Способ заполнения газохроматографической капиллярной колонки твердым сорбентом Советский патент 1984 года по МПК G01N31/08 

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- бухты с капилляром 05,5-2 об/мик; щ и и с я тем, что высокочастотный нагрев ведут в диапазоне настот 13,,2 МГц при скорости вращения

1122970

температура капилляра внутри термостата поддерживают на 30-40 С вьше температуры КИПЕНИЯ растворителя.

1. СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ КАПИЛЛЯРНОЙ КОЛОНКИ ТВЕР.ЦЫМ СОРБЕНТОМ, по которому свежеЛриготовленным раствором сорбента заполняют капилляр, герметизируют один из его концов и постепенно подают капилляр с открытого конца при вращении бухты с капилляром в термостат при температуре выше температуры кипения растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нанесения слоя сорбента по длине капилляра, капилляр из диэлектрического материала заполняют насыщенным водным раствором неорганической соли, а перед вводом в термостат капилляр пропускают через зону высокочастотного нагрева. .

Изобретение относится к хроматографическим методам анализа в аналитической химии, а именно к способам эапопнения газохроматических капиллярнь х колонок твердым сорбентом и может быть использовано в газог-адсорбционной хроматографии для анализа сложных смесей.

Известен способ заполнения капиллярных колонок сорбентом путем образования на внутренней стенке капиллярной стеклянной колонки активного твердого адсорбента под действием химических агентов как кислыхj так и щелочных .

Образованный этим способом слой адсорбента термостабилен, однако возможности выбора химического состава получаемого адсорбента очень ограничены.

Известен также способ заполнения твердьии адсорбентом капиллярных хроматографических колонок, включающий предварительное приготовление устойчивой суспензда частиц твердого адсорбента вспециально подобранных смесях жидкостей, имеющих удельный вес, близкой к удельному весу адсорбента, введение суспензии в капиллярную колонку с дальнейшим, удалением жидкости нагреванием при постепенном вводе капилляра в термостат, нагретый вьппе температуры кипения растворителя I.2J .

Недостатком этого сгюсоба является ограничение набора веществ, пригодных для осаждения, в связи с трудностяйи подбора жидкости, в которой может образоваться устойчивая суспен ЗИН данного вещества.

.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ заполнения газохроматографической капшишрной.колонки твердым сорбентом.

в котором свежеприготовленным раствором сорбента заполняют капилляр, герметизируют один из его концов и постепенно подают капилляр с открытого конца при вращении бухты в термостат с температурой вьппе температуры кипения растворителя.

Капиллярную колонку заполняют 1-2%-HbD-j раствором жидкой фазы в органическом растворителе. Температуру термостата поддерживают на 1020 0 выше температуры кипения растворителя, причем открытый конец ка пилляра дополнительно нагревают на 30-40 С выше температуры кипения растворителя Этот способ дает удов летворительное -распределение на стенках колонки жидкой фазы, осажденной из органически)Го растворителя (з1 .

Известный способ не обеспечивает равномерного распределения на стенкак капиллярной колонки твердых сорбентов - неорганических солей при осаждении их из водных растворов, что значительно снижает эффективность колонки и ограничивает его применение,

