Сорбент для газовой хроматографии и способ его получения Советский патент 1984 года по МПК G01N31/08 

Изобретение относится к газовой хроматографии, а именно к составу сорбента и способу его получения.

Сорбенты могут быть использованы для разделения природных газов, нефтяных попутных газов С. Gg ° местного определения углеводородных газов С, - С с воздухом, углеводородных газов нефтепереработки С ,- генераторного, коксового, водя кого и др. газов в научно-исследовательских учреждениях, на предприятиях газовой, нефтяной, химической промьшшенности, в производстве основКого органического синтеза,

Известен сорбент, представляющий собой твердьш диатомитовый носитель с нанесенными на поверхность-жидкой неподвижной фазой и мелкодисперсным адсорбентом 13.

Известен также сорбент, представляющий собой твердый диатомитовый носитель, покрытый мелкодисперсным адсорбентом 2.

Это могут быть молекулярные сита . СаА на целите-545, а также поверхностно-слойные сорбейты в газожидкостном варианте хроматографии. Эти сорбенты получают механическим встрйхиванием сухих адсорбентов с твердыми диатомитовыми носителями.

Сорбент может быть также получен путем смешивания мелкодисперсного адсорбента с твердым носителем и растворителем З.

Полученные таким образом сорбенты обладают недостаточной механической прочностью и ограниченной адсорбционной емкостью, так как при механическом встряхивании невозможно нанести более 20% адсорбента йа носитель,. , т, е. не более 16%, считая на общий сое- тав сорбента,

I

Целью изобретения является повышение механической прочности и адсорбционной емкости сорбента для газойой хроматографии.

Поставленная цель достигается тем, что в состав сорбента для газо.вой хроматографии, включающего мелко- дисперсньй адсорбент и твердый диатомитовый носитель, дополнительно вводят глинисный минерал в Na-форме, которым скрепляют поверхностный слой мелкодисперсных адсорбентов с поверхностью твердого носителя, и получают сорбент следующего состава, мас,%:

Мелкодисперсный а,.урбент3-27

:т;чнистый минерал в Na-форме 0,6-8 Твердый диатомитовый носитель Остальное При этом в качестве растворителя используют воду, которую йводят в количестве 1-1,4 объема от общего объема взятых компонентов, причем мелкодисперсный адсорбент и глинистый минерал диспергируют в воде с последующим нанесением суспензии на твердьм диатомитовый носитель и высушивают.

Для получения сорбента с повышенной механической прочностью и адсорб.дионной емкостью существенное значение имеют как его состав, так и способ прлучения,

При получении сорбента глинистый минерал добавляют в количестве 20 30%, считая на массу вводимого адсорбента. Количество глины зависит от массы адсорбента наносимого на твердый носитель. При нанесении до 20% адсорбента достаточно 4% глины, при увеличении количества адсорбента до 27% необходимо повысить количество глины до 8% для прочного закрепления слоя,

В качестве адсорбентов могут быть использованы молекулярные сита, окис алюминия, графитированная сажа, активированный уголь, сйлйкагель и др В качестве твердых носителей используются диатомитовые механически прочные носители: инертон, хроМосорбы,

хезасорб, порохром-1 и др. I .

Способ получения сорбента заключается в следующем.

Смешивают необходимые количества мелкодисперсногй адсорбента и глины, приливают дистиллированную воду до образования 10-20%-ной суспейзйи; затем добавляют твердый носитель в количестве 100-2,5 от массы адсорбента. Количество воды добавляют из расчета 1-1,4 объема от общего объема взятых компонентов.

При перемешивании и назревании на масляной или песчаной бане при 100-130 ° С упаривают воду. Сухой сорбент просеивают на ситах от пыпи.

