Полимерный сорбент для газовой хроматографии Советский патент 1981 года по МПК G01N31/08 

I

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 собренты на основе винильных производных пиридина, вйнилпирролидона и дивинилбензола, сорбенты на основе аллиламина, стирола и дивинилбензола, акрилонитрила и дивинилбензола,наоснове полиимидов. Указанные сорбенты, содержащие активные функциональные группы, обладают способностью к специфическим межмолекулярным взаимодействиям Dj и 2.

Однако, указанные сорбенты являются сорбентами слабой и средней спе11ИФИЧНОСТИ, недостаточной в ряде случаев для обеспечения нужной последовательности элюирования разделяемых компонентов из хроматографимеской колонки.

Задача создания сорбентов с повышенной специфичностью молекулярного взаимодействия особенно важна при разделении сложных смесей органических соединений с близкими температурами кипения и с близкими молекулярными массами, а также при определении содержания примесей, например, в сточных водах и растворителях, когда необходимо, чтобы соединения, являющие10ся примесями, элюировали перед основным компонентом.

Предлагается применение в качестве сорбента для газовой хроматографии мак 5опористого сополимера стиро15ла и дивинилбензола, содержащего аминогруппы в бензольных кольцах.

До настоящего времени пористый сополимер стирола и дивинилбензола, содержащий аминогруппы в бензольных

20 кольцах сополимера, в газовой хроматографии не использовался. Этот сополимер применялся в качестве анионита в ионообменной /роматографии 3 Предлагаемый сорбент получают в г;1роцессе нитрования макропористого сопЬлимера и последующего восстанов ления NOfl-групп до МНя-групп. Нитрование пористого сополимера .осуществляется следующим образом. Макропористый сополимер стирола и дивинилбензола, предварительно зали тый дихлорэтаном, обрабатывают смес азотнокислого калия и концентрирова ной серной кислоты, взятых в соотно шениях 1:1:12 соответственно, при в течение 4-6 ч при постоянном перемешивании. Далее проводят восстановление полученного образца с привитыми NOn-группами смесью кристаллического хлористого олова и концентрированной соляной кислоты,, взятых в соотношениях 1:5:22 соответственно, при 108 С в течение 1620 ч при постоянном перемешивании. Полученный сополимер, предлагаемый в качестве сорбента для газовой хро матографии, получил название аминополисорб. По данным элементного ана лиза он содержит 9,1 азота и имеет обменную емкость по 0,1 н.НС k мэкв/г. Нитрование и последующее восстановление, сополимеров стирола и дивинилбензола придает получаемому со полимеру высокоспецифические свойст ва, существенно отличные от свойств исходного образца. Сорбент на основе макропористого сополимера стирола и дивинилбензола с аминогруппами, химически привитыми к бензольным кольцам сополимера (аминополисорб) ,содерй ит высокополярные первичные аминогруппы и является сорбентом М типа по классификации А.В.Киселева и обладает повышенной специфичностью молекулярного взаимодействия, т.е, способностью к дополнительным, помимо дисперсионного , взаимодействиям , Повышенная специфичность предлагаемого сорбе.нта проявляется, в частности, в том, что индексы удерживания полярных соединений на предлага-емом сорбенте существенно выше,чем на сорбентах на основе сополимеров стирола и дивинилбензола, например, на полисорбе-1 и на таких специфических сорбентах, как выпускаемые в СССР нитрополисорб и за рубеххом порапак Т, хромосорб 104, Это видно из табл,1, в которой привидены индексы удерживания ряда полярных соединений-индикаторов, предложенных Роршнайдером для характеристики специфичности неподвижных фаз, Таблица 1

432

584660

520 726

Для определения хроматографических характериигик предлагаемого сор690

ПВО

570

680

1195

700 835 1250 755

1300

715

935 1405 845 1025

бента используется колонка длиной 1 м, диаметром 3 мм, расход газаносителя гелия 30 мл/мин, температ ра колонки 150®С, в качестве детектора используется катарометр.

Интересным примером, свидетельст вующим о высокой специфичности преД латаемого сорбента, является удержи вание хлорзамещенных метана. На данном сорбенте, аминополисорбе, первым элюирует из колонки более тяжеSQ2it26

лый и более высококипящий СС1д , затем - СН2С12.И CHCl .

В табл.2 приведены относительные времена удерживания и индексы уДерt живания.хлорзамещенных метана по отношению к н-пентану.

Такой порядок элюирования не наблюдался раньше ни на одном из известных полимерных сорбентов.

Т а б ли ц ё 2

7

Продолжение табл. 3. 8 Продолжение табл. 38 ности элюирования компонентов, когдаГ углеводороды , являющиеся примесями, выходят из колонки перед основным компонентом, Зто повышает чувствительность определения примесей, в частности, углеводородов в муравьиной кислоте. На сорбентах, взятых для сравнения: полисорбе-1, нитрополисорбе и хромосорбе 104, порапаке Т, углеводороды элюируют одновременно или после муравьиной кислоты,что снижает чувствительность определения примесей. Указанные, свойства позволяют рекомендовать предложенный сорбент для разделения полярных и неполярных соединений, ароматических и соответствующий неароматических соединений, для разделения соединений с близкими физико-химическими свойствами, для определения примесей органических соединений в воде, растворителях., органических-кислотах, а также в среде ароматических углеводородов, пиридина, спиртов, которые часто используют для экстракции органических соединений из разных объектов. На фиг,1-3 показано применение предлагаемого сорбента для разделения органических соединений с указанием условий разделения. На фиг.1 представлена хроматограмма соединений разных классов с близкими температурами кипения, где 1 н-гептан, 2 - вода, 3 - н-пропанол, 4-пиридин; на фиг.2 - хроматограмма ароматических и неароматических углеводородов, где 1 - и-гексан, 2 - н-ге тан, 3 - н-октан, Ц - бензол, 5 - толуол, 6 - этилбензол,- на фиг.З - хроматограмма по определению примесей углеводородов муравьиной кислоте, где 1 - н-гептан, 2 - н-октан, 3 - н-нонан, 4 - н-декан, 5 - муравьи ная кислота. Хроматограммы получены на хроматографе ЛХМ-8МД. Применялись детектор по теплопроводности, колонка длиной 1 м, диаметром 3 мм, расход газа-носителя гелия 30 мл/мин; температура колонки 150°С. Итак, использование предложенного пористого полимерного сорбента сополимера стирола и дивинилбензола с аминогруппами, химически привитыми к бензольным кольцам сополимера, в газовой хроматографии имеет преимущества, так как позволяет разработать сорбент с повышенной специфичностью по сравнению с отечественными и зарубежными полимерными сорбентами . Он может применяться в химических лабораториях для анализа смесей полярных и неполярных соединений, анализа водных сред в решении задач охраны окружающей среды, для разделения соединений с близкими физикохимическими свойствами для регулирования последовательности элюирования компонентов из хроматографической колонки. Формула изобретения Применение .пористого сополимера стирола с дивинилбензолом, содержащего аминогруппы в бензольных кольuaXj в качестве сорбента для газовой хроматографии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Сакодынский К.И. и др. Полимерные сорбенты для газовой хроматографии. М., Наука, 1977, с.3953. 2.Авторское свидетельство СССР № 472133,G 01 N 31/08, 1975. 3.Ергожин Е.Е. Высокопроницаемые иониты. М., Наука, 1979, с.113 .(прототип),

tHJH

6

мин

Z& ЪО Ъ2 iHUH

2 26 Фиг.д