Способ изготовления поликапиллярной хроматографической колонки Советский патент 1991 года по МПК G01N30/02 

Изобретение относится к хроматографии, а именно к способам изготовления хроматографических колонок, и может быть использовано для изготовления высококо- эффективных хроматографических колонок для газовой и для жидкостной хроматографии.

Цель изобретения - повышение однородности проходных сечений каналов колонки.

На фиг. 1 изображен фрагмент торца пучка многогранных трубок, иллюстрирующий их типовую укладку; на фиг. 2 - схема изготовления многогранной трубки: а - сборка пучка стержней, подготовленная для размягчения и перетягивания с отсосом воздуха со стороны невытягиваемого конца пучка; б - заготовка - многогранная трубка, заполненная внутри технологическим веществом и вытравленным на месте пазов; на

фиг. 3 - схема перетяжки пучка многогранных трубок в поликапиллярную колонку и перетяжки технологических и основных стержней в многогранную трубку, заполненную технологическим веществом; на фиг. 4 - фрагмент торца поликапиллярной трубки, в которой все каналы группами (в каждом ряду) последовательно соединены между собой щелями; на фиг. 5 - а - хроматограммэ, полученная на колонке, в которой все каналы работают отдельно, т.е. не соединены между собой щелями; б - хроматограмма, полученная на колонке, в которой каналы соединены между собой щелями попарно;.в - хроматограмма, в которой каналы каждого ряда соединены между собой щелями.

На фиг. 1-4 приняты следующие обозначения: 1 - многогранные стержни, употребляемые для формирования оболочки, 2 - технологическое вещество1 3 - продольные

щели, образованный в сопряжения пазов на гранях соседних г/пю странных трубок; 4 - многогранные труПм;: Ь - крон- штейн ы-л оже ме нты, не п о л ь зу е м ы о дл л сборки пучка; 6 - стержни из основного материала; 7 -- стер/хин из .охкояошческого материала; 8 - червячный преп. - м-чг.имьй механизм для подачи пучка .; yp -v;;( Фо- странстио печи; 9 - пучок труОок пги . гер-ч- ней; 10 - вытяжной механизм: 11 поликапйллярная заготовка или MHOS странная трубка; 12 -термопечь для размягчения пучка; 13 - приводная муфтз-з.глоэт; 14 - оболочка колонки; 15 - -аняаы колонки,

Поликапиллярной колонке может Finn. придана практически любая и виде шестигранника (фиг. 4) ч ; .ид.; клэдр - та, треугольника; параллелограмма или однослойной ленты (полоски) п т г;.

Для сборки кf;;с гюли: ани.1 лярниго ну ;- ка, так и пучка стержней для пзгшоштенпл многогранной трубх : рекомендуется использовать единые унифицированные кронштейны-ложементы, равномерно распределяемые вдоль пучкэ и сынo/iненные с возможностью съема по мере вьпягипания. На фиг. 3 изображена схема, иллюстрирующая функциональную роль оок. /тожементов S5, По меро . : , ,-.; з жаровое пространство по-ч;. |.;|--они, /е-.:. последовательносиимаюм -я Сi- nov-;;r.i . . . обеспечивается Bocnponnfjii. . ч, i. , пучка и сохранение форм1 .ч.г п м :г;;.НИИ,

Пример 1. В соотвег;:,.,1-м-1 с г.реь/ гаемым способом в кроншенн,- ;-/южеми.;- тах 5 в шестигранный пучок (фиг. 2 ) уложено с образованием регулярной кжсз- тональной стру; туры 2000 стеклянных цилиндрических стержней длиной 1м диаметром 0,8 мм из технологическогг, (стекло Х-230) и основного (стекло С-87) материалов. Уклад .а произведена 7а:с, что сердцевину образуют стержни 7 ;TJ технологического материала, а по периферии уложено на двух верхних и противоположных двух нижних гранях три слоя стержней 6 из основного материала, а на бо1,опчх двух противоположных гранях по одному слою стержней 6 из основного материала. Кроме того, на этих гранях (в местах будущих пазов) десять стержней из основного материала заменены на десть (i-,,i каждую грань) стержней 7 из технологического материала. Затем пучок, собранный и скопленный о кронштейнах-ложементах Ь. был герметично вставлен в муфту-. - и г. помощью механизма 8 подачи медленно вдвигался п

