Хроматографическая колонка и способ ее изготовления Советский патент 1980 года по МПК G01N31/08 

(S) ХРОМАТОГРАФИЧЕСКАЯ КОЛОНКА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к хроматографии, точнее к устройству и способу изготовления хроматографических колонок.

Известна хроматографическая колонка, представляющая собой трубку с сорбентом l.

Однако эта колонка обладает малой эффективностью разделения смеси.

.Известна также хроматографическая колонка, представляющая собой стеклянный капилляр трубки, изготавливаекые путем вытягивания из разогретых до температуры размягчения стекла коротких трубок большего диаметра 2.

По сравнению с колонками, наполненными зерненным носителем, такие колонки обладают гораздо большей эффективностью, позволяют проводить анализ значительно быстрее и при более низкой температуре, что особенно взято при исследовании высококипящих соединений.

Однако работа с известными колонками предполагает использование для анализа очень малых количеств вещества, поскольку сорбционная емкость таких колонок незначительна. Например, при анализе жидкой пробы в колонку

требуется ввести объем ее не превышающий нескольких сотых долей микрометра, т.е. такой объем, который не может быть точно отмерен ни одним

5 из известных дозирующих устройств. Поэтому при присоединении колонки к испарителю хроматографа применяют специальное устройство, в котором проба анализируемого вещества делится на две части, причем меньшая

часть около 10%) водится в колонку, а большая (около 30%) сбрасывается в атмосферу.

Необходимость использования такого устройства усложняет работу с капиллярными колонками и отрицательно сказывается на результатах количественного анализа, так как весьма трудно определить с достаточной степенью

20 точности величину расщепления пробы н.а входе в колонку, особенно при анализе смеси веществ с различной летучестью.

Кроме того, эффективность колонки

25 повышается с уменьшением диаметра капилляра, но в хроматографических работах практически не Используются сверхтонкие (диаглетром в сотые доли мм) капиллярные колонки, что связано

30 с их крайней хрупкостью. Цель изобретения - повышение точ ности контроля расщепления потока подвижной фазы и упрощение эксплуата ции колонки. Поставленная цель достигается тем что внутри.стеклянного капилляра рас положен, по крайней мере, один стеклянный капилляр той же длины, но меньшего диаметра. При этом площадь поперечного сечения межкапиллярного пространства больше площадей поперечного сечения капилляров, расположенных внутри в 3-10 раз. Колонку присоединяют непосредстве но к у.злу ввода пробы хроматографа. Поскольку при постоянном давлении на входе скорость подвижной фазы в пространстве между внутренней поверхностью трубки-кожуха и внешними поверхностями капилляров во много раз выше, чем внутри капилляров, расщепление потока происходит непосредственно внутри колонки. Предлагаемую колонку изготавливаю следующим образом. В исходную стеклянную трубку вста ляют трубки меньшего диаметра, ис.ходя из указанного выше соотношения. Один из концов оолученной заготовки запаивают. Заготовку заправляют открытым концом в устройство для изготовления стеклянных капиллярных коло нок и вытягивают колонку до получени капилляра., Операция запаивания одного из концов заготовки необходима, поскольку установлено, что герметиза ция невытягиваемого конца заготовки препятствует сгииканию внутренних стенок капилляров при вытягивании колонки. На фиг. 1-4 изображены {в масштабе 1:65) поперечные сечения полученных по предлагаемому способу колонок с одним и тремя капиллярами в общем кожухе, где: на фиг. 1 --сечение колонки с одним капилляром и отношением эффективной площади попереч ного сечения межкапиллярного простра ства к площади поперечного сечения к пилляра 10:1; на фиг. 2 - сечение колонки с тремя капиллярами и отношением эффективной площади поперечного сечения межкапиллярного пространства к думме площадей поперечных сечений капилляров 10:1, на фиг. 3 - сечение ксслонки с одним капилляром и отношением глощади поперечного сечения меж капиллярного пространства к 1гпощали попере чного сечения капилляра 3:1, н фиг. 4 - сечение колонки с тремя капиллярами и отношением эффективной площади поперечного сечения межкапил лярного пространства к сумме площаде поперечных сечений капилляров 3:1. В примерах 1-6 описаны хроматогра мы смеси-нормальных углеводородов (октана, нонана и декана), полученные с помощью известной и предлагаемой колонок на газожидкостном хроматографе Хром-41. Пример. На фиг. 5 изображена хроматограмма смеси нормальных углеводородов, полученная на известной колонке длиной 30 м и внутренним диаметром 0,6 мм при следующих условиях: давление газа-носителя на входе 0,3 атм, температура в термостате , объем пробы 1 мкл, детектор ионизационно-пламенный, чувствительность прибора 1/20, колонка присоединена к узлу- ввода пробы через делитель потока. Цифрами обозначены пики: 1 - н-октан, 2 - н-нонан, 3 - н-декан, Ц р .и м е р 2. Для разделения той же смеси нормальных углеводородов на предлагаемых колонках оптимальными являются следующие условия: давление газа-носителя на входе 1,5 атм, температура в термостате 120 С. Остальные условия аналогичны примеру 1. На фиг. 6 изображена хроматограмма, полученная при этих условиях на той же колонке, что в примере 1, состоящая из одного пика. Примерз. На фиг. 7 изображена хроматограмма смеси нормальных углеводородов, полученная при условиях, описанных в примере 2 на предлагаемой колонке длиной 30 м, внутренним диаметром трубки-кожуха 0,8 мм без использования делителя потока. Число капилляров в трубке-кожухе 1, отношение площади эффективного сечения межкапиллярного пространства к площади поперечного сечения капилляра 3:1. Цифрами обозначены пики: 1 - пик, соответствующий смеси углеводородов, попавших в межкапиллярное пространство, 2 - н-октана, 3 - н-нонана, 4 - н-декана. Пример 4. На фиг. 8 изображена хроматограглма смеси нормальных углеводородов, полученная при условиях, аналогичных примеру 3, на предлагаемой колонке длиной 30 м, внутренним диаметром трубки-кожуха 0,8 мм. Число капилляров в трубке-кожухе 1, отношение площади эффективного сечения межкапиллярного пространства к площади поперечного сечения капилляра 10: 1. П р и м е р 5. На фиг. 9 изображена хроматограг4ма смеси углеводородов, полученная при условиях, аналогичных примеру 3, на предлагаемой колонке длиной 30 м, внутренним диаметром трубки-кожуха 0,8 мм. Число капилляров втрубке-кожухе 3, отношение площади эффективного сечения межкапиллярного пространства к сумме площадей поперечных сечений капилляров 3:1. Цифровое обозначение пиков в хроматограмме то же, что в примерах 3-4. П р и м е р 6. На фиг. 10 изображена хроматограмма смеси углеводородов, полученная аналогично примеру

