Способ разделения и анализа смесей Советский патент 1976 года по МПК G01N31/08 

(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ И АНАЛИЗА СМЕСЕЙ

процессов колденсации и «спар-екия в неподвижном темлературном поле с отрицательным градиентом; другое отличие состоит в том, что для ускорения .временя разделения и анализа .в процессе (разделения .повышают темтературу колонки во .времени при ,со.храБении того же отрицательного градиента темлературы вдоль слоя, изменяют скорость потока во вр.емени и (или) вдоль колонки. Кроме того, .разделение осуществляют з тодвижиом температурном поле с отрицательным гр адиенто.м -при отсутствии поток-а газа-носителя.

На фиг. 1 дана принципиальная схема; на фиг. ,2 - схема распределения и форма выходной кр.ивой для разделения прехкомпонентной смеои; на фиг. 3 - форма выходной .кривой для разделения .пятиком.п.онентной смеси; на фиг. 4 и 5 - хромадистограммы разделения веществ с .разными функциональными группами.

iB предлагае|Мо.м способе как и в хроматографии, используют движение разделяемой смеси по слою твердого иперт.ного заполнителя (например, металлических или стеклянных шариков, песка и т. д.), вдоль которого осуществляют постоянный отрицательный прадиент темпсратуры, при этом, однако, отсутствует ка.кой-либо сорбент, процессы адсорбции и распределения осуществляют за счет различия коаффициептов .распре деле кия между ларом и разделяемой жидкостью. Другими словами в способе, согласно изобретению, разделе-ние является результатом многократHo.ro испарения и .конденсации компонентов смеси на слое инертного заполнителя .в температурном доле с отрицательным тем1перату.рным градиентом вдоль слоя.

.Препаративный вариант хромадистилляции наиболее рационально осуществить слеДУЮЩ.ИМ образом. В трубке / (см. фиг. 1) на ине/ртНЫЙ заполиител.ь (н.е обладающий адсорбционной или химической активностью) нанесена разделяемая смесь. Трубка находится при постоянной, .напр:им.ер, комнатной температуре. Трубка 2, в которой происходит разделение, находится при неиодв.ижном градиенте тем.пе|ратур, .который легко осуществить, поместив ее конец IB «риостат или используя ряд последовательно соединенных колонок, находящ.ихся .при 1разл.ичных тем.перат.урах. Через обе трубки продувают инертный газ (например, азот). На переднем крае движущейся п.олосы, в соответствии с за.ко.нами скоростей дв1иж.ения будет .возникать зона чистого, на.иболее л.етучего компонента, а на заднем фронте наименее летучего. В результате многоко.м-поне.нтная смесь делится на отдельные соприкасающиеся зоны, содержащие чистые компоненты и раснолож.енные в порядке убывания летучести чистых компонентов (ом. ф.иг. 2,а). Подобная картина реализуется в .вытеснительной хроматографи.и.

ОтлИЧие наст.о.ящего варианта хромадистилляции от вытеснительной хроматографии сводится к следующему.

В хромадистилляции .нет необходимости в вытесЕителе, так ка.к дистилляция отвечает предельно.му случаю .вогнутой изотермы, пра«ицы фронто.в являются достаточно резкими

5 (см. фиг. 2,6).

В отличие от газовой хроматографии количество неподвижной фазы (в нашбм случае ЖИ.ДКОСТИ в зонах) не задано и .выбирается системой так, чтобы .обеопечить разделение.

