Способ очистки органического вещества Советский патент 1992 года по МПК B01D7/00 

Изобретение относится к способам разделения, а более конкретно, к способам сублимационной очистки и может быть использовано для очистки органических веществ от различных примесей в лабораторных и промышленных условиях.

Известен способ очистки органического вещества сублимацией с конденсацией его паров на поверхности с линейным градиентом температуры.

Недостатком способа-прототипа является невысокая чистота конденсата и сравнительно малый выход наиболее чистого вещества.

Целью настоящего изобретения является повышение чистоты конденсата и увеличение выхода наиболее чистого вещества. Указанная цель достигается добавлением к очищаемому веществу адсорбента или смеси различных адсорбентов, взаимодействующих с примесями вещества.

Для достижения положительного эффекта адсорбенты должйы быть химически нейтральными к веществу, то есть основное вещество не должно претерпевать химических превращений в присутствии адсорбентов при заданных условиях процесса сублимации.

На фиг.1 показана хроматограмма исходного Дифенила Ч до очистки (цифрами на фиг.1 и фиг.З пронумерованы примеси); на фиг.2 - хроматограммы нечетных зон конденсата Дифенила после очистки способом-прототипом (а) и предлагаемым способом с добавлением двуокиси алюминия (б) и силикагеля (в),

Цифры у хррм атограмм на фиг,2 и фиг.4 - номера зон конденсата, разделявшегося по длине слоя на 6 равных частей. Зона 1 располагается в интервале максимальных температур конденсации. На фиг.З - хроматограммы конденсатов Дифенила для зоны 1 после очистки способом-прототипом (а) и предлагаемым способом с добавлением силикагеля (б), двуокиси алюминия (в) и их смеси (г): на фиг.4 - хроматогрзммы нечетных зон конденсатов Дифенила после очистки способом-прототипом (а) и с добавлением двуокиси алюминия (б) при одинаковой скорости и времени испарения, соответственно 140 и 5 ч.

СЛ

С

ч

00

ю ел ел

Для сравнения очищали сублимацией с конденсацией паров на поверхности с линейным градиентом температуры ароматический углеводород Дифенил (ДФ) квалификации ч без добавления адсорбента (по прототипу) в присутствии адсорбента и смеси из двух адсорбентов (по предлагаемому способу).1 - ,

Пример1.В кварцевую ампулу с внутренним диаметром 1,9 см загружалось исходное вещество ДФ без адсорбента (по прототипу) и с различными адсорбентами и их смесями. Зона загрузки 5 см (от запаянного конца ампулы). Масса ДФ и адсорбентов составляли - 1 г; при изготовлении смесей двух адсорбентов массы каждого из них равнялись 0,5 г. Исходные ДФ и его смеси с адсорбентами заливались 10 мл бензола и при интенсивном перемешивании в ультразвуковой ванне типа УМ-0,5 мощностью 2, Вт бензол полностью испарялся. .„. „

Ампула помещалась в медную трубку с внутренним диаметром 3,2 см, толщиной стенки 0,5 см и длиной 55 см, на одном конце которой размещен нагреватель, а на другом - холодильник (длина каждого из них 10 см).

Устройство надвигалось на ампулу, так чтобы очищаемое вещество находилось в зоне нагревателя, и при этом запаянный конец ампулы располагался в центре печи.

Поверхностью с линейным градиентом температуры служила внутренняя стенка ампулы на протяжении от конца зоны загрузки до начала холодильника.

Во всех случаях сублимации ДФ и его смесей с адсорбентами температура печи была 50±2° С; температура холодильника составляла 12±1° С. Величина градиента температуры - 0,7° С . Степень разряжения воздуха в ампуле - 10 мм рт.ст. Время сублимации - 5 ч.

ДФ без адсорбентов сублимировался в течение 3 ч, при температуре нагревателя 42 ±2° С - в течение 5 ч. В последнем случае скорость сублимации ДФ без адсорбента была равна скорости сублимации ДФ в смеси с двуокисью алюминия, а именно 140 мг-ч . При указанных условиях сублимировалось 80-85% ДФ.

После очистки слой конденсата разделяли на 6 равных частей (фракций). Нумерация зон 1-6 начинается со стороны испарителя. Наиболее чистое вещество - в зоне 6. Взвесив каждую из фракций и определив их примесный состав, получали распределение вещества па массе и примесному составу вдоль поверхности конденсации.

Весовой анализ фракций выполнялся на аналитических весах ПРА ТА13 (Польша) с точностью г.

Анализ примесей в веществе выполнялся методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) в обращенно-фазовом режиме на хроматографе ЛИКВОХРОМ 2010 (Венгрия) с ультрафиолетовым спектрофотометрическим

детектором 308/1. Результаты анализа регистрировались на самописце ТЗ 4620 (ЧСФР) и на ленте вычислительного интегратора С1-100А (ЧСФР). Относительные количества примесей сравнивались по

площадям или высотам их пиков на хрома- тограммах на уровне абсолютных значений мас.%. Анализы выполнялись на стеклянных хроматографических колонках с внутренним диаметром 3,3 и длиной 150мм.

заполненных фазой Сепарон СГХ С18 зернением 7 мкГИ (ЧСФР).

