Способ заполнения газохроматографической капиллярной колонки твердым сорбентом

Способ заполнения газохроматографической капиллярной колонки твердым сорбентом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ КАПИЛЛЯРНОЙ КОЛОНКИ ТВЕР.ЦЫМ СОРБЕНТОМ, по которому свежеЛриготовленным раствором сорбента заполняют капилляр, герметизируют один из его концов и постепенно подают капилляр с открытого конца при вращении бухты с капилляром в термостат при температуре выше температуры кипения растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нанесения слоя сорбента по длине капилляра , капилляр из диэлектрического материала заполняют насыщенным водным раствором неорганической соли, а перед вводом в термостат капилляр пропускают через зону высокочастотного нагрева. .

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУйЛИК

3 g С 01 Н 31/08

ННЫЙ КОМИТЕТ СССР

60 иин за (21) 3650779/23-25 (22) 30.09.83 . (46) 07.11.84. Бюл. У 41 (72) Г.И.Березин, H.H.Àâãóëü,П.Ф.Сидоров и В.Л.Худяков (71) Ордена Трудового Красного

Знамени институт физической химии !

АН СССР (53) 543, 544 (088. 8) (56) Руденко Б.А. Капиллярная хроматография. M., "Наука", 1978, с. 101"102.

2. Hala sz Т., Horvath С. ThinLayer graphited carbon blaches

thestutionary phase. -"На иге", 1963, 197, р. 71.

3. Ilkova Е., Mistryukov Е. J.

Chromatogr. Sci. 1971, 9, р. 569 (прототип).

„ЬО„,, 1122970. А (54)(57) 1. СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ КАПИЛЛЯРНОЙ КОЛОНКИ ТВЕРЦЫМ СОРБЕНТОМ, по которому свежеприготовленным раствором сорбента заполняют капилляр, герметиэнруют один из его концов н постепенно подают капилляр с открытого конца при вращении бухты с капилляром в термостат при температуре выше температуры кипения растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нанесения слоя сорбента по длине капилляра, капилляр из диэлектрического материала заполняют насыщенным водным раствором неорганической соли, а перед вводом в термостат капилляр пропускают через зону высокочастотного нагрева.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- бухты с капилляром 0,5-2 об/мин, а шийся тем, что высокочастотный температура капилляра внутри термонагрев ведут в диапазоне частот стата поддерживают на 30-40 С выше

13,5-,27,2 ИГц при скорости вращения температуры кипения растворителя, Изобретенйе относится к хроматог-: рафическим методам анализа в аналитической химии, а именно к способам заполнения гаэохроматических капиллярных колонок твердым сорбентом и может быть использовано в газо-.адсорбционной хроматографии для аналиsa сложных смесей.

Известен способ заполнения капиллярных колонок сорбентом путем 10 . образования на внутренней стенке капиллярной стеклянной колонки актив ного твердого адсорбента под действием химических агентов как кислых„ так и щелочных j1j .

r$

Образованный этим способом слой адсорбента термостабилен, однако возможности выбора химического состава получаемого адсорбента очень ограничены. 20

Известей также способ заполнения твердым адсорбентом капиллярных хроматографических колонок, включающий предварительное приготовление устойчивой суспензи1, частиц твердого 25 адсорбента в специально подобранных смесях жидкостей, имеющих удельный вес, близкой к удельному весу адсорбента, введение суспензии в капиллярную колонку с дальнейшим удалением ЗО жидкости нагреванием при постепенном вводе капилляра в термостат, нагретый выше температуры кипения растворителя f2) .

Недостатком этого способа является ограничение набора веществ, пригодных для осаждения, в связи с трудностями подбора жидкости, в которой може r образоваться устойчивая суспен- 4О . зия данного вещества. ,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ заполнения гаэохроматографической капиллярной.колонки твердым сорГ>ентом, в котором свежеприготовленным раствором сорбента заполняют капилляр, герметизируют один из его концов и постепенно подают капилляр с открытого конца при вращении бухты в термостат с температурой выше температуры кипения растворителя.

