Адсорбент для газовой хроматографии

Адсорбент для газовой хроматографии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АДСОРБЕНТ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ , содержащий сажу и ароматическую поликарбоновую кислоту, .-отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и эффективности хроматографичес кого разделения органических кислот и их эфиров, используют неграфитированную сажу и в качестве поликарбоновой кислоты 1,3,4- или 1,3,5- бензолтрикарбоновую или 1,2,4,5-бензолтетракарбоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, . мае.%: Поликарбонован i 0,5-5 кислота Остальное Сажа (Л со Is ГО СХ)

„„SU„„1132228

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЭШ G 01 N 31/08, В 01 D 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 3642 82 3/2 3-26 (22) 29.06.83 (46) 30.12,84. Бюл.¹- 48 (72) В.Г,Пастушенко, С.С.Криволапов, А.E.Êèñåëåâ и Т.Б,Гаврилова (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт мономеров, Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.М.В.Ломоносова, (53) 543. 544(088. 8) (56) 1. Белякова Л.Д., Киселев А.В., Ковалев Н.В., Розанова Л.Н., Хопина В.В. Газохроматографическое исследование взаимодействия молекул с адсорбированным монослоем полиэтиленгликоля. )КФХ, 1968, т.42, ¹ 1, с.177-182.

2. Авторское свидетельство СССР № 741144, кл. G 01 N 31/08, 1977, (54)(57) АДСОРБЕНТ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ, содержащий сажу и ароматическую поликарбоновую кислоту, .отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и эффективности хроматографического разделения органических кислот и их эфиров, используют неграфитированную сажу и в качестве поликарбоновой кислоты 1,3,4- или 1,3,5бензолтрикарбоновую или 1,2,4,5-бензолтетракарбоновую кислоту при следующем соотношенйи компонентов, мас.X:

Поликарбоновая кислота 0 5-5

Сажа Остальное

1132228

0 5-5

Остальное

При содержании модификатора меньше 0,57 не образуется однородное монослойное покрытие на поверхности сажи, в результате происходит необ- 55 ратимая адсорбция кислот. Содержание модификатора выше 5Х приводит к уменьшению разделительной способИзобретение относится к газоадсорбционной хроматографии, в частности адсорбционному модифицированию поверхности твердого тела, и может быть использовано для разделения высококипящих и сильнополярных кислот и их эфиров.

Известно адсорбционное модифицирование поверхности графитированной термической сажи (ГТС) с целью сни- 1Р жения ее адсорбционного потенциала небольшими количествами. высокомолекулярных жидких фаз, например монослоем полиэтиленгликоля (1).

Такие адсорбенты не пригодны для !5 газохроматографического определения полярных соединений с температурами кипения более 200 С.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае- 2р мому результату является адсорбент, содержащий графитированную термическую сажу и ароматическую дикарбоновую кислоту — 1,4-бензолдикарбоновую, 2,6-нафталиндикарбоновую или 25

4,4-дифенилсульфондикарбоновую кислоту в количестве 0,5-3 мас,X t.23.

Однако хроматографичеекие колонны с этим адсорбентом обладают низкой селективностью и эффектнвностью, зр что не позволяет определять состав смесей ароматических: и особенно алифатических дикарбоновых кислот и их эфиров при низкой концентрации.

Цель изобретения — повышение се35 лективности и эффектиности хроматографического разделения органических кислот и их эфиров.

Поставленная. цель достигается тем, что в адсорбенте для газовой хрома- 4р тографии, содержащем сажу и ароматическую поликарбоновую кислоту, ис- пользуют неграфитированную сажу и в качестве поликарбоновой кислоты

1,3,4- или 1,3,5-бензолтрикарбоно- 45 вую или 1,2,4,5-бензолтетракарбоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Поликарбоновая кислота

Сажа ности адсорбента и снижению эффектив ности.

Адсорбент готовят следующим образом.

Навеску поликарбононой кислоты (1,3,4-бензолтрикарбоновой или 1,3,5бензолтрикарбоновой, или 1,2,4,5-бензолтетракарбоновой) растворяют в горячем диметилформамиде в количестве

0,5-5Е от массы адсорбента. В полученный раствор вносят расчетное количество неграфитированной сажи.

