Способ нанесения промежуточного слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной хроматографической колонки Советский патент 1982 года по МПК B01J47/02 

(5) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СЛОЯ СИЛЙКАГЕЛЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ КАПИЛЛЯРНОЙ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ КОЛОНКИ

1

Изобретение относится к капил. лярной хроматографии, а именно к способам нанесения промежуточного слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной хроматографической колонки и может быть использовано при изготовлении капиллярных колонок для газовой и жидкостной хроматографии.

Известен способ нанесения слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной колонки, заключающийся в пропускании суспензий измельченного адсорбента через колонку с последующим удалением растворителя со стенок колонки в токе инертного газа l.

Недостатками этого способа являются его длительность и трудоемкость.. .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ нанесения промежуточного слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной хроматографической колонки, включающий пропускание крем- нийсодержащего соединения в смеси с носителем через колонку с последующей сушкой образовавшегося слоя в токе инертного газа. По этону способу тщательно готовят суспен

,Q зию мелких частиц гидроксида кремния в хлороформе путем ультразвуковой обработки и затем под давлением пропускают ее через колонку, проду.вают инертным газом для удаts ления растворителя и окончательно , высушваот колонку с нанесенным на ее внутреннюю поверхность слоем в j токе инертного газа при 250-300c j

20 Недостатком этого способа является неоднородность покрытий (колебания по толщине слоя составляют 80-90 и более7, а также невозможность регулирования и) толщины. цель изобретения - повышение однородности промежуточного слоя и обеспечение возможности реГулирова ния его толщины. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу нанесения промежуточного слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной хроматографической колонки осуместв ляют промывание колонки водой, прО пускание через нее кремнийсодер-f жащего соединения, в качестве кото рогр испольэ уют четырехфтористыЙ кремний, в смеси с носителем, в качестве которого используют .инертный газ При ссадержании первого 30-70 I со скоростью 6т30 м/мин, npofWBKy колонки водой и последующую сушку 1р р эавэвшегося| слсз« в токе Иiilepт toro raзa:,, ;: ,., . . . - Технология способа состоит в. Следующем. Колонку, предварительно смоченную водой-, подключают .к устройству для Нанесения неподвижной фазы и пропускают через нее четЫрехфтористый кремний в смеси с инертным со скоростью 6-30 м/мйн. Образование силикагеля при контакте четырехфтористого кремний с водой протекает практически flrHOBeH но, обраЗУющийЬя слой характеризуется высокой однородностью , обусПбвленНой хорошей адгезией к Материалу колонки и равномерностью niepврначально нанесенной пленки воды. Чистота полученного после промывки водой слоя силикагеля значительно выше, чем слоя, сформированного известным способом, так как в таком слое отсутствуют примеси, содержащиеся обычно в силикагеле, применяе мом для получения суспензии. Ограничения концентрации газовой смеси и скорости ее пропускания через колонку устанавливаются .опытным путем, обеспечивая оптимальность , проведения процесса. Содержание четырехфтористого кремни-я в газовой смеси составляет . При содержании четырехфтористого кремния в газовой смеси менее 30% значительно замедляется процесс образования промежуточного .слоя и снижается однородность последнего по толщине, изгза уноси газовым потоком частиц воды, не ус певших вступить во взаимодействие 54 с четырехфтористым кремнием. При повышенном (более 70%7 содержании четырехфтористого кремния процесс нанесения теряет стабильность, возникает опасность неравномерности нанесения и забивки колонки. Скорость пропускания газовой смеси через колонку составляет 630 м/мин. При более высокой скорости пленка нанесенной воды разрушается. Нарушает сплошность полумаемого слоя силикагеля. При скорости пропускания смеси менее 6 м/мин увеличивается длительность процесса нанесения, снижается качеетво промежуточного слоя. После промывки водой до Нейтральной реакции колонку сушат при 250300 С или 110-150 С в зависии ости 9Т назначения полученных колонок Ссушку колонок, предназначенных для использования в газовой хроматографии, производят при температуре 250300 0, а колонки, предназначенные , для использования в жидкостной хроматографии, сушат при температуре 100-150 С, преимущественно при tlOizo c . Для увеличения толщины покрытия опбраци110 нанесения кремния повторяют вновь в том же режиме. П РИМ ер 1. В качестве исходной используют стеклянную капиллярную колонку длиной 50 м и внутренним диаметром 0,2 мм. Внутреннюю поверхность колонки смачивают, пропуская через колонку мл воды. Колонку присоединяют к устройству для нанесения неподвижной фазы. Устройство представляет собой герметически закрывающийся сосуд с ъемом 500 мл с отводами для присоединения линии инертного газа и капилляра. Давление на входе в Колонку.зависит от объема сосуда. Внутрь устройства помещают т фтористого натрия, 2 г тонкорастертого оксида кремния и дс)бавляют 5 мл концен трированной серной кислоты. В результате химической реакции Выделяется газообразный тетрафторид кремния, давление в устройстве составляет 0,1 МПа. Открывают линию инертного газа и повышают давление ё устройстве с инертного газа (. азота до 0,3 МПа, т.е. создают 30%-нуЮ концентрацию тетрафторида кремния в газовой смеси. При указанных условиях скорость движения газовой смеси через колонку составляет 6 м/мин. Визуально наблюдэ ют образование белого налета на стенках капилляра, границ которого перемещается по направлению движе|1ия газовой . Когда граница достигает выходного отверстия , процесс прекращают« Колонку промывают 50 мл воды и сушат в токе азота при температуре 275i; . Общее время нанесения промежуточного слоя в данном примере составляет около 20 мин.

