Полимерный сорбент для газовой хроматографии

Полимерный сорбент для газовой хроматографии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистически к

Республик

< 741145 (61) Дополнительное н авт, сеид-ву— (22) Заявлено 0301.78 (21) 2564668/23 с присоединением заявки М(23) Приоритет—

Опубликовано 150680. Бюллетень 89 22

Дата опубликования описания 20. 06. 80 р1)м. к,.

G 01 N 31/08//

В 01 D 15/08

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 543.544 (088 . 8) г

Л. И. Панина, B. И. Боева, К. И. Сакодынский, Е ..А. Гукасова

С. Б. Макарова и С. П. Давтян (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПОЛИМЕРНЫЙ СОРБЕНТ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Изобретение относится к газовой хроматографии, а именно к разработке новых полимерных сорбентов.

Известны пористые полимерные сорбенты для газовой хроматографии, содержащие активные функциональные группы, в частности сорбенты íà ос-. нове стирола и дивинилбензола, на основе винильных производных пиридина, винилпирролидона и дивинилбензола, на основе полиимидов. Такие сорбенты обладают способностью к специфическим межмолекулярным взаимодействиям, что позволяет регулировать последовательность выхода компонентов из хроматографической колонки (1) и (2) .

Однако имеющийся набор специфических полимерных сорбентов недостаточен для обеспечения нужной последовательности элюирования компонентов при разделении сложных смесей, в силу недостаточной специ. :ичности имеющихся сорбентов.

Цель изобретения — поиск нового пористого полимерного сорбента для газовой хроматографии с повышенной специфичностью молекулярного взаимо ц ействия, способного разделять opra нические соединения с близкими темпе-! ратурами кипения. . Эта цель достигается применением макропористого сополимера бутилметакрилата (БМА) и триэтиленгликольдиметакрилата (ТГМ) в качестве сорбента для газовой хроматографии. Сополимер БМА и ТГМ и предлагаемый сорбент

10 на его основе является полифункциональнькч и содержит функциональные группы простого и сложного эфира. В связи с тем, что и моновинильнйй мономер (БМА) и сшивающий агент (ТГМ) содержат функциональные группы, их концентрация в данном сорбенте вькае.

Э то обуславливает повышен ную специфичность сорбента и проявляется в том, что индексы удерживания полярных соединений на предлагаемом сорбенте существенно выше, чем на сорбентах на основе сополимеров стирола и дивинилбензола (хромосорб 102) и чем на таких специфических сорбентах как выпускаемые за рубежом Порапак Т и Хромосорб 104.

На фиг. 1 приведены индексы удерживания ряда полярных соединений-индикаторов и хроматограмма их смеси, .предложенная Роршнайдером для харак741145 теристики специфичности неподвижных фаэ.

Иэ приведенных данных можно сделать вывод, что этанол (3 = 759). на предлагаемом сорбенте элюирует после ,гептана (Э 700), ацетонитрил (J = 828) и бензол (J = 893) элюируют после октана () = 800), нитрометан (J = 947) — после нонана (д = 900), пиридин («J 1060) элюирует после декана (3 = 1000) и эти индексы удерживания существенно выше, чем на хромрсорбе 104 и порапаке Т. На предлагаемом сорбенте могут быть успешно разделены соединения различных классов с близкими температурами кипения.

Это видно из табл. 2 °

Большие значения индексов удерживания альдегидов, кислот, спиртов, нитросоединений, кетонов свидетельствует о том, что удерживание на предлагаемом сорбенте зависит от величины дипольного момента молекул и от способности молекул к образованию водородных связей с поверхностью специфического сорбента.

Наиболее прочно удерживаются альдегиды, кислоты, спирты. Вода на данном сорбенте выходит после п-гептана.

Это позволяет использовать сорбент для определения примесей ряда легких органических соединений в воде.

Наблюдается также очень сильное удерживание ароматических соединений по сравнению с соответствующими насыщенными соединениями с равным числом атомов углерода в молекуле. Это связано с наличием в их молекуле легко поляризуемых (L-электронов (табл. 3) .

Применение сополимера .БМА и ТГМ в качестве сорбента для газовой хроматографии возможно благодаря особен— ностям его структуры; сополимер обладает развитой поверхностью — 20 м /г, большим суммарным объемом пор—

1,1 см /r, достаточно однородным расЭ пределением пор по радиусам, средним. радиусом пор 2000 A. Это макропористый сорбент.

Сорбент предлагается для разделения сложных смесей полярных и непо- лярных соединений, при этом эа счет специфических межмолекулярных взаимодействий обеспечивается, выход сначала неполярных соединений, а затем соединений средней и высокой полярности, что видно на примере разделения производных бензола (табл. 3 и фиг. 2) и соединений с возрастающими дипольными моментами.

Предлагаемый сорбент на основе БМА

3S и ТГМ получают суспензионной сополимеризацией БМА и ТГМ в присутствии инертного раэбавителя П-гептана в ви- бО де регулярных частиц сферической формы, которыми удобно заполнять гаэсхроматографические колонки. До настоящего времени макропористый сопслимер

EMA и ТГМ использовался в качестве носителя в гель-проникающей хроматографии для разделения олигомеров.