R

О

;jpOL;oe пространство термопечи 12. Вытягивание производилось с помощью вцтяж- ного механизма 10, По мере погружения в

даровое пространство термопечи 12 крон- юейны-ложемепты 5 снимались. Во время псего процесса вытягивания через муфту- riaxtiaT 13 с помощью форвакуумного насоса производился отсос воздуха из межстерж- певых промежутков пучка. Полученные заготовки шестигранных трубок с поперечным размером 1 мм нарезались на метровые отрезки, после чего технологическое вещество п местах пазов растворялось путем кратковременного (5 мин) погружения отрезков в панну с 0.2 нормальным раствором соляной кислоты при 40е С. Контроль за процессом растворения производился визуально. В ре- 1.,тате пыли получены многогранные трубки, заполненные технологическим ве- 4CCTuovi и двумя пазами на противополож- 1-::.. ; гранях (фиг. 2 б), Аналогичным образом иыли изготовлены и шестигранные стержни

1 для образования оболочки 14 колонки. Для .-юго такое же количество стержней из ос- новного материала (стекло С-87) было уложено в те же кронштейны-ложементы 5 и перетянуты с отсосом в шестигранные стер:;ни тех же размеров, что и трубки. Трубки

.ар нЛ;Н:п.НЫМИ рЯДЗМИ (фИГ. 1) 6ЫЛИ уЛОЖб; ь .-. ..игранный поликапиллярный пучок

:,ч . ч;:;Г паЗЬ: СОС6ДНИХ трубок В ряду CQ: iji uu b друг с другом, образуя сквозные ,;1мдол1,н1..;е щели 3. По периферии всего I y c-vii укладывалось два слоя шестигранных .гержней 1 из основного материала, не- ооходикых для образования оболочки 14. СоПраиный таким образом пучок закреп- л,т-я и муфте-захват 13 и с выключенным отсосом перетягивался в исходную полика- :ти/ ллрпую заготовку с размером по двойной апофеме, равным 2,2 мм. Заготовки нарезались длиной 1м и из каналов (сквозь ооразованные щели) удалялось технологическое вещество путем прокачивания под давлением 0,2 нормального раствора втече- i-n-ie 80 мин при 40°С. В итоге была изготовлена поликапиллярная колонка длиной 1м и внутренним диаметром каналов, равным if мкм, в которой все каналы каждого ряда сопрягались между собой щелями шириной б мкм (фиг. 4), В колонку нанесена фаза 0-101 и разделена смесь нормальных углеводородов . Температура разделения 100°С, газ-носитель - аргон, скорость газа- ;юсигеля - 45 см /мин., детектор - пламенно-ионизационный. Время ввода пробы, равно 3 мс. Запись хроматограммы производилась в память ЦВМ, а затем воспроизводилась на графопостроителе. На фиг. 5 в

Эффективность колонки составила и : 20000 теоретических т«репок.

Пример 2. Аналогично колонке в примере 1 была изготовлена колонка, ч которой каналы сопрягались между собой ще- лями попарно. Для этого паз на шестигранной трубке выполнялся тех же размеров, но только на одной из граней. Трубки в полик.апиллярном пучке собирались попарно, т.е. пазами друг к другу, Хро- матограмма, полученная на этой колонке, представлена на фиг. 5 б. В отличие от параметров разделения первого примера время ввода пробы здесь составляло 7 мс, а скорость газа-носителя 120 см3/мин. Эф- фективность колонки составила п 4000 теоретических тарелок.