Растворитель удаляют нагреванием на водяной бане, а затем окончательно высушивают в вакуум-эксикаторе и загружают в хроматографическую колонну.

Газохроматографические измерения проводят на хроматографе Цвет-102 с пламенно-ионизационным детектором.

Для сравнения вновь полученных адсорбентов рассчитывают значения коэффициента разделения пиков.

ЙУ ) й)

g)л А/2+й(в(2 где 6У вЂ” расстояние между максимумами разделенных пиков, мм, л ид) 8-ширина пика « а 1/2 высоты, мм.

Эффективность колонн харак— теризуется величиной N -числом теоретических тарелок. Эффективность всех колонн определяют по пику адипиновой кислоты.

По искусственным смесям определяют чуствительность метода — минимальна определяемое содержание компонента, которое фиксируется -на хроматограмме пиком высотой 2 мм (при пределах измерения электрометра

=re

5 ° 10 А). С использованием предлагаемого адсорбента чувствительность по адипиновой кислоте составляет 0,5Х.

В качестве адсорбатов используют смеси алифатических дикарбоновых кислот искусственные и производственные,смеси адипиновой и себациновой кислот с их моно- и диметиловыми эфирами, смеси циклических дикарбоновых кислот, l

Во всех опытах применяют стеклянные колонны длиной 0,5 мм, зернециеадсорбента 0,20-0,31 мм, Пример 1. В таблице представлены хроматографические характеристики колонн (500 2 мм) в оптимальных з 11 режимах с предлагаемым адсорбентом и адсорбентом прототипа при содержании модификатора l ., где ГТС вЂ” графитированная термическая сажа, ТГ-10термическая сажа, IIM-15 — печная малоактивная сажа. .Кр — коэффициент разделения эфиров адипиновой кислоты (диметилового/монометилового); М -- число теоретических тарелок ио адипиновой кислоте на м набивки.

Из данных таблицы видно, что эффективность колонн с предлагаемыми адсорбентами увеличилась в 1,5-3,5 раза, селективность — в 1,5-3,2 раза. Это позволяет проводить прямое газохроматографическое определение полярных алифатических дикарбоновых кислот °

Пример 2. В 15 мл горячего диметилформамида в форфоровой чашке, помещенной на водяной бане, раство.— ряют 0,065 r (!,З от массы адсорбента ) 1,3,5-бензолтрикарбоновой кислоты. В этот раствор вносят 5 r адсорбента — термическую сажу ТГ-10, Растворитель (диметилформамид) упаривают на водяной бане до сыпучего состояния адсорбента и вакуумируют в вакуум-эксикаторе в течение 4 ч.

Из изготовленного адсорбента отбирают фракцию зернением 0,20-0,31 мм и ею заполняют стеклянную колонну..

На колонну длиной 0,7 м идет 1,4 г адсорбента, так что длина набивки составляет около 0,5 м. Приготовленную колонну. используют для разделения смеси адипиновой кислоты и ее метиловых эфиров. Разделение проводят при температуре 210 С и объемо I ной скорости газа-носителя (аргон)

25 мл/мин, Минимально определяемое количество адипиновой кислоты на этой колонне в 4 раза выше, чем для прототипа. Это позволяет применять полученные адсорбенты для хроматографического разделения промышленной смеси продуктов электрохимического синтеза себациновой кислоты. .Пример 3. Адсорбент и колонну .приготавливают аналогично примеру 2. Сажу ТГ-10 модифицируют 0,5Х

1,3,5-бензолтрикарбоновой кислоты.

Коэффициент разделения Кр диметилового и монометилового эфиров адипиновой кислоты для этой колонны 8,6, а число теоретических тарелок на

1 м длины равно 240 по адипиновой кислоте.

Пример 8. Колонку заполняют

0,63 г адсорбента, приготовленного по примеру 2. В качестве модифицирующего агента используют 1,3,5-бензол32228 4

П р и и е р 4. Адсорбент и колонну приготавливают аналогично примеру 2.Термическую сажу ТГ-10 модифицируют 4,9Х 1,3,5-бензотрикарбоновой кислоты. Разделение смеси проо, дуктов проводят при 210 С, скорости газа-носителя (аргон) 20 мл/мин.