Пример 1. 0,29 г зернением 2-5 мкм смешивают с 0,058 г Na-вермикулита, приливают 12 мл дистиллированной воды и при перемешивании суспензии добавляют 2,9 г хромосорба (W/12 см) зернением 0,25 0,31 мм. На песчаной бане при 100 120 °С и при перемешивании выпаривают воду. Сухой сорбент просеивают от пыли на ситах 0,20-0,31 мм. Количество отсеянного адсорбента меньше 0,001 г. Соотношение компонентов в сорбенте 1:2,2:10. Пример 2. 1,54г молекулярных сит СаА зернением 2-5 мкм смешивают с 0,31 г Ма-моитмориллонита, Предварительно суспендированного в 12 мл дистиллированной воды. При перемешивании суспензии вносят 7,7 г (vIO см) инертона зернения 0,250,31 мм. На песчаной бане при 100 120 ° С и при перемешивании выпаривают Боду. сорбент просеивают на ситах 0,20-0,31 мм. Количество от сева 0,035 г. Соотношение компоненто в в сорбенте 1:0,2:5. Пример 3. 1,14г активированного угля зернением 3-10 мкм смешивают с 0,34 г No -вермикулита, суспендированного в 10 мл дистиллированной водыо При перемешивании сус пензии добавляют 3,8 г (7 см) парохрома зернением 0,46-0,31 мм. Воду вьшаривают аналбгично примеру 1 и со бент просеивают на сите 0,3-0,5 мм. Количество отсева 0,137 г. Соотношение компонентов 1:0,3:3,3. Пример 4. О,62 г графитированной сажи с величиной частиц 1 мкм смешивают с 0,18 г Nc -монтмориЛлОни та, приливают 5 мл дистиллированной воды и при перемешивании вносят 1,56 г (3 см) хезасорба зернением 0,20-.0,31 мм. Дальнейшее аналогично примеру 1. Отсев 0,017 г. Соотношение компойентав 1:0,3:2,5. Пример 5. 0,029 г молекуляр ные сита NoX, зернение 2-5 мкм. 0,006 г Nrt-монтмориллонит. 2,9 г (4 см) инертон, зернение 0,25-0,31 мм. 5 мл воды. Сорбент готовят аналогично примеру 2. Соотношение компонентов 1:0,2: :100. Пример 6. 0,46 г NaX, зернение 2-5 мкм. 0,092 г Мя-монтмориллонит. .4,6 г (6 см) инертон, зернение 0,25-0,31 мм. 8 мл воды. Получение сорбента аналогично примеру 2. Отсев 0,01 г.Соотношение компонентов 1.:0,2:10. Пример 7. 1,42 г NaX, зернение 2-5 мкм. 0,28 г Nа-монтмориллонит. 7,1 г - инертон (/V/10 см). 12 мл воды. Получение аналогично примеру 2. Отсев 0,031 г. Соотношение компонентой 1:0,2:5. Пример 8, 2,46 г NaX, зернение 2-5 мкм, 0,74 г Not-вермикулита. 8,26,г (11 им) инертон, фракция 0,25-0,31 мм. 15 мл воды. Сорбент готовят аналогично примеру 2. Отсев 0,088 г. Соотношение компойентов 1:0,3:3,3. Пример 9. 1,44 МаХ, 0,43 г Na-монтмориллонита. 3,6 г (v 5 мл) инертон. 7мл воды. Получение аналогично примеру 2, Отсев 0,062 г. Соотношение компонентов 1:0,3:2,5 Для сравнения также готовят известные сорбенты обычным встряхиванием адсорбента и носителя в соотношениях, аналогичных приведенным примерах. 8табл, 1 приведены составы сорбентов, полученных предлагаемым способом в соответствии с примерами 1-9,

vO

00

1. Сорбент для газовой хроматографии, включающий твердый диатомитовый носитель, покрытый мелкодисперсным адсорбентом, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности и адсорбционной емкости, в него дополнительно введен глинистый минерал в Naформе при следующем соотношении ингредиентов, мае. %: Мелкодисперсный адсорбент3-27 Глинистый минерал в Na-форме 0,6-8 Твердый диатомитовый носитель Остальное 2. Способ получения сорбента для газовой хроматографии путем смешивания мелкодисперсного адсорбента и твердого диатомитового носителя с растворифелем, о тличаю. щийс я тем, что, с целью повьшгення механической прочности и адсорбционW ной емкости, в качестве растворителя используют воду, причем мелкодисперсный адсорбент и глинистый минерал диспергируют в воде с последующим нанесение суспензии на твердый носитель и высушивают, причем воду берут в количестве 1:1,4 объема от общего объема взятых компонентов. СП

1 CM

tN ГЧ

чО

Оч

.

