Полимерный сорбент для газовой хроматографии Советский патент 1980 года по МПК G01N31/08 B01D15/08 

1

Изобретение относится к газовой хроматографии, а именно к разработке новых полимерных сорбентов.

Известны пористые полимерные сорбенты для газовой хроматографии, содержащие активные функциональные группы, в частности сорбенты на основе стирала и дивинилбензола, на основе винильных производных пиридина, винилпирролидона и дивинилбензола, на основе полиимидов. Такие сорбенты обладают способностью к специфическим межмолекулярным взаимодействиям, что позволяет регулировать последовательнс5сть выхода компонентов из хроматографической колонки 1 и Т2).

Однако имеющийся набор специфических полимерных сорбентов недостаточен для обеспечения нужной последовательности элюирования компонентов при разделении сложных смесей, в силу недостаточной специфичности имеющихся сорбентов.

Цель изобретения - поиск нового пористого полимерного сорбента для газовой хроматографии с повышенной специфичностью молекулярного взаимо цействия, способного разделять орга нические соединения с близкими температурами кипения.

Эта цель достигается применением макропористого сополимера бутилметакрилата (БМА) и триэтиленгликольдиметакрилата (ТГМ) в качестве сорбента для газовой хроматографии. Сополимер БМА и ТГМ и предлагаелый сорбент на его основе является полифункцио10нальньм и содержит функциональные группы простого и сложного эфира. В связи с тем, что и моновинильный мономер (БМА) и сшивающий агент (ТГМ) содержат функциональные группы, их

15 концентрация в данном сорбенте вьаие. Это обуславливает повыленную специфичность сорбента и проявляезх:я в том, что индексы удерживания полярных соединений на предлагаемом сорбен20те существенно выше, чем на сорбентах на основе сополимеров стирола и дивинилбензола (хромосорб 102) и чем на таких специфических сорбентах как выпускаемые за рубежом Порапак Т и Хро25мосорб 104.