Элюэнтом служил раствор воды и ацетонитрила (1:4); скорость элюэнта - 0,5 мл при давлении в колонке 55 бар;

длина волны детектирования - 297 нМ на шкале 1 ед. поглощения света; скорость записи хроматограмм на ленте самописца - 0,6 см . Концентрация проб и их объем вводимый в хроматограф, составляли соответственно 5 мг-мл 1 и 20 мкл.

Исходный ДФ квалификации Ч содер-, жит не менее шести различных примесей (фиг.1).

Наибольшие трудности при очистке связаны с удалением примесей, близкими по своим физико-химическим свойствам к основному веществу, и поэтому располагающимися на хроматограмме возле пика основного вещества. Таковыми в нашем случае являются примеси 3 и 4. Последняя наиболее четко проявляется при выбранных условиях анализа. Оценка абсолютной концентрации примеси 4 путем сравнения высоты ее пика с высотой пика 1%-ного

раствора ДФ дает 2,5%.

Для корректности все ниже приведенные числовые оценки сравнения эффективности предлагаемого способа

относятся к примеси 4. Численные значения ее концентрации выражены высотой ее пика на хроматограммах в мм. За наиболее чистый ДФ условно принимаем такой, у которого высота пика примеси 4 не

превышает 2 мм.

Хроматограмма сублимата наиболее чистого ДФ в зоне 1, очищавшегося без адсорбента, с двумя различными адсорбентами и их смесью показана на чертеже,

из которых видно, что при сублимации ДФ с различными адсорбентами или их смесью общее количество различных примесей значительно меньше, чем при сублимации ДФ без адсорбента.

В табл.1 сравниваются количественные данные по чистоте конденсатов относительно примеси 4 в зонах конденсата для четырех различных адсорбентов, а также процентный состав зон по отношению к массам соответствующих конденсатов.

Из табл.1 видно, что применение адсорбентов уменьшает концентрацию примеси 4 почти во всех зонах и увеличивает выход наиболее чистого вещества. На чертежах показано, что концентрации и других примесей существенно понижаются при использовании адсорбентов.

Более наглядно сказанное следует из табл.2, в которой обобщены данные по при- месному и весовому составу конденсатов, полученных без адсорбенту и в присутствии различных адсорбентов.

Из табл.2 видно, что средняя концентрация примеси 4 в конденсатах в зависимо- сти от вида адсорбента уменьшается на 10- 35%. а выход наиболее чистого вещества увеличивается в 1,2-2,5 раза по сравнению с конденсатом, полученном при сублимации ДФ без адсорбента.

На чертеже видно, что наиболее чистый конденсат ДФ с учетом всех выявляемых его примесей получают при сублимации с добавлением к исходному ДФ смеси адсорбентов.

Способ позволяет очищать конденсаты веществ от примесей с различными физико- химическими свойствами, при этом чистота конденсата повышается на 10-35%, а выход наиболее чистого вещества увеличивается в 1,2-2,5 раза в зависимости от применяемых адсорбентов.

Формула изобретения Способ очистки органического вещества, включающий сублимацию вещества с конденсацией его паров на поверхности с линейным градиентом температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты конденсата и увеличения выхода наиболее чистого вещества, к очищаемому веществу добавляют адсорбент или смеси различных адсорбентов, взаимодействующих с примесями вещества.

Использование изобретения: повышение чистоты конденсата и выхода наиболее чистого вещества при добавлении адсорбента к исходному веществу. Еще больший эффект достигается при добавлении смеси двух и более адсорбентов. В конкретном случае очистки Дифенила Ч при добавлении нейтральной двуокиси алюминия или силикагелей чистота конденсата по примесям, близким по своим физико-химическим свойствам к основному веществу, повышается на 10-35%, а выход наиболее чистого вещества увеличивается в 1,,2-2,5 раза в зависимости от адсорбентов. А ил., 2 табл.

Таблица 1

Распределение примеси 4 (Сз) и массы (м) по зонам конденсата Дифенила Ч после его применения очистки сублимацией без адсорбента и в случае применения различных адсорбентов.

- Точность ± 1 мм. -Точность ±2%.

Таблица 2 i

Сравнение данных по чистоте и выходу наиболее чистого вещества Дефинила Ч, полученных при его сублимационной очистке без адсорбента и в случае применения различных адсорбентов

- Точность ±5%, - точность ±10%, - точность ±20

1 2 3,

Л-р-

02468 t.MUH Фиг. I.

ii

а)

Л О

a

8

сО CD

246 t,wuH 0246 t./лин 0246 t,MUH

С D

CD

I

0246 t./лин 0246 1,мин 0 2 46 t,MUH

I

2 4 6t, 024 6t,MUH 024 6t/«JH

Фиг. 2,

Q)

2 3

t i

0246 t,MUH

6)

3

« IJ

0246 t,MUH

W

0 2 Д 6 t,MUH

0246 t,MUH Фиг. 3.

A

I

СО

st

см о

I

СО

го

см о

X

0

fr м

$ wQodu goqg

X

i

СО

1Л

СМ

-

со

ч4- -ф

Сч

3

см QX

I

со

см

{3 iqgodu QOQg