г

Ы

h S и

n Л S с;

Е- о

vO

и

о

N

ж

9) Ю ft О

и

чО

чО

ГО r

оо

о оо

см

о

со

00

00

сг

ж о t- о. ш

1Л VO

fс

1

нS

сбЮ

I жft

соа

fd оо

О)о

Xо

Z SS

I

ftо

оft

СО

ч

о 00

ж о

ft о)

S

со оо

о

&

f-l

3 ш

ч t

ft S

ш о о

В табл. 2 приведены данные о механической прочности сорбентов, полученных предлагаемым и известными способами. Механическую прочность опре0,5 2,3 2,7 12

Предлагаемьй 5,4 20 21,9 84 Известный

Из табл. 2 видно, что механическая прочность сорбентов, полученных. предлагаемым способом, значительно выше (в среднем в 10 раз) по сравнению с известными сорбентами. Примеры 8 и 9 табл. 3 демонстрируют, что известньвч способом сорбенты С большим количеством адсорбента на поверхности носителя получить нельзя, так как адсорбент отсеивается на 3050% от первоначально взятого.

. В табл. 3 приведены данные, характеризующие возрастание адсорбционЗначение критерия разделения пропан-бутан по примерам

6,0

5,5

1,1 Таким образом, введение в состав сорбента глинистого минерала в биформе позволяет получить сорбенты, у которых адсорбированный слой закреплен на поверхности твердого носителя, что увеличивает механическую прочность сорбента и дает возможност широко изменять их адсорбционные свойства. Предлагаемые поверхностно- слойные сорбенты с относительно прос тым способом их получения могут быть широко внедрены в практику промьп1Шен ных предприятия, так как они обладают высокой эффективностью колонки, снижают температуру анализа, расшиUSsSi-7I- -.

деляют по проценту потерь мелкодисперсного адсорбента по отношению к первоначально взятому при просеивании в процессе его приготовления.

Таблица 2

0,20,2 2,23,6 4,3

4,4 1930 50

ной емкости сорбентов, полученных на основе молекулярных сит NaX и инертона (примеры 5-9) с увеличением количества адсорбента, нанесенного нв поверхность носителя. Адсорбционную емкость определяют по величине критерия разделения пропана и бутана.

Из табл. 3 видно, что предлагаемый способ позволяет нанести на носитель большее количество адсорбента и тем самым по йысить разделительную способность колонки и расширить область ее применения

Таблица 3

5,9

6,9

7,2 ряют область анализируемых соединений по сравнению с обычными сорбентами. В частности сорбент, содержащий 27% NaX, который может быть получен только предлагаемым способом, позволяет разделить углеводородные газы вместе с воздухом за один анализ при делении воздуха на кислород и азот. Для проведения такого анализа обычно используют 2 колонки с разными сорбентами или 2 хроматографа. Сорбент на основе СаА (27% СаА на инертоне) разделяет смесь газов широко распространенную в промьшлен110ности Hj, OjCH, CO и COj. Разделение осуществляется иа одной колонке при программировании температуры. В настоящее время для анализа этой смеси используются 2 хроматографические колонки: с молекудярнь1ми ситами СаА и активированным углем или 2 хроматографа. Таким образом, применение предлагаемых сорбентов сокращает время анализа, исключает использование второй колонки или второго хроматографа, что удешевляет анализ. Сорбенты на основе графитированной сажи, полученные предлагаемьтм способом, обладают механической проч10ностью в 7 раз большей, чем известные сорбенты. Это позволяет широко варьировать адсорбционной активностью сорбентов, что важно при анализе различных конденсированных систем (анализ терфенилов, нафталинов, бензпиринов и др.). В настоящее время внедрена методика определения примесей COj в воздухе при использовании предлагаемого сорбента на основе СаА. Разработана также методика определения микропримесей углеводороднЬпс газов (10 об./%) в воздухе .с использованием На hopoхроме-t.