На фиг, 5 а для сравнения представлена хроматограмма, полученная на колонке тех же геометрических размеров и при тех же условиях, что и в примере 2, но в которой все канала изолированы. Эффективность такой колонки составляет всего п 200 теоретических тарелок.

Хроматографические свойства изготов- ленных колонок не имеют аналогов в традиционной хроматографии.

Формула изобретения

1.Способ изготовления поликапилляр- ной хроматографической колонки, включающий укладку трубок в пучок, герметизацию каналов, размягчение и вытягивание, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности проходных сечений каналов колонки, герметизацию проводят путем плотного заполнения kananoe трубок на всю длину пластичным при температуре размягчения технологическим веществом, впос- ледствие удаляемым, отличающимся от материала трубок своими физико-химическими свойствами, укладку трубок производят плотными параллельными рядами с образованием регулярной преимущественно гексагональной структуры укладки тру- бок в пучке, при вытягивании отсасывают воздух со стороны невытягиваемого конца пучка, после чего технологическое вещество удаляют из каналов, используя отличия его физико-химических свойств от материала трубок.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности колонки, перед сборкой пучка по крайней мере на одной из граней трубок выполняют сквозной с возможностью заполнения технологическим веществом продольный паз, а сборку трубок в пучок

осуществляют так, чтобы пазы на контакти-. рующих гранях соседних грубок сопрягались между собой, образуя продольную щель между каналами трубок, затем после размягчения и вытягивания технологический материал удаляют, используя отличия его физико-химических свойств от основного.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что все пазы на гранях трубок заполняют перед сборкой технологическим веществом, а при вытягивании отсасывают воздух со стороны, противоположной вытягиваемому концу пучка.

А. Способ по п. 2, отличающийся тем, что по крайней мере один паз в группе сопрягаемых между собой щелями каналов технологически веществом не заполняют, а после размягчения и вытягивания пучка технологический материал удаляют из щелей и каналов колонки через образованные сквозные отверстия.

5.Способ по пп. 1-4, отличающий- с я тем, что пучок собирают преимущественно из многогранных трубок с поперечным сечением в виде правильного шестиугольника, или правильного треугольника, или ромба с острым углом 60°, или прямоугольника.

6.Способ по пп. 1-5, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что для повышения прочности колонки по периметру пучка добавляют по крайней мере один ряд многогранных стержней из того же материала и преимущественно той же формы и размеров, что и трубки.

7.Способ по п. 1,отличающийся тем, что многогранные трубки изготавливают путем укладки в пучок одинаковых по исполнению стержней из технологического и основного материалов, при этом по периферии пучка укладывают стержни из основного материала, образующего впоследствие стенки трубки и каналы, а в сердцевину и на месте продольных сквозных пазов укладывают стержни из технологического материала, затем пучок размягчают и вытягивают, а технологический материал из пазов при необходимости удаляют, например, растворением в кислоте.

8.Способ по п. 7, отличающийся тем, что для изготовления многогранных трубок стержни из основного и технического материалов выполняют преимущественно в виде цилиндров, а при вытягивании производят отсос воздуха из промежутков между цилиндрическими стержнями со стороны, противоположной вытягиваемому концу пучка,

Изобретение относится к хроматографии, в частности к изготовлению поликапил- лярных хроматографических колонок. Целью изобретения является повышение однородности проходных сечений каналов колонки, Поликапиллярную колонку изготовляют путем укладывания трубок в пучок, их нагрева и вытягивания. При этом трубки заполняют технологическим веществом, пластичным при температуре размягчения трубок. Укладку проводят так, чтобы образовалась гексагональная структура в сечении, При вытягивании отсасывают воздух со стороны невытягиваемого вещества из трубок На одной из граней трубок выполняют паз, сопряженный с пазом на другой трубке. Сечение трубок может быть многогранным (например, шестиугольным). 7 з.п ф-лы, 5 ил

Фиг.I

,

ч

/22&ZX

8Z15C9L

а)

5)

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 Время,с

Фиг.5

II

12

16

12

16