Полимерный сорбент для газовой хроматографии

Полимерный сорбент для газовой хроматографии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Соцмвлнстнчесинк республик

О П И С А Н И Е (ii>89024>

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (5t)M. Кл.

6 01M 31Г08 (22) Заявлено 18. 04. 80 (2l) 2912317/23-25 с присоединением заявки М— я@р

СССР оо аелам нзебретенкй и еткрмткй (23) Приоритет

Опубликовано 15 12 81. Бюллетень М 46

Дата опубликования описания 15.12 81 (53) УДК 543 544 (088. 8 ) с

Л.И.Панина,Г.П.Терехова, К.И.Сакодынскнй, = х.,"." .. .- ..

О.Н.Власовская и С.Б.Макарова

1 ..,) (72) Авторы изобретемия (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 со1 держащие активные функциональные группы, в частности собренты на основе винильных производных пиридина, винилпирролидона и дивинилбензола, сорбенты на основе аллиламина, стирола и дивинилбензола, акрилонитрила и дивинилбензола, на основе полиимидов. Указанные сорбенты, содержа" щие активные функциональные группы, обладают способностью к специфическим межмолекулярным взаимодействиям Pl 1 и (2).

Однако, указанные сорбенты являют" ся сорбентами слабой и средней спеЦифичности, недостаточной в ряде слу- Э .чаев для обеспечения нужной последовательности элюирования разделяемых компонентов из хроматографической ко" лонки.

Задача создания сорбентов с повышенной специфичностью молекулярного взаимодействия особенно важна при разделении сложных смесей органических соединений с близкими температурами кипения и с близкими молекулярными массами, а также при определении содержания примесей, например, в сточных водах и растворителях, когда необходимо, чтобы соединения, являющиеся примесями, элюировали перед основным компонентом.

Предлагается применение в качестве сорбента для газовой хроматографии макропористого сополимера стирола и дивинилбензола, содержащего аминогруппы в бенэольных кольцах.

До настоящего времени пористый сополимер стирола и дивинилбензола, содержащий аминогруппы в бензольных кольцах сополимера, в газовой хроматографии не использовался. Этот сополимер применялся в качестве анионита в ионообменной, роматографии f3) .

890242 ва, существенно отличные от свойств исходного образца.

Сорбент на основе макропористого сополимера стирола и дивинилбензола с аминогруппами, химически привитыми к бензольным кольцам сополимера (аминополисорб),содержит высокополярные первичные аминогруппы и являю ется сорбентом 11 типа по классификаto ции А.В.Киселева и обладает повышенной специфичностью молекулярного взаимодействия, т.е. способностью к дополнительным, помимо дисперсионного, взаимодействиям.

Г д б,п и ц а 1

Индексы удерживания

Сорбат

Полисорб-1 Нитро- Хромополи- сорб сорб 104

Порапак Аминополисорб

610 690

432

1180

Этанол

570

Метилэтилкетон

584

780 680

735 835

770 935

900 1025

1195

700

660

1250

Бензол

Нитрометан

1300

715

520

1405

726

Пиридин

Предлагаемый сорбент получают в процессе нитрования макропористого сопЬлимера и последующего восстановления N0<-групп до NH -групп;

Нитрование пористого сополимера осуществляется следующим образом.

Иакропористый сополимер стирола и дивинилбензола, предварительно залитый дихлорэтаном, обрабатывают смесь азотнокислого калия и концентрирован ной серной кислоты, взятых в соотношениях 1: l:12 соответственно, при

;60 С в течение 4-6 ч при постоянном перемешивании. Далее проводят восстановление полученного образца с привитыми N0 -группами смесью крис. таллического хлористого олова и концентрированной соляной кислоты, взятых в соотношениях 1:5:22 соото ветственно, при 108 С в течение 1620 ч при постоянном перемешивании.

Полученный сополимер, предлагаемый в качестве сорбента для газовой хроматографии, получил название аминополисорб. По данным элементного анализа он содержит 9,14 азота и имеет обменную емкость по 0,1 н. НС1

4 мэкв/г.

