СОРБЕНТ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ Российский патент 1999 года по МПК G01N30/48 B01J20/00 

Изобретение относится к сорбентам, применяемым в газовой хроматографии, и может быть использовано при анализе алканов, хлорорганических и ароматических углеводородов.

Известен сорбент, в котором на твердый носитель типа диатомита (диатомитовый кирпич, сферохром) или силикагель крупнопористый (силохром-2) нанесен мелкодисперсный цеолит типа CaA или MgA (ГОСТ 25559-82).

Сорбент позволяет анализировать примеси и рассчитывать содержание суммы н-алканов.

Данный сорбент непригоден для раздельного определения н-алканов.

Наиболее близким к заявляемому является сорбент (SU, 1107045, 1984), включающий твердый диатомитовый носитель, покрытый мелкодисперсным адсорбентом. С целью повышения механической прочности и адсорбционной емкости в него дополнительно введен глинистый минерал в Na-форме при следующем соотношении ингредиентов: мелкодисперсный адсорбент - 3-27%, глинистый минерал в Na-форме - 0,6-8 мас.%, твердый диатомитовый носитель - остальное. Сорбент может быть использован для разделения природных газов, нефтяных попутных газов C₁-C₆, совместного определения углеводородных газов C₁-C₆ с воздухом, углеводородных газов нефтепереработки C₁-C₇, генераторного, коксового, водяного и др. газов. Приготовление сорбента многостадийно (смешивание мелкодисперсного адсорбента с глинистым минералом, приготовление суспензии, смешение суспензии с твердым носителем, высушивание сорбента на масляной бане); сорбент включает дополнительный ингредиент (глинистый минерал в Na-форме).

Задачей изобретения является создание сорбента для хроматографии, пригодного для разделения и анализа ароматических углеводородов, алканов и хлорорганических соединений.

Поставленная задача решается тем, что сорбент для газовой хроматографии, включающий твердый носитель с нанесенным адсорбентом, в качестве адсорбента содержит ультрадисперсный порошок алюминия (УДПА) с размером частиц 35 - 240 нм и содержанием кислорода 9 - 10 мас.%.

В качестве твердого носителя сорбент содержит динохром-II при соотношении компонентов, мас.%: УДПА - 4,5-5,0; динохром-II - остальное.

В качестве твердого носителя сорбент содержит кварцевый порошок при соотношении компонентов мас.%: УДПА - 1,0 - 1,2; кварцевый порошок - остальное.

УДНА получают методом взрыва проводника (в качестве проводника используют алюминиевую проволоку диаметром 0,3 - 0,4 мм) в высоковольтном электрическом поле напряжением 25 - 30 кВ в среде инертного газа при избыточном давлении. Полученные при этом частицы пассивируют в среде инертного газа с малым содержанием кислорода.

УДПА представляет собой поверхностно окисленные частицы металлического алюминия размером 35 - 240 нм; пикнометрическая плотность порошка 2 - 3 г/см³, удельная поверхность 12 - 20 м²/г; содержание кислорода 5 - 6 мас.%, азота - не более 0,05 мас.%.

Выдерживанием порошка на воздухе достигают содержания кислорода в нем, равного 9 - 10 мас.% (стабилизация).

УДПА с содержанием кислорода 9-10 мас.% используют для приготовления сорбента.

Пример 1 приготовления сорбента.

В качестве твердого носителя в опыте используют кварцевый порошок (фракция 0,18-0,25 мм), промытый этиловым спиртом, дистиллированной водой и прокаленный при 600^oC в течение 2 ч. Удельная поверхность кварцевого порошка составляет 0,05 м²/г, насыпная плотность 1,1 г/см³.

В колбу помещают кварцевый порошок и УДПА при массовом соотношении 10:1. В течение 15 мин перемешивают содержимое колбы. Полученную смесь оставляют на сутки, а затем отсеивают на ситах 0,18-0,25 мм. Удельная поверхность полученного сорбента - 0,45 м²/г, количество нанесенного УДПА - 1,1 мас.%.

Пример 2 приготовления сорбента.

В качестве твердого носителя в опыте используют динохром-II (фракция 0,18-0,25 мм).

Удельная поверхность динохрома-II составляет 1,2 м²/г, насыпная плотность - 0,58 г/см³. В колбу помещают динохром-II и УДПА в массовом соотношении 10:1. В течение 15 мин перемешивают содержимое колбы. Полученную смесь оставляют на сутки, а затем отсеивают на ситах 0,18-0,25 мм. Удельная поверхность сорбента - 3,2 м²/г, количество нанесенного УДПА на динохроме-II 4,7 мас.%.

Осыпания УДПА не наблюдается как при повторном просеивании, так и при размещении его в колонке и перетаривании в мерную посуду.