3, на предлагаемой колонке длиной 30 м, внутренним диаметром трубкикожуха 0,8 мм. Число капилляров в .трубке-кожухе 3, отношение площади эффективного сече.ния г- ежкапиллярного пространства к площади поперечного сечения капилляра 10:1.

Цифровое обозначение пиков то же, что в примерах 3-5.

Хроматограммы, полученные- на предлагаемых колонках (фиг. 7-10), отличаются от Хроматограммы, полученной на известной колонке (фиг. 5), наличием дополнительного пика, обусловленного расщеплением потока т-аза-носителя,внутри колонки и разностью скоростей его движения в межкапиллярном пространстве и внутри капилляров

Сравнивая площадь этого пика и площади пиков веществ, вышедших из капилляров, можно точно рассчитать величину сброса на входе в колонку. По величине дополнительного пика можно также непосредственно в процессе работы оценить величину следующих за ним пиков и заранее установить нужную чувствительность прибора

Таким образом, предлагаемые колонки позволяют решить проблему ввода пробы в колонки без использования специальных устройств для деления потока при точной оценке количества, вещества, попадающего в капилляры. Благодаря нару;кному защитному кожуху обеспечивается возможность работы со сверхтонкими капиллярами, а также знчительно большая эффективность разделения. Подвижная фаза, выходящая из межкапиллярного пространства с большой скоростью, эффективно промывает внутренние полости детектора, сокращая время пребывания в них разделенных веществ, что позволяет значительно снизить требования к присоединению колонки к детектору.

Кроме того, поскольку потоки газаносителя расщепляются непосредственно внутри предлагаемых колонок, исключается попадание в атмосферу исследуемь5Х веществ, что значительно улучшает условия работы со стандартными хроматографическим - приборами.

изобретения

1.Хроматографическая колонка,

o представляющая собой стеклянный капилляр, отличающаяся тем, что, с- целью упрощения эксплуатации

и повышения точности контроля расщепления потока подвижной фазы, внутри

5 стеклянного капилляра расположен, по крайней мере, один стеклянный капилляр той же длины, но меньшего диаметра.

2.Колонка по п. 1, о т л и ч .:;0

ю щ а я с я тем, что площадь поперечного с.еченик межкапнллярного пространства больше сум .г площади поперечного сечения капкл.))з, расположенных внутри 3 3-10 раз,.

3.Способ изготовления хроматогра5фической колонки по пп. 1 и 2 путем нагрева стеклянной трубки до размягчения и вытягивания ее, о т л и ч аю щ и и с я тем, V.TO, nepe/j, нагревом и вытягиванием трубки з нее ястглЕля0ют трубки меньшего диаметра с соотношением площадей поперечиого сечения, которое указано в п. 2, запаивают нeвытягивae Iыe концы и затем проводят нагрев и втягивание трубок

5 до получения капилляров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.ГолтбертК. и др.Курс газовой хроматографии, М., 1967, с. 20-31.

0

2.Дейкстра Г. и др. Газовая хроматография, М. , ИИЛ. 1961, с. 62 (прототип).

фиг.З

фигЛ

1 г

4 .

(put.5.

AL

JUI

-,)

ZI

2/ г2миц.