнении Дарси вместо superficial velocity использовать хроматографическую линейную скорость uM = L/tM = F/(A x eT), где tM - мёртвое время, eT - полная пористость колонки (total porosity, включает и поры внутри частиц сорбента, и межгранульный объём), то и проницаемость следует считать по формуле K = (1/eT) x (dp2/180) x e3/(1 - e)2. |
||
|
Каталог ANCHEM.RU Администрация Ранг: 246 |
|
||
|
Avet Пользователь Ранг: 1086 |
18.04.2013 // 18:00:29
Уважаемый vmu! Благодарю Вас, больше голову не морочу, буду разбираться |
||
|
M@X Пользователь Ранг: 129 |
18.04.2013 // 19:27:07
Avet, Вам уже приводили правильный подход к проблеме (см. пост virtu). Что Вы понимаете под фразой «Аномальное повышение давления, при котором нельзя выполнять работу»? По мне это такое давление, которое может вызвать повреждение или течь прибора, либо проседание сорбента в колонке. Поэтому для выполнения анализа по любой методике Вам нужно иметь в виду чаще всего два ограничения. Попробую пояснить с примерами, близкими к Вашим исходным условиям. Первое – какое максимальное давление выдерживает ячейка детектора. Пусть это будет 40 бар. Ставите соединитель нулевого объема вместо колонки, и включаете поток 1 мл/мин 50:50 H2O:MeOH. Если давление больше – выясняете, на каком участке засор, если в ячейке детектора или после нее – работать так нельзя, иначе может появиться течь. Ищите и устраняйте проблему. Если здесь все ОК – узнайте, какое максимальное/рабочее давление выдерживает колонка. Если не знаете – ориентируйтесь на 150 бар как на максимальное, большинство колонок, таких как Вы привели в исходных данных, выдерживают такое давление. Установите колонку, включите насос сначала на 0,1-0,2 мл/мин и постепенно доведите поток до 1 мл/мин. Если колонка новая – получится у Вас, например, 70 бар. Но это совсем не значит, что на Вашей старой колонке, в которую до Вас кололи всякую дрянь, и не использовали предколонку, нельзя выполнять какой-то конкретный анализ. Ну будет у Вас перепад давления 130 бар, и что? Ограничьте максимальное давление при создании метода, поставьте 150 бар, и при превышении, после автоматической остановки насоса, ищите и устраняйте причину. На участке жидкостного тракта хроматографа между насосом и колонкой следить за давлением не так важно, так как он выдерживает довольно высокие давления, значительно превышающие рабочее давление на колонке, 400 бар, например. При правильно прописанных ограничениях давления в настройках, засор на этом участке приведет к отключению системы намного раньше, чем может случиться что-то плохое. Все вышенаписанное (примеры) относится больше к ситуации, когда условия анализа нельзя менять (т.е. нужно четко следовать методике). Иначе можно еще и скоростью потока поиграться (повысить, если позволяет давление, чтобы ускорить анализ, или уменьшить для старой грязной колонки, чтобы повышенное давление не вызвало проседание сорбента). Но это уже немного другая тема. А в результате расчета Вы получите просто некое число, да еще и с большим разбросом возможных значений (полуэмпирический коэффициент от 150 до 250, ага  ). Как Вы собираетесь понять, аномальное у Вас повышение давления или нормальное? Так то.Извиняюсь за несколько сумбурное изложение, день сегодня выдался… |
||
|
cholesterol Пользователь Ранг: 109 |
19.04.2013 // 0:19:53
Извините, ошибся. Действительно там коэффициент 2500 и давление в psi должно получиться. Если бы вы прочитали всю статью, то некоторые вопросы у Вас бы пропали. |
||
|
Serga Пользователь Ранг: 1806 |
19.04.2013 // 3:58:55
Я так понимаю, что все эти "расчетные" давления должны быть интересны разработчикам сорбентов и катализаторов, технологам и прочей братии, но практическому хроматографисту оно не несет никакой пользы. Тем не менее, тут разразилось такое, аж страшно стало. Наукообразие бессмертно?  ТС, колитесь, чего вы там надумали сотворить с этим теоретизированием? (Кто поверит, что чел в здравом уме станет расчитывать давление на колонке, вместо того, чтоб просто спросить на форуме- "а как у других"?) |
||
|
Avet Пользователь Ранг: 1086 |
19.04.2013 // 10:23:30
Я так понимаю, что все эти "расчетные" давления должны быть интересны разработчикам сорбентов и катализаторов, технологам и прочей братии, но практическому хроматографисту оно не несет никакой пользы. Тем не менее, тут разразилось такое, аж страшно стало. Наукообразие бессмертно? ТС, колитесь, чего вы там надумали сотворить с этим теоретизированием? (Кто поверит, что чел в здравом уме станет расчитывать давление на колонке, вместо того, чтоб просто спросить на форуме- "а как у других"?) Говорю честно, как на духу: никаких задних подковерных интрижных идей и в мыслях не было, и действительно я не ожидал столь острой реакции на данный вопрос. Если серьезно, то целиком согласен со всеми участниками обсуждения данной темы, однако в моей конкретной ситуации, получив старую методику, авторы которой канули в неизвестность, сомнительной чистоты колонки, и необходимость быстренько, "уже вчера" передать методики в QC, времени на реальные проверки, так как посоветовали и так как положено, нет вообще, вот и решил сверить теорию с практикой. Поэтому в уме я здравом, понимаю, что девиации от расчетного могут быть значительными, но какую-то исходную точку иметь бы хотелось. Знаю заранее, что из QC прибегут с какой-то проблемой, поэтому вопросы давления (хотя бы) хотелось бы исключить. Тем более, что у нас при разработке новой методики QA требует указывать рабочее давление методики, но это только для новых методик. Спасибо всем за рекомендации, что смогу - учту. А ссылка на статью, которую прислал Cholesterol, действительно очень интересна. |
| |
||
|
Ответов в этой теме: 22
|
||
| ЖУРНАЛ | ЛАБОРАТОРИИ | ЛИТЕРАТУРА | ОБОРУДОВАНИЕ | РАБОТА | КАЛЕНДАРЬ | ФОРУМ |
| Copyright © 2002-2022 «Аналитика-Мир профессионалов» |
|
Размещение рекламы / Контакты |
[]