Колонна поЗволяет с высокой селективностью разделять цис- и трансизомеры 1,4-.-циклогександикарбоновой кислоты. Коэффициент разделения Кр монои диметилового эфиров адипиновой кислоты 6,2, число теоретических тарелок колонны Й на 1 м длины равно

500 по адипиновой кислоте.

Пример 5, Колонна заполнена адсорбентом, приготовленным по примеру 2. В качестве модифицирующего агента используют 1,3,4-бензолтрикарбоновую кислоту, нанесенную на поверхность термической сажи ТГ-10 в количестве 1,36 .. Коэффициент разделения моно- и диметилового эфиров адипиновой кислоты 4,4, эффективность колонны составляет 100 теоретических тарелок на 1 м набивки по адипиновой кислоте.

Пример 6. Колонна заполнена адсорбентом, приготовленным по примеру 2. В качестве модифицирующе30

ro агента используют 1,2,4,5-бензолтетракарбоновую кислоту в качестве .1,4 от массы адсорбента — термиI ческой сажи ТГ-.10. При температуре термостата колонн 220 С, температуре испарителя 280 С, скорости газаносителя 20 мл/мин проводят раэделеление смеси янтарной, глутаровой и адипиновой кислот.

Пример 7. Колонну заполняют

40 0,67 г сажи марки ПМ-15, модифицированной 2 . 1,3,5-бензолтрикарбо-, новой кислоты по примеру 1: На колонне проводят разделение смеси адипиновой кислоты и ее моно- и диметио лового эфиров. При 200 С и скорости газа-носителя (аргон) 20 мл/мин происходит полное разделение всех компонентов за 16 мин. При этом коэф фициент разделения смеси монометилового и диметилового эфиров адипиновой кислоты равен 7, а число теоретических тарелок М на 1 м длины равно 130 по адипиновой кислоте.

1132228

Адсорбент сажа — 99Х, модификатор — 1X

Кр гтс+ Hooc so coon

С00Н

2,2 гтс+ноос тг- 1о+ноос so соон

2,3 б0

2,2

70 сооп тг — 1о+поос

3,7

110

5,7

230

4,4

100

3,2

280 ноос соон

П М-15+ Н00С

7,0

130 соон щПщу Заказ 9785/38 Тираж 822 По писное

В «а г..к, трикарбоновую кислоту в количестве

5Х нанесенную на термическую сажу

ТГ-10. При 210 G и скорости газао носителя 20 мл/мин проводят разделение смеси адипиновой кислоты с ее диметиловым эфирами, Коэффициент " раздел".ния (Кр ) ди- и монометилового эфиров составляет 2,3, а число теоретическчх тарелок по адипиновой . кислоте на 1 м набивки равно 90, Пример 9. Колонку заполняют

0,9 г сажи марки ТГ-10, модифицированной 6,0Х 1,3,5-бензолтрикарбоновой кислотой по способу описанноо му в примере 1. На колонке при 200 С и скорости газа-носителя (аргон}.

20 мл/мин проводят разделение смеси адипиновой кислоты и ее моно- и диметилового эфиров. Анализ этой смеси занимает 1! мин, но разделитель.ная способность уменьшается (Кр=1,!, эффективность И =90), соон тг — 1о+ноос соон соон т à — 10+ноос СООн сооп тг-1о+ноос сооп

Из приведенных примеров, видно, что увеличение модификатора больше

5Х приводит к низкой селективности сорбента (Кр =1,1) . При содержании модификатора меньше 0,5Х происходит необратимая сорбция органических кислот, .Таким образом, полученные адсорбенты позволяют осуществлять разделение свободных алифатических дикарбоновых кислот в смеси с их эфирами.

- При этом достигается высокая селективность (1(р=3-8) и эффективность (И=100-280) разделения, превышающие

15 известные значения по прототипу.

Кроме того, используемые в качестве адсорбентов-носителей сажи обладают более низкой себестоимостью и очень доступны, что позволяет расширить

20 возможности применения газоадсорб1ционного анализа высококипящих и полярных соединений.