11.8 : Optymalizacja rozdziału chromatograficznego

Optymalizacja rozdziału chromatograficznego jest kluczowa dla uzyskania czystych rozdziałów w minimalnym czasie. Optymalizacja jest wymagana dla kilku czynników, w tym efektów kinetycznych związanych z poszerzeniem pasma, wysokością półki, współczynnikiem pojemności i współczynnikiem separacji.

Poszerzenie pasma odnosi się do rozprzestrzeniania się pasm substancji rozpuszczonej podczas ich przemieszczania się przez kolumnę. To poszerzenie może mieć wpływ na rozdzielczość. Wysokość półki (H) reprezentuje długość wymaganą dla jednej półki teoretycznej. Niższa wysokość półki odpowiada wyższej wydajności i lepszej rozdzielczości. Współczynnik pojemności (k) mierzy siłę retencji substancji rozpuszczonej przez fazę stacjonarną. Optymalizacja wartości k (zwykle między 1 a 10) może poprawić rozdzielczość bez znacznego wydłużenia czasu elucji. Współczynnik separacji (α), znany również jako selektywność, zależy od właściwości substancji rozpuszczonych oraz fazy ruchomej i stacjonarnej.

Najprostsze podejście do poprawy rozdziału obejmuje wydłużenie liczby półek teoretycznych (N) w kolumnie. Jednak chociaż zwiększenie liczby półek w kolumnie może poprawić rozdzielczość, zwykle wymaga to więcej czasu. Odwrotnie, zmniejszenie wysokości płytki może znacznie poprawić rozdzielczość bez zwiększania czasu. Inna metoda optymalizacji rozdziału polega na podniesieniu współczynnika pojemności dla dwóch wolniejszych substancji rozpuszczonych poprzez dostosowanie temperatury gazowych faz ruchomych lub składu rozpuszczalnika ciekłych faz ruchomych. Jest to szczególnie przydatne, gdy początkowa wartość k jest niska, ponieważ istnieje granica, poza którą wzrost k tylko nieznacznie poprawia rozdzielczość.

Optymalizacja N lub k wolniejszej substancji rozpuszczonej ma minimalny wpływ, gdy α zbliża się do swojej minimalnej wartości jedności. Gdy α zbliża się do jedności, można zastosować różne metody optymalizacji, w tym zmianę temperatury kolumny, zmianę składu chemicznego fazy stacjonarnej i ruchomej lub wykorzystanie specjalnych efektów chemicznych.