Механическая прочность обеспечивается адгезивными, когезивными и диффузионными свойствами УДПА.

Приготовленные сорбенты использовали для анализа смесей органических соединений методом газовой хроматографии.

Анализ смесей осуществляли на хроматографе ЛХМ-8МД с детектором по теплопроводности. Длина колонки во всех опытах - 300 см, внутренний диаметр - 3 мм, объемная скорость газа-носителя (гелия) - 3,5 см³/мин, сила тока детектора - 120 мА.

Условия хроматографирования смесей сведены в таблицу, а полученные хроматограммы приведены на фиг. 1-9 соответственно.

Как следует из фиг. 1-7, на заявляемом сорбенте происходит разделение анализируемых смесей на компоненты:
фиг. 1: 1 - C₁₀H₂₂, 2 - C₁₁H₂₄, 3 - C₁₂H₂₆, 4 - C₁₃H₂₈, 5 - C₁₄H₃₀, 6 - C₁₅H₃₂, 7 - C₁₆H₃₄;
фиг. 2: 1 - неидентифицированный,
2 - углерод четыреххлористый,
3 - хлороформ,
4 - дихлорэтан;
фиг. 3: 1 - углерод четыреххлористый,
2 - бензол, 3 - толуол, 4 - декан;
фиг. 4: 1 - углерод четыреххлористый,
2 - хлороформ,
3 - дихлорэтан;
фиг. 5: 1 - углерод четыреххлористый,
2 - бензол,
3 - толуол,
декан не элюировался;
фиг. 6: 1 - углерод четыреххлористый,
2 - гексахлорбутадиен;
фиг. 7: 1 - C₁₀H₂₂, 2 - C₁₁H₂₄, 3 - C₁₂H₂₆, 4 - C₁₃H₂₈, 5 - C₁₄H₃₀, 6 - C₁₅H₃₂, C₁₆H₃₄ - не регистрируется (размыт).

Как следует из фиг. 8, на динохроме-II (без нанесенного на него УДПА) происходит разделение алканов, входящих в состав РЭД-1: 1 - C₁₀H₂₂, 2 - C₁₁H₂₄, 3 - C₁₂H₂₆, 4 - C₁₃H₂₈, 5 - C₁₄H₃₀, 6 - C₁₅H₃₂, 7 - C₁₆H₃₄, однако степень разделения пиков значительно меньше, чем на фиг. 1.

Как следует из фиг. 9, разделения алканов РЭД-1 на кварцевом порошке без нанесенного на него УДПА не происходит.

Были проведены также опыты по хроматографированию смесей, состав которых приведен в примерах 2, 3, 5, 6 таблицы, на сорбентах, представляющих собой только динохром-II или кварцевый порошок (без нанесенного на них УДПА).

Было обнаружено, что разделения смесей не происходит. На графиках - один широкий размытый пик. Графики не приведены.

Разделительная способность сорбентов сохраняется в течение длительного времени: время удерживания хлороформа и дихлорэтана практически не изменилось после полугодовой эксплуатации сорбентов при температуре до 280^oC.

Таким образом, полученные сорбенты обеспечивают разделение алканов, ароматических углеводородов и хлорорганических соединений, не требуют многостадийного приготовления и введения связующих ингредиентов.

Изобретение относится к сорбентам, применяемым в газовой хроматографии, и может быть использовано при анализе алканов, хлорорганических и ароматических углеводородов. Сорбент включает твердый носитель и нанесенный адсорбент - ультрадисперсный порошок алюминия (УДПА) с размером частиц 35-240 нм и содержанием кислорода 9-10 мас.%. В качестве твердого носителя сорбент содержит динохром-II при соотношении компонентов, мас.%: УДПА - 4,5-5,0; динохром-II - остальное, или кварцевый порошок при соотношении компонентов, мас.%: УДПА - 1,0-1,2; кварцевый порошок - остальное. Полученный сорбент обладает высокой разделительной способностью, сохраняющейся в течение длительного времени. 2 з.п.ф-лы, 1 табл., 9 ил.

1. Сорбент для газовой хроматографии, включающий твердый носитель с нанесенным адсорбентом, отличающийся тем, что в качестве адсорбента он содержит ультрадисперсный порошок алюминия с размером частиц 35 - 240 нм и содержанием кислорода 9 - 10 мас.%. 2. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого носителя он содержит динохром-II при соотношении компонентов, мас.%:
Ультрадисперсный порошок алюминия - 4,5 - 5,0
Динохром-II - Остальное
3. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого носителя он содержит кварцевый порошок при соотношении компонентов, мас.%:
Ультрадисперсный порошок алюминия - 1,0 - 1,2
Кварцевый порошок - Остальное