На фиг. 1 приведены индексы удерживания ряда полярных соединений-индикаторов и хроматограмма их смеси, -Предложенная Роршнайдером для характеристики специфичности неподвижных фа 3. Из приведенных данных -(иожно сделать вывод, что этанол ( Д 759) на предлагаемом сорбенте элюирует после ,гептана (3 700), ацетонитрил (3 828) и бензол (3 893) элюируют после октана (D 80.0), нитрометан (3 947) - после нонана (3 900), пиридин ( D 1060) элюирует после декана ( 3 1000)и эти индексы удерживания существенно выше, чем на хромрсорбе 104 и порапаке Т. На предлагаемом сорбенте могут быть успоино разделены соединения различных классов с близкими температурами кипения Это. видно из табл. 2. Большие значения индексов удерживания альдегидов, кислот, спиртов, нитросоединений, кетонов свидетельст вует о том, что удерживание на предлагаемом сорбенте зависит от величины дипольного момента молекул и от способности молекул к образованию водородных связей с поверхностью специфи ческого сорбента. Наиболее прочно удерживаются альдегиды, кислоты, спирты. Води на дан ном сорбенте выходит после h-гептана Это позволяет использовать сорбент для определения примесей ряда легких органических соединений в воде. Наблюдается также очень сильное удерживание ароматических соединений по сравнению с соответствующими насыщенными соединениями с равным числом атомов углерода в молекуле. Это связано с наличием в их молекуле легко поляризуемых Т-электронов (табл. 3). Применение сополимера БМА и ТГМ в качестве сорбента для газовой хроматографии возможно благодаря особенностям его структуры; сополимер обла дает развитой поверхностью - 20 большим суммарным объемов пор 1,1 cMVr, достаточно однородным рас пределением пор по радиусам, средним радиусом пор 2000 А. Это макропористый сорбент. Сорбент предлагается для разделе ния сложнйх смесей полярных и неполярных соединений, при этом за счет специфических межмолекулярных взаимо действий обеспечивается-ВЫХОД сначал неполярных соединений, а затем соеди нений средней и высокой полярности, что видно на примере разделения производных бензола (табл. 3 и фиг. 2) и соединений с возрастающими дипольными: моментами. . пt eдлaгaeмый сорбент на основе БМ и ТГМ получают суспензионной сополимеризацией БМА и ТГМ в присутствии инертного разбавителя II-гептана в в де регулярных частиц сферической фор мы, которыми удобно заполнять газохроматрграфические колонки. До насто щего времени макропористый сополимер БМА и ТГМ использовался в качестве носителя в гель-проникающей хроматографии дляразделения олигомеров. Предлагаемый сополимер используется в газовой хроматографии, отличающейся от гель-проникающей хроматографии самим принципом разделения. Если в гель-проникающей хроматографии, которая является разновидностью жидкостной хроматографии, разделение основано на ситовом действии полимера, то в газовой хроматографии разделение основано на различии в межмолекулярных взаимодействиях сорбат-сорбент. ксли в гельпроникающей хроматографии сополимер действует подобно молекулярному ситу, разделяя (отсеивая) молекулы больших размеров, то в газовой хроматографии сополимер действует подобно пористому сорбенту, разделяя молекулы в зависимости от их способности к удерживанию на поверхности сополимера за счет ориентационных, индукционных взаимодействий типа водородной связи. Применение предлагаемого сорбента для разделения органических соединеНИИ с указанием условий разделения показано на фиг. 1, 2. На фиг. 1 представлена хроматограмма смеси соединений-индикаторов, где 1 - этанол, 2 - метилэтилкетон, 3 - бензол, 4 нитрометан, 5 - пиридин. Хроматограмма получена на хроматографе Цвет100. Использовался детектор по теплопроводности, колонка 1 м X 3 мм при расходе газ-носителя Не 30 мл/мин, температура термостата колонок 100 На фиг. 2 приведена хроматограмма смеси производных бензола, где 1 гексан, 2 - гептан, 3 - бензол, 4 толуол, 5 - этилбензол, 6 - хлорбензол, 7 - нитробензол. Хроматограмма получена на хроматографе Цвет-100. Использовался детектор по теплопроводности, колонка 1 м X 3 мм, при расходе газо носителя Не 30 МП/мин, гексан и гептан анализировались в изотермическом режиме при температуре термостата колонок , а производные бензола анализировались в режиме программирования от до со скоростью программирования 26с/мин. Использование макропористого сопэлимера бутил етакрилата и триэтиленгликольдиметакрилат.а для газовой хроматографии .позволяет разработать сорбент для газовой хроматографии с повышейной специфичностью по сравнению с отечественными и зарубежными полимерными сорбентами. Он может применяться в химических лабораториях для-анализа сложных смесей полярных и неполярных соединений и-анализа водных сред/ для разделения соединений с близкими температурами кипения, для регулирования последовательности выхода компонентов из хроматографической колонки.

Индексы удерживания соединений-индикаторов на Хромосорбе 102, Хромосорбе 104, Порапаке Т и на предлагаемом сорбенте

Таблица 1

Этанол

Метилэтилкетон

Бензол

Нитрометан

Пиридин

Разделение соединений с близкими температурами кипения на предлагаемом сорбенте

Велериа новый

альдегид

Метнлпропилкетон Нитрометан Октан

Индексы удерживания производных бензола на предлагаемом

759

570

690

680

822 700

89

835

947

935

715

1060 845

025

Таблица2

86,109,822,571385

86,1410,102,75900

61,04,923,54947

125,015,6О800

Таблица 3

сорбенте

Индексы удерживания соединений с различными дипольными моментами Формула изобретения Применение макропористого сополимера, бутилметакрилата и триэтиленгликольдиметакрилата в качестве сорбента для газовой хроматографии.

Продолжение табл. 3

Таблица4

/IfЛЯ Фиг

to Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Сакодынский К. И, и др. Полимерные сорбенты для молекулярной хроматографии, М., Наука, 1977, с. 28. 2.Там же с. 39-53 (прототип).