Цель изобретения - повышение равномерности нанесения слоя сорбента п длине капилляра.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу заполнения газохроматической капиллярной колонки твердым сорбентом, по которому свежеприготовленным раствором сорбента заполняют капилляр, герметизируют один из его концов и постепенно подают капилляр с открытого конца при вращении бухты с капилляром в термостат при температуре вьппе температур кипения растворителя, капилляр из диэлектрического материала заполняют насьщенным водным раствором неорганической солк, а перед вводом в термостат капилляр пропускают через зону высокочастотного нагрева. Бысокочастотный нагрев ведут в диапазоне частот 13,5-27,2 МГц при скорости вращения бухты с капилляром 0,5 2 об/мин, а температуру капилляра внутри термостата поддерживают на 30-40 С выше температуры кипения растворителя. Капиллярную колонку заполняют водным раствором неорганической сол Использование водных растворов неор ганических солей значительно расширяет ассортимент адсорбентов по их химическому составу и позволяет пол чать высокоэффективные, термостабильные и стабильные во времени капиллярные колонки. Раствор целесообразно готовить близким к насьщенному для того, : чтобы при введении капилляра в зону высокочастотного нагрева происходил быстрое вьтадение соли, равномерное по всей длине капилляра, начиная с самого его края. , Экспериментально обнаружено что быстрый нагрев высокочастотным индуктором в диапазоне 13,5- 27,2 МГ приводит к очень быстрому и равномерному удалению воды из раствора и осаждению равномерного слоя соли на стенках капилляра, что не осущес вляется. известным способом. Нагрев при частотах менее 13,5 МГц приводи к очень.медленному испарению воды и частично неравномерному осаждению соли. Нагрев при частотах более 27,2 МГц приводит к очень быстрому удалению воды и может вызвать отложение неравномерно дисперсной соли и даже некоторое ее расплавление. Скорость вращения бухты капилляр при подаче в зону высокочастотного нагрева, а затем в термостат состав ляет 0,5-2 об/мин. Скорость вращени бухты больше 2 об/мин обусловливает слишком быстрое прохождение капилля ра через зону высокочастотного нагреза, что может привести к неполном удалению воды и ухудшению качества получаемой колонки. Уменьшение скорости вращения бухты меньше 0,5 об/ми возможно, но нецелесообразно,,так ка это удлиняет время изготовления колонки. В термостате поддерживают темпер туру бухты капилляра на .30-40 С вьш температуры кипения растворителя. Поддержание температуры не менее, ч на З0с Bbmie температуры кипения /04 растворителя Ггеобходимо для создания относительной влажности в капилляре, не большей, чем О,-4-0,5, что исключает возможность аграгации частиц соли. Поддерживание температуры более s чем на 40°С вьш1е температуры кипения растворителя возможно, но неэкономично и в этом нет необходимости. Предлагаемый способ заполнения капиллярных колонок .твердым сорбентом может быть применен только к таким колонкам, которые изготовлены из диэлектрических материалов, а именно стеклянным, .пластмассовым, тефлоновым и др, так как электропроводящие материалы обладают саморазогревом в высокочастотном электрическом поле. Пример 1 . Проводили .заполнение стеклянной газохроматической капиллярной колонки неорганической солью - хлористым рубидием. Нриготовля.ли водный раствор хлористого рубидия, близкий к насьш1енному, с содержанием 35 вес.% соли. Раствором заполняли свернутую в бухту стеклянную капиллярную колонку длинбй 14 м, диаметром 0,2 г-м. Капилляр пропускали через высокочастотный нагреватель с частотой 27,.2 КГц и мощностью 0,4 кЕт. Скорость вращения бухты 2 об/мин, температура термостата 14СГС, т.е. на 40 С выше температуры кипения растворителя. В результате получили колонку с равномерно осаж- деккым по всей ее длине твердым сорбентом. На заполненной солью колонке был проведен анализ контрольной смеси углеводородов, содержащих шесть атомов углерода в молекуле. Испытание проводили на хроматографе Цвет-129 с пламенно-ионизационным детектором. На фиг. 1 приведена хроматограмма разделяемой смеси, где 1 - циклогексан, 2 - циклогексен, 3 - 1,4-циклогексадиен и 4 - бензол. Разделение проводили при скорости газа-носителя (гелия) 2,5 мл/мин и температуре опыта . На фиг. 1 видно хорошее разделение компонентов смеси и высокая эффективность полученной по предлагаемым способам колонки. Осазкдение соли хлористого рубидия известным способом приводит к неравномерному осаждению соли и частичному ее выбросу. При анализе контрольной

смеси на колонке, полученной известным способом наблюдается сильное раз мьшание пиков и нет хорошего разделения пиков циклогексана и циклегексена, а также пиков 1,4-циклогексадиена и бензола.

Пример 2, Проводили заполнение стеклянной газохроматической капиллярной колонки нитратом калия. Приготовляли водный раствор нитрата калия, близкий к насыщенноьту, с CQ держанием 17 вес.% соли. Раствором заполняли свернутую в бузсту капиллярную колонку-длиной 22 м, диаметро 0,2 мм. Капилляр пропускали через высокочастотный индуктор с частотой 13,5 МГц. Скорость вращения бухты 0,5 об/мин, температура термостата 130 С, т.е. на выше температуры кипения растворителя. В результате получили колонку с равномерно осажденной по всей ее длине дисперсной солью.

На заполненной солью колонке был проведен анализ смеси трех углеводородов. На фиг. 2 приведена хроматограмма, гре 1 - циклогексан, 2 циклогексен и 3 - бензол. Скорость 1аза-носктеля (гелия) 2,6 мл/мин, температура опыта 150 С. На фиг. 2 видно хорошее разделение компонентов

смеси и высокая эффективность полученной колонки.

В колонке, приготовленной известным способом, наблюдается неравномерное осаждение нитрата калия. При анализе контрольной смеси на этой колонке не получено разделения пиков циклог ексана и цйклогексена.

Приведенными примерами не ограничиваются все возможные случаи реализации предлагаемого способа. Могут быть использованы любые другие соли, растворимые в воде, как с легкими, так и тяжелыми ионами, которые не могут быть осаждены на стенках капиллярной колонки какими-либо другими : способами. Предлагаемым способом могут быть заполнены не только стеклянные капклляры -но и любые другие, являющиеся Диэлектриками.

Таким образом, предлагаемый способ заполнения газохроматографичерки капиллярных колонок по сравнению с известным обеспечивает получение . высокоэффективных термостабильных и стабильных во времени капиллярных колонок с твердым сорбентом, что значительно увеличивает возможности их использования для газохроматографического анализа сложных смесей.