Предлагаемый сополимер используется в газовой хроматографии, отличающейся от гель-проникающей хроматографии самим принципом разделения. Если в гель-проникающей хроматографии, которая является разновидностью жидкостной хроматографии, разделение основано на ситовом действии полимера, то в газовой хроматографии разделение основано на различии в межмолекулярных взаимодействиях сорбат-сорбент. Если в гельпроникающей хроматографии сополимер действует подобно молекулярному ситу, разделяя (отсеивая) молекулы больших размеров, то в газовой хроматографии сополимер действует подобно пористому сорбенту, разделяя молекулы в зависимости от их способности к удерживанию на поверхности сополимера за счет ориентационных, индукционных взаимодействий типа водородной связи.

Применение предлагаемого сорбента для разделения органических соедине- ний с указанием условий разделения показано на фиг. 1, 2. На фиг. 1 представлена хроматограмма смеси соединений-индикаторов, где 1 — этанол, 2 — метилэтилкетон, 3 — бензол, 4 нитрометан, 5 — пиридин. Хроматограмма получена на хроматографе Цвет100 . Использовался детектор по теплопроводности, колонка 1 м х 3 мм при расходе газ-носителя Не 30 мл/мин, температура термостата колонок 100

На фиг. 2 приведена хроматограмма смеси производных бензола, где 1 гексан, 2 — гептан, 3 — бенэол, 4— толуол, 5 — этилбенэол, б — хлорбензол, 7 — нитробенэол.

Хроматограмма получена на хроматографе Цвет-100 . Использовался детектор по теплопроводности, колонка

1 м х 3 мм, при расходе газо-. носителя

Не 30 мл/мин, гексан и гептан анализировались в изотермическом режиме при температуре термостата колонок 100 С, а производные бенэола анализировались в режиме программирования от 100 С до

150ОС со скоростью программирования

26 С/мин.

Использование макропористого сопелимера бутилФетакрилата и триэтиленгликольдиметакрилата для газовой хроматографии .позволяет- разработать сорбент для гаэсжой хроматографии с повышенной специфичностью по сравнению с отечественными и зарубежными полимерными сорбентами. Он может применяться в химических лабораториях для анализа сложных смесей полярных и неполярных соединений и анализа водных сред, для разделения соединений с близкими температурами кипения, для регулирования последовательности выхода компонентов из хроматографичес.кой колонки.

741145

Таблица 1

Индексы удерживания соединений-индикаторов на

Хромосорбе 102, Хромосорбе 104, Порапаке Т и на .предлагаемом сорбенте

Этанол

425 690 570

759

Mетилэтилкетон

570 680 700 822

650 835 89)

510 935 715 947

Бензол

Нитрометан

705 1025 845 1060

Пиридин

Таблица 2

Разделение соединений с близкими температурами кипения на предлагаемом сорбенте

Сорбат

655

759

772

822

828

893

900

1,84

1,07

l,65

Муравьиная кислота

100,7

46 03 3,38 1 67

1080

Валериановый альдегид

86 ° 10

86,14

61 0

125,0

2,57

2,75

3,54

104 0

102,0

10lt2

114t0

9,82

10i10

4,92

l5 6

1385Метилпропилкетон

Нитрометан

Октан

900

947

800

Таблица 3

Индексы удерживания производных бензола на предлагаемом сорбенте

600,7 ll 9 0

700

13 7 0

98,5

100,2

Гептан

87,11 80,2 10,4 0

888

Бензол

Бутиламин

Эта нол

Э тил а це тат

Метилэтилкетон

Ацетонитрил

Бензол

Гептан

Вода

Вторбутиламин

Вторбутанол

77 8

78,4

77 15

79,6

81 6

80,2

98,5 .100,0

100,.0

99,5

73,14

46,10

88,11

80,0

41,0

78,11

100,2

1 80

73,14

74,10

9,48

3,23

6,97

8,10

4 15

10,40

13,70

1 84

9,40

8,74

1,40

l 70

1 р76

2,81

3,94

741145

Продолжение табл. 3

4 5 6

92,14 . 110,8

106,17 136,15

112,56 132,0

120,15 202,5

123,12 210,9

Ацетофенон

Нитробензол

Таблица 4

Индексы удерживания соединений с различными дипольными моментами

36,07 10,00 0 500

Пентан 72,1

Диэтиловый эфир 74, 12

Ацетон 58,0

Ацетонитрил 41,05

34,5

56,1

82,0

10,00 1,14 545

6,43 2,73 730

3,49 3,94 828

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Сакодынский К. И. и др. Полимерные сорбенты для молекулярной хроматографии, И., Наука, 1977, с. 28.

2. Там же с. 39-53 (прототип) .

Применение макропористого сополимера бутилметакрилата и триэтиленгликольдиметакрилата в качестве сорбента для газовой хроматографии.

Толуол

Этилбензол

Хлорбензол

12,4 0,37 988

14,1 0,59 1075

13,2 1,69 1125

14,10 3,00 1320

14,6 4,23 1570