Способ разделения в жидкостной хроматографии Советский патент 1984 года по МПК G01N31/08 

Изобретение относится к жидкостной хроматографии, а более конкретно к способам разделения в жидкостной хроматографии.

Известно, что эффективность разделения зависит от ряда параметров и в общем случае может быть выражена формулой Ван-Деемтера

Н А + B/V + CV,

где Н - высота эквивалентной теоретической тарелки} V - средняя скорость подвижной

фазы} А - член, связанный с размерами

частиц сорбента,

В - член, связанный с молекуляр ной диффузией, в подвижной ,фазе, С - член, связанный с массообменом.

Размывание в жидкостной хроматографии связано в основном с размером зерен сорбента и со скоростью массообмена. Вклад, обусловленный молекулярной диффузией, мал ввиду малой величины коэффициента диффузии в жидкостях.

Известен способ повышения эффективности колонок, заключакяцийся в уменьшении размера частиц, что позволяет существенно увеличить эффективность l .

Однако этот способ эффективен лишь до определенного уменьшения размера частиц (2-3(v, после чего увеличение эффективности не происходит. Кроме того, применение очень малых частиц усложняет упаковку кол нок и требует высокого давления для прокачивания элюента через колонку.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разделения при повышенной, температуре, включающий пропускание потока элюента через хроматографическую колон ку и периодическое введение пробы в поток элюента. Повышение температур позволяет снизить вязкость элюента и ускорить процесс массообмена, что приводит к повышению эффективности разделения 2 .

Однако эффективность колонок в известном способе зависит от температуры с повышением температуры эффективность для разных систем может как уменьшаться, так и увеличиваться. Во всех случаях .влияние изменения температуры на эффективЕ ост мало.. Повышение температуры разделения ухудшает селективность d v- ) Повышение температуры ограничивает круг вещества, используемых в качестве элюента, сравнительно высококипящими жидкостями, иначе раствори тель может вскипать. Способ требует

применения достаточно сложного аппаратурного оформления.

Целью изобретения является повыше ние эффективности без ухудшения остальных параметров разделения.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу разделения в жикостной хроматографии путем пропускания потока элюента через хроматографическую колонку и периодического ввда пробы в поток элюента, колонку в процессе разделения подвергают ультрзвуковой вибрации в .направлении, перпендикулярном продольной оси колонки причем частоту вибрации выбирают резонансной по отношению к используемому контуру и хроматографической системе. .

При наложении ультразвковой вибрации перпендикулярно продольной оси колонки наблюдаются следующие процессы.

Поперечное смещение частиц сорбента относительно протекающего потока элюента, что выравнивает концентрационный профиль потока. Выравнивание достигается за счет ускорения процесса массобмена при взаимном перемещении потока элюента и частиц сорбента. К спонтанному конвективноГ:1у поперечному смещению, происходящему из-за нерегулярной упаковки частиц, разных размеров зерен, завихрений потока при движении его между частицами, добавляется вынужденное поперечное смещение потока под влиянием колебаний частиц сорбента при вибрации. Все это вместе взятое приводит к уменьшению размывания и повы шению разделения.

При Нсшожении ультразвуковой вибрации может происходить уменьшение . мертвых объемов между частицами, улуч шение упаковки сорбента и в связи с этим повышение эффективности и улучшения разделения.

Может происходить также уменьше- ние внеколоночных мертвых объемов (мертвые объемы в штуцерах колонки и соединительных линиях). Это также значительно улучшает разделение.

Для реализации предлагаемого способа необходим легкодоступный ультразвуковой генератор небольшой мощности I

Пример. Заполненную колонку помещали в ультразвуковой генератор, работающий с частотой 12-40 кГц. В момент хроматографического анализа изучали влияние частоты колебания на эффективность разделения тестовой смеси. При частоте 12 кГц и ниже улучшения разделения не наблюдается. При повышении частоты до 40 кГц эффективность разделения от наложения ультразвуковой вибрации уменьшалась, но оставалась выше, чем эффективность разделения в исходном состоянии (т.е.

без вибрации)). Максимальное разделе;ние .(эффективность наблюдалась при частоте 18-20 кГц. Эта частота является резонансной по отнесению к используемому контуру и хроматографиЧеской системе.

В табл. 1 приведены результаты сравнения работы колонки в обычных условиях и с использованием предлагаемого способа. Колонки сравнивались по эффективности (ВЭТТ)К, по коэффициенту ассиметрии пика (AS). В работе использовалась стальная колонка 20 X 0,6 мм, заполненная силикагелем КСС-4, размер частиц 10 мм

В качестве модельной смеси использовали: нафталин; фенантрен, Р-терфенил, частота вибрации 1820 кГц (резонансная частота).

Заметное улучшение параметров коnoHoj наблюдается для сравнительно низкоэффективных.

При использовании предлагаемого способа эффективность увеличивается в 1,3-1,8 раза, улучшается также симметричность пика, оме того, возмозкно использование любого типа растворителей. Селективность разделения оставалась в ходе экспериментов постоянной.

Предлагаемый способ может быть .использован в комбинации с любыми другими методами повышения эффективности разделения - уменьшением размера частиц сорбента и повышением температуры колонок.

1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ В ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ путем пропускания потока элюента через хроматографическую колонку и периодического ввода пробы в поток элюента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, колонку в процессе разделения подвергают ультразвуковой вибрации. 2.Способ по п. 1, отлич ающ и и с я тем, что частоту вибрации выбирают резонансной по отношению к используемому контуру и хроматографической системе. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что вибрацию накладывают в направлении, перпендикулярном продольной оси колонки.

КСС-4 10-15

X 0,4

X 0,6

Silasorb 600 8-10

.

Плохое заполнение колонки,

2,4

1,8

3200

2408

2,6

8700

2,0

8400