Капиллярную колонку заполняю:"

1-2R-ным раствором жидкой фазы в органическом растворителе. Температуру термостата поддерживают на 1020 С выше температуры кипения растО ворителя, причем открытый конец капилляра дополнительно нагревают на

30-40 С вьппе температуры кипения растворителя. Зтот способ дает удовлетворительное распределение на стенках колонки жидкой фазы, осажденчой из органического растворителя (3) .

Известный способ не обеспечивает равномерного распределения на стенкак капиллярной колонки твердых сорбентов — неорганических солей при осаждении их из водных растворов, что значительно снижает эффективность колонки и ограничивает его применение, Цель изобретения — повышение равномерности нанесения слоя сорбента по длине капилляра.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу заполнения газохроматической капиллярной колонки твердым сорбентом, по которому свежеприготовленным раствором сорбента заполняют капилляр, герметиэируют один иэ его концов и постепенно по,дают капилляр с открытого конца при вращении бухты с капилляром в термастат при температуре выше температуры кипения растворителя, капилляр из диэлектрического материала заполняют насыщенным водным раствором неорганической соли, а перед вводом в термостат капилляр пропускают через зону высокочастотного нагрева. Высокоча"

1 122! 10 стотный нагрев ведут в диапазоне частот 13,5-27,2 МГц при скорости вращения бухты с капилляром 0,5

2 об/мин, а температуру капилляра внутри термостата поддерживают на

30-40оС вьппе температуры кипения растворителя.

Капиллярную колонку заполняют водным раствором неорганической соли.

Использование водных растворов неор- 1О ганйческих солей значительно расширяет ассортимент адсорбентов па их химическому составу и позволяет получать высокоэффективные, термостабильные и стабильные во времени 15 капиллярные колонки.

Раствор целесообразно готовить близким к насьпценяому для того, чтобы при введении капилляра в зону высокочастотного нагрева происходило 20 быстрое выпадение соли, равномерное по всей длине капилляра, начиная с самого его края.

Экспериментально обнаружено; что быстрый нагрев высокочастотным 25 индуктором в диапазоне 13,5- 27,2 МГц приводит к очень быстрому и равномерному удалению воды из раствора и осаждению равномерного слоя соли на стенках капилляра, что не осущест- ЗО вляется известным способом. Нагрев при частотах менее 13,5 МГц приводит к очень. медленному испарению воды и частично неравномерному осаждению соли. Нагрев при частотах более

27,2 МГц приводит к очень быстрому удалению воды и может вызвать отложение неравномерно дисперсной соли и даже некоторое ее расплавление.

Скорость вращения бухты капилляра 4п при подаче в зону высокочастотного нагрева, а затем в термостат состав" ляет 0,5-2 об/мин. Скорость вращения бухты больше 2 об/мин обусловливает слишком быстрое прохождение капилляра через зону высокочастотного нагреза, что может привести к неполному удалению воды и ухудшению качества получаемой колонки. Уменьшение скорости вращения бухты меньше 0,5 об/мин возможно, но нецелесообразно, так как это удлиняет время изготовления колонки, В термостате поддерживают темперао туру бухты капилляра на .30-40 С выше 55 температуры кипения растворителя. Поддержание температуры не менее, чем .яа 30 С вьпле температуры кипения

p.".створителя "еобходимо для создания отяо"птс.:такой влажности в капилляре, не большей чем 0,-4-0 5 что исклю«ает возможность агрегации частиц соли. Поддерживание температуры более, чем на 40 С вьппе температуры о кипения растворителя возможно, но неэкономично и в этом нет яеобходимости.

Предлагаемый способ заполнения капиллярных колонок .твердым сорбентом может быть применен только к таким колонкам, которые изготовлены из диэлектрических материалов, а именно стеклянным, .пластмассовым, тефлоновым и др., так как электропроводящие материалы обладают самораэогревом в высокочастотном электрическом поле.