При исследовании полученной колонки под микроскопом .установлено наличие сплошного промежуточного слоя силикагеля. Колонку. разламывают на Десять равных по длине участков, в образце каждого из участков определяют толщину промежуточного слоя. Средняя толщина промежуточного слоя составляет 20 мкм, колебания по толщине не превышают ±60.

При м ер 2. Промежуточный слой наносят по примеру 1 при объемна сосуда 300 мл. Давление тетрафторида кремния, составляющее 0,3 НПа, повышают добавлением азота до 0,4 МПа, т.е. создают 70%-ную .концентрацию тетрафторида кремния в смеси. При указанных условиях скорость движения газовой смеси через колонку составляет 8 м/мин. Длительность процесса формирования промежуточного слоя составляет 6 мин. Колонку прогшвают, сушат и исследуют по примеру 1. Общее время нанесения промежуточного слоя по данной методике составляет около 8 мин. Промежуточный слой оказался сплошным, средняя его толщина состааляет 30 мкм, колебания по толщине - t50

П р им е р 3. Проводят нанесение слоя силикагеля по примеру 2 при об1.еме сосуда 200 мл. Давление тетрафторида кремния, составляющее 0,4 НПа, повышают добавлением азота до 1,2 МПа создавая концентрацию тетрафтор1 а кремния 19 смеси. При указанных условиях cKof рость движения газовой смеси через колонку составляет 30 м/мин. Длительность процесса формирований про межуточного слоя составляет 2 иин, общее время нанесения слоя около k мин Зарегистрировано noiiSMeHMe сплошного про1межуточнс1го слоя средней толщины 15 мкм, колебания по тол щинесоставляют .

44635

Пример 4. Наносят слой сили кагеля по примеру 2 при объеме со-, суда 150 мл. Давление тетрафторида кремния, составляющее 0,5 МПа, повышают добавлением азота до 1,0 НПа, создавая концентрацию terрафторида кремния в смеси. Скорость движения газовой смеси через колонку составляет 20 м/мин, длительность

10 процесса формирования промежуточного слоя 3 мин, общее время нанесения слоя около 5 мин. Установлено получение сплошного слоя силикагеля средней толщины 30 мкм, колебания по толщине составляют -±20%.

Пример 5. Наносят слои силикагеля по примеру t, после промыв- ки колонки водой повторяют при тех же условиях пропускание газовой смеси. Общее время нанесения слоя составляетЮ мин. При исследовании ; установлено получение сплошного слой силикагеля средней толщины 50 мкд, колебания по толщине составляют 120|. 25 Пример 6.8 качестве исходной используют стеклянную капИллярную колонку длиной 7 м и внутрен- ним диаметгюм 60 мкм. Наносят на внутреннюю поверхность колонки поверхностный слой по примеру 4 эа исключением того, что колонку сушат при 139±10°С. Длительность процесса формирования промежуточного слоя составляет 10 мин, общее время на,ij несения слоя около 12 мин. Установ,« . ,

, пено получение сплошного слоя силикагеля средней толщины 10 мкм, колебания по толщине составляют ± 50%.,

Таким образом, предлагаемый споjfQ соб позволяет получить относительно равномерные покрытия Сколебанйя по толщине слоя находятся в пределах 26-60%) с регулируемой толщи- : ной как на капиллярных, та к и на микро-г 4S диаметром менее 1,00 мкм) хроматографическйх колонках.Процесс получения хардктери зуется простотой ипрот;екает в десятки раз бы.стрее,чем по известному способу.;

Технико-экономический Эффект f обусловлен упрощением и интенсификацией процесса нанесения промежуточного слоя, повышением его однородности, обеспечением возможности нанесенич слоя на внутреннюю поверхность микрокапиллярных колонок и возможностью регулирования ef/o

ТОЛЩИНЫ ,

Формула изобретения

1 -Способ нанесения промежуточного слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной хроматогра фической колонки, включающий пропускание кремнесодержащего соединения в смеси с носителем через колонку с последущей сушкой образовавшегося слоя в токе инертного газа отличающийся тем, что, с -целью повышения однородности проме)чуточного слоя и обеспеМени)ч возможности регулирования его толиИны, через колонку пропускают смесь четырехфтористого кремния и

инертного газа,а перед и после пропускания смеси колонку промывают водой.

2,Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что содержание четырехфтористого кремния в смеси с инертным газом составляет 30-70%.

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а. ю щ и и с я тем, что скорость пропускания газовой смеси через колонку составляет 6-30 м/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Chromatographla. 197, 7, 128.

2.Chronarographia. 1975, 8, (прототип).