В рассматриваемом варианте хромадистилляции из условия постоянства скоростей движения границ зон Cigt const (здесь и - концентрация i-ro компонента в насыщенном .паРе, gi - кол.ичество грамм компонента в единице объема коло.нки i-й зоны) следует, что gi п.ропорциО|Нально с. Таким образом, .компоненты выделяются .из колонки .поочередно при давлениях сво.их насыщенных .паро.в и достаточно иметь на выходе ловушку при те.м0 пературе .несколько меньше температуры кон.ца разделительной колонки, чтобы получить комооненты в чистом виде. Градиент температур по колонке необходим для реализации многократности конденсации и испарения. В

5 качестве иллюстрации .показана .Х|ромадистограмма см.еси, содержащей три «омпонента- ге.ксан, гептан, октан (см. фиг. 2). Эти компоненты были нанесены на колонку с хромаTOHOiM L 8 см, ,2 см, разделительная колонка (стальная) см, d-Q,2 см заполнена металлич.ескими шарикам.и. Первая коло.н.ка находится при 20° С, также как и начало второй .колонки, конец которой находится при .

5 На фиг. 2 .В.ИДНЫ три зоны с резкими гра.ницами. Сравнение с высотами ступеней чистых компон.енто.в, а также хроматографи-ческий анализ проб из соответствующих зон показали, что первая зона содержит чистый

0 гексан, .примесь гептана менее 2%, .во второй зо.не содержится гептан с примесью гексана (около 1%), а в третьей октан с примесью гептана около 0,5%. На фиг. 3 показана аналогичная хромадистолрамма для

5 пятикомпонентшой смеси. Так .как на заполнитель наносится разделяемая жидкость, то производительность хромадистилляции может в сотни раз превышать производительность в препаративной Х1роматографни. В отличие от

0 дистилляции и препаративной хромато.праф.ии на колон.ка1х неболЬ|Ш.ой длины возможно получение чистых компонентов. .Преимущества использования предлагаемого .способа: высокая производительность .получения чистых веществ из многокомпонентной смеси .пр;И использовании малых длин слоя; отсутствие .необходимости использовать адсорбенты и специальные, дорогостоящие жидкие фазы для осуществленЕЯ процесса разделе.ния, можно

60 применять дешевые .инертные запол.нители; отсутствие необходим.ост1И очищать сорбенты или .неподвижные фазы от вредных примесей. Способ обладает большой технико-эконом.ической эффективн.остью ,пр« прим.енении его

65 в ряде отраслей промышленности (химической, -Нефтехимической, нефтяной геологии и т. п.).

Ф о.р м у л а изобретения

1.Способ разделения смесей .и анализа, осно.ванный на нанесении ,на инертный носитель в колонке разделяемой смеои ,и воздействии на нее газового потока и температуры, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности разделения, повышения частоты выделяемых веществ, повышения степени обогащения веществ, на колонку с носителем наносят такое количество разделяемой смеси, при котором сама анализируемая смесь служит неподвижной ф.азой и разделение осуществляют за счет процессов конденсации и испарения в неподвижном температурном поле с отрицательным градиентом.

2.С посаб по п. 1, о т л и ч а ю щ « и с я тем, что, с целью ускорения в,ремени разделения и анализа, в процессе разделения повышают температуру колонки во времени при сохр.ане.НИИ того же отрицательного градиента тем-, аературы вдоль 1слоя.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийс я тем, что, с целью ускорения времени анализа, изменяют око,рость потока во времени и (или) ВДОЛЬ колонки.

4.Способ ло пл. 1-3, отличающийс я тем, что, с целью увеличения производительности и ускоре11ия времени анализа, разделение осуществляют в подвижном температурном поле с отрицательным градиентом при отсутствии потока газа-носителя.

Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Златкис А., Преториус В. Препаративная газовая хроматография, М., Мир, 1974, стр. 9-58.,

2.Розен А. М., Теория разделения изотопов, М., Атомиздат, 1960, стр. 29.

3.Авт. свидетельство СССР №250538, М. Кл.О 01 N 31/08 1970 г. (прототип).

.--:-:У....-.-.-- :.-.:

,w

V

п

t.MUH 20 15

16

12

а 2

Г, + 2

Сб

NZ

J

fl.CM

16

Cb tfT

Ю

tj :i «

5 jc

i

S I

§ ч

N

Ъ

I

S

-;-§ -1

Iff

tN

ifi

I

6

2

Фиг 5