Нитрование и последующее восстановление. сополимеров стирола и дивинилбензола придает получаемому со-. полимеру высокоспецифические свойстДля определения хроматографических характеристик предлагаемого сорПовышенная специфичность предлагаемого сорбента проявляется, в частности, B том, что индексы удерживания полярных соединений на предлагаемом сорбенте существенно выше,чем на сорбентах на основе сополимеров стирола и дивинилбензола, например, на полисорбе- 1 и на таких специфических сорбентах, как выпускаемые в СССР нитрополисорб и за рубежом— порапак Т, хромосорб 104.

Это видно из табл.1, в которой привидены индексы удерживания ряда полярных соединений-индикаторов, предложенных Роршнайдером для характеристики специфичности неподвижных фаз, бента используется колонка длиной

1 м, диаметром 3 мм, расход газаТаблица 2

Дипольный tg/tg н-пентана момент р, р нитропо- аминопо . лисорб лисорб

Индекс удерживания

Сорбат нитрополисорб аминополисорб

Хлористый метилен

1,62

615

985

2,, 2 3, 0

3,8 10, 5

1,06

Хлороформ

705

Четыреххлористый углерод

3,7 1,5

1,0 1,0

860

700.0 н-Пентан

500

500

На предлагаемом сорбенте, благо" даря его способности к специфическим взаимодействиям, могут быть успешно разделены соединения разных классов с близкими физико-химическими свой- ствами.

Так, в табл.3 представлены коэффициенты разделения и индексы удерживания органических соединений с близкими температурами кипения на аминополисорбе при t 150 С.

Т а б л и ц а 3

Продолжение табл. 3

1 2 I н-Октан 125,6

800 изо-Бутанол

108, 1

1260

10,2 трет-Бутанол

860

82,8 ц-Гексан

81,4

0,6

600

Индекс

45 удерживания

Темпера" тура кипения, С

Коэффи циент разделения

68,7 н-Гексан

Сорбат.

Нитрометан

1300 101,2

40,1

ЗФ н-Гептан

98,4

700

1150

57,0

Ацетон

Бензол 80,1 32,5 1258

11,5 н Гексан

600

68,7

540 ц-Гексан 81,4 н-Оропанол 97,8

1270

Этилбензол 136,0 22,4 1 365

22,9

98,4

700 н-Гептан

S 890242.

6 носителя гелия 30 мл/мин, температур- лый и более высококипящий С1 ра колонки 150ОС, в качестве детек" затем - СН С1 и СНС1 . тора используется катарометр. В табл.2 приведены относительные

Интересным примером, свидетельст- времена удерживания и индексы удер« вующим о высокой специФичности пред- В живания .хлорзамещенных метана по лагаемого сорбента, является удержи- отношению к н-пентану. вание хлорзамещенных метана. На дан- Такой порядок элюирования не ном сорбенте, аминополисорбе, пер- наблюдался раньше ни на одном из извым элюирует из колонки более тяже- вестных полимерных сорбентов.

890242

Продолжение табл. 4

Продолжение табл. 3

:z н-Бутанол 74;

1 1325

Уксусная кислота

3,6

68,4

800

118,2

Серный .эфир

74,1

1105 н-Октан, 125,6

Тетрагидрофуран 72, 985

83,0 ц-Гексен ц-Гексан

Пиридин

Бензол

1045

17,2

540

81,4 н-Пентан 72,1

500

115,5

2 9

1250 80, 1

1 180

100,0

Вода

13,7

98,4

700 н-Гептан

Ацетонитрил

81,6

1295

43,0

540 ц-Гексан 8 1,4

4. Иетилпропилкетон 85,0

19,7

600 н-Гексан 86,2

Зтилацетат

1265

88,1

25,2 н-Гексан 86,2

600

1,4-Диоксан

1390

88,1

52 7 н-Гексан 86,2

600

В табл.4 приведены коэффициенты М разделения и индексы удерживания органических соединений с близкими молекулярными массами на аминополио сорбе при t1 — — 150 С.

Таблица 4

Молеку- Коэффици- Индекс

Сорбат лярная ент разде удерживамасса ления ния 46

Большие значения индексов удерживания кетонов, спиртов, органических кислот, нитросоединений, нитрилов свидетельствуют о том, что удерживание на данном сорбенте зависит от величины дипольного момента молекул и от способности молекул к образованию водородных связей с поверхностью предлагаемого специфического сорбента. Высокая степень разделения пар нитрометан — циклогексан или ацетон - н-гексан свидетельствует о проявлении ориентационных взаимодействий в системе сорбат сорбент, а высокая степень разделения пар пропанол - н-гептан или уксусная кислота - н-октан — о проявлении взаимодействий типа водородных связей в системе сорбат — сорбент.