Пример 1. Проводили .эаполяеяие стеклянной газохроматической капилляряой колонки неорганической солью — хлористым рубидием. Нриготовляли водный раствор хлористого рубидия, близкий к насыщенному, с содержанием 35 вес.X соли. Раствором заполняли свернутую в бухту стеклянчую капиллярную колонку длинЬй 14 м, диаметром 0,2 мм. Капилляр пропускали через высокочастотный нагреватель с частотой 27,.2 МГц и мощностью

0,4 кВт. Скорость вращения бухты

2 об/мия, температура термостата

14(Р С, т.е. на 40 С выше температуры кипения растворителя. В результате получили колонку с равномерно осажденным по всей ее длине твердым сорбентом.

На заполненной солью колонке был проведен анализ контрольной смеси углеводородов, содержащих шесть ато" мов углерода в молекуле. Испытание проводили на хроматографе "Цвет-129" с пламенно-ионизационным детектором.

На фиг. 1 приведена хроматограмма разделяемой смеси, где 1 — циклогексан, 2 — циклогексен, 3 - 1,4-циклогексадиен и 4 — беяэол. Разделение проводили при скорости газа-носителя (гелия) 2,5 мл/мин и температуре опыта 160РС. На фиг. 1 видно хорошее разделение компонентов смеси и высокая эффективность полученной по предлагаемым способам колонки.

Осаждение соли хлористого рубидия известным способом приводит к неравномерному осаждению соли и частичному ее выбросу, При аналчэе контрольной

1122970

ИНИИПИ Ввкав 8132/37 Хмраа 822 Подпнсное

4идиал ППП "Патент", г.Уигороди ул.Проектная, 4 смеси на колонке, полученной известным способом наблюдается сильное размывание пиков и нет хорошего разде- ления пиков циклогексана и циклогексена, а также пиков 1,4-циклогексадиена и бензола.

Пример 2. Проводили заполнение стеклянной газохроматической капиллярной колонки нитратом калия, Приготовляли водный раствор нитрата калия, близкий к насыщенному, с со- держанием 17 вес.X соли. Раствором заполняли свернутую в бухту капиллярную колонку длиной 22 м, диаметром

0,2 мм. Капилляр пропускали через высокочастотный индуктор с частотой

13„5 МГц. Скорость вращения бухты

0,5 об мин, температура термостата

130 С, т.е. на 30 С вьппе температуры

О о кипения растворителя. В результате получили колонку с равномерно осаж" денной по всей ее длине дисперсной солью.

На заполненной солью колонке был проведен анализ смеси трех угле" водородов. На фиг. 2 приведена хроматограмма, rpe 1 — циклогексан, 2 циклогексен и 3 — бензол. Скорость газа-носителя (гелия) 2,6 мл/мин, температура опыта 150 С. На фиг. 2 видно хорошее разделение компонентов смеси и высокая эффективность полученной колонки.

В колонке, приготовленной извест- ным способом, наблюдается неравномерное осаждение нитрата калия. При анализе контрольной смеси на этой колонке не получено разделения пиков циклогексана и циклогексена.

Приведенными примерами не ограни-!

О чиваются все возможные случаи реализации предлагаемого способа. Могут быть использованы любые другие соли, растворимые в воде, как с легкими, так и тяжелыми ионами, которые не могут быть осаждены на стенках капиллярной колонки какими-либо другими способами. Предлагаемым способом могут быть заполнены не только стеклянные капилляры.; но и любые другие, являющиеся диэлектриками.

Таким образом, предлагаемый способ заполнения газохроматографических, капиллярных колонок по сравнению с

25 известным обеспечивает получение высокоэффективных термостабильных и стабильных во времени капиллярных колонок с твердым сорбентом, что значительно увеличивает возможности их использования для гаэохроматографического анализа сложных смесей.