Такие значения коэффициентов разделения указанных соединений свидетельствуют Q перспективности использования предлагаемого сорбента в газовой хроматографии.

Из данных табл.3 и 4 следует так-, же, что предлагаемый сорбент с аминогруппами1 химически привитыми к бензольным кольцам сополимера, отличается высокой селективностью к непредельным и ароматическим соединениям, воде, спиртам, нитрилам, кетонам, органическим кислотам, нитросоединениям, к разделению геометрических изомеров, циклических и соответствующих ациклических соединений, при этом циклические соединения элюируют раньше соединений линейного строения, что .также отличает предлагаемый сорбент от других полимерных сорбентов.

Благодаря применению предлагаемого сорбента с повышенной специфичностью молекулярного взаимодействия удается достичь такой последовательности элюирования компонентов, когда углеводороды С -С„, являющиеся примесями, выходят из колонки перед основным компонентом, Это повышает чув ствительность определения примесей, в частности, углеводородов в муравьи ной кислоте. На сорбентах, взятых дл сравнения: полисорбе-1, нитрополисор бе и хромосорбе 104, порапаке Т, углеводороды С>-С„ элюируют одновремен но или после муравьиной кислоты,что снижает чувствительность определения примесей °

Указанные свойства позволяют реко мендовать предложенный сорбент для разделения полярных и неполярных соединений, ароматических и соответствующий неароматических соединений, для разделения соединений с близкими физико-химическими свойствами, для определения примесей органических соединений в воде, растворителях, органических кислотах, а также в среде ароматических углеводородов, пиридина, спиртов, которые часто используют для экстракции органических соединений из разных обьектов.

На фиг.i-3 показано применение предлагаемого сорбента для разделения органических соединений с указа нием условий разделения.

На фиг.1 представлена хроматограмма соединений разных классов с близкими температурами кипения, где 1

H ãåïòàí, 2 - вода, 3 — н-пропанол, 4-пиридин, на фиг.2 - хроматограмма ароматических и неароматических углеводородов, где 1 — н-гексан, 2 - н-гептан, 3 - н-октан, 4 - бенэол, 5 — толуол, 6 - этилбензол; на фиг.3 - хроматограмма по определению примесей углеводородов С С1 в муравьиной ки слоте, где 1 — н-гептан, 2 - н-октан, 3 — н-нонан, 4 - н-декан, 5 - муравьи- ная кислота. формула изобретения

Применение пористого сополимера стирола с дивинилбензолом, содержащего аминогруппы в бенэольных кольцах, в качестве сорбента для газовой хроматографии.

35 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сакодынский К.И. и др. Полимерные сорбенты для газовой хроматографии. М., "Наука", 1977, с.3949 53

2. Авторское свидетельство СССР

N 472133,С 01 N 31/08, 1975.

Ергожин Е.Е. Высокопроницаемые иониты. M., "Наука", 1979, с.113 (прототип).

890242 10

Хроматограммы получены на хроматографе ЛХМ-8МД. Применялись детек" тор по теплопроводности, колонка длиной 1 м, диаметром 3 мм, расход

5 газа-носителя гелия 30 мл/мин; тем" пература колонки 150О С. я Итак, использование предложенного пористого полимерного сорбентасополимера стирола и дивинилбензола Е с аминогруппами, химически привитыми к бензольным кольцам сополимера, в газовой хроматографии имеет преимущества, так как позволяет разработать сорбент с повышенной специфич 5 ностью по сравнению с отечественными и зарубежными полимерными сорбентами.

Он может применяться в химических лабораториях для анализа смесей по3© лярных и неполярных соединений, анализа водных сред в решении задач охраны окружающей среды, для разделения соединений с близкими физикохимическими свойствами для регулиро"

33 вания последовательности элюирования компонентов из хроматографической колонки.

890242

t нон

Щу23

Ъ

10960/71 Тйраж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,4

Составитель Г.Винокурова

Редактор О.Персиянцева Техред М. Надь Корректор Г. Огар