Способ жидкостной хроматографии и жидкостный хроматограф для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (lk)3000907

4r с ъ \, а (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 17.12.81 (2l ) 3365138/23 25 (5E)M. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

9 01 М 31/08

Гееударстееккый камнтет (23) Прнорнтет(53) УДК543.544 (088.8) Опубликовано 2 8.02.83 Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 28.02.83 по делен кжбретеккй н впрытий

А. С. Бочков, А. М. Воронцов, А. С. Канев, Я. А. Нуриев, E. А. Осгровидов, А. Б. Тевлин и Ю, А. Вейссерик (72) Авторы изобретения

Лениградское научно-производственное обьединение

Буревестник (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ И ЖИДКОСТНЫЙ

ХРОМАТОГРАФ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к химическому анализу, а точнее к жидкостной хроматографии.

Основным критерием, определяющим протекание разделительного процесса в хроматографии, служит разрешение, пропор-5 циональное величине известного критерия

"число теоретических тарелок".

Известен способ хроматографического разделения и устройство для его осушест- 10 вления, заключающийся в том, что в хромагографическую колонку подают подвижную фазу переменной концентрации, меняюшейся по заданной программе. Для реализации данного способа хроматографы снаб-1 жаются сложной аппаратурой: формирователями градиента, дополнительными насосами и смесителями 1 1 j .

Недостатком известных способа и уст

20 ройсгва является то, что улучшение разширения может бьггь достигнуто лишь для групп веществ, различных по какому-либо параметру (полярносгь, ионообменное по2 ведение), а для многих индивидуальных веществ повышение разрешения недостаточно.

Более прость& для реализации является способ хроматографического разделе ния с повышением разрешения, основанный на том, что программируют температуру хроматографической колонки в ходе анализа. Хроматографы, оснащенные программаторами температуры, не пригодны, Ъ для анализа многих термолабильных веществ (например, обьектов биоорганической химии).

Кроме того, зачастую повышение разрешения бывает недостаточным, так как изменение температурных условий при различных механизмах проведения хроматографического процесса неоднозначно влияет на процессы сорбции-десорбции вещества в колонке.

Наиболее близким к предлагаемому является способ заключающийся в том, что в разделительную колонку вводят пробу и промывают колонку программированным потоком подвижной фазы, например, 1000907

МОНОТОННО П ОВЫШЕНН ИЯ СКОРОСТЬ ПОТОКИ в ходе анализа.

Устройство для реализации вышеописанного способа содержит систему подачи программированного потока подВижной фа- 5 зы, узел ввода пробы и разделительную колонку, соединенные линиями гидравлических коммуникаций 21 .

Недостатком известных способа и устройства является невозможность достиже- »О ния высокого разрешения, поскольку необходимое увеличение скорости потока под-, вижной фазы приводит к увеличению перепада давлений ни колонке, которое является определяющим параметром в жидкостной хроматографии, так как может лимитировать скорость и разделительную способность-колонки.

Бель изобретения — улучшение разрешения в жидкостной хроматографии, т,е. повышение значения критерия "число теоретических тарелок", Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся во введении пробы в разделительную колонку с сорбенгом и промывании колонки программированным потоком подвижной фазы, s потоке подВижной фазы вызывают гидравлические пульсации, при этом период пульсаций не превосходит 30 времени затухания импульсов давления, вызванных пульсацией в разделительной колонке.

Для реализации способа в жидкостном хроматографе, включающем систему подачи программированного потока подвижной фазы, узел ввода пробы и разделительную колонку, соединенные линиями гидравлических коммуникаций, между системой подачи потока подвижной фазы и @» разделительной колонкой установлен генератор пульсаций, например прерыватель потока подвижной фазы.

На фиг. 1 изображен хроматограф

45 для реализации предлагемого способа; на фиг. 2 модель пористой среды хроматографической колонки.

Хроматограф включает в себя систему подачи программированного потока под-. вижной фазы, состоящую из расходного резервуара 1 и программируемой насосной системы 2. В гидравлической линии установлен генератор 3 пульсаций, выполненный в виде прерывагеля потока на основе электромагнитного клапана. B линию включен датчик 4 давления, узел

5 ввопа пробы, разпелигельная колонка 6 и петектор 7, например спекгрофотометр.

Устройство работиегследуюшим образом.

Посредством дозагора 5 в разделительную колонку 6 вводят пробу и промывают колонку потоком подвижной фазы, подаваемым из резервуара 1 насосной системой.

В потоке вызывают гидравлические пульсации, для чего приводят в действие генератор 3 пульсаций, например периодически прерывают поток, при этом период пульсаций не превосходит времени затуханий импульсов давления, вызванных пульсацией в разделительной системе.

Величину давления и уровень пульсаций измеряют с помощью датчика 4 давле— ния, а хроматографичеСКН разрешенные компоненты пробы регистрируют детекгором 7.

Пр и м е р . Приводят хроматографический анализ пробы, содержащей смесь бензола, толуола, нафталина и антраце— на (общее количество 2 - 1 0 г), растворенных в гексане. Разделение ведут в режиме адсорбционной хроматографии на хромагографе Du РОит -870 с колонкой диаметром 4, 6 мм, длиной 2 50 мм, заполненной сорбентом S» 1сс

- 100 (5 мкм). Подвижная фаза — гексан.

В гидравлическую линию между системой подачи подвижной фазы и колонкой включают прерыватель потока в виде запорного электромагнитного клапана. После ввода пробы дозатором промывают колонку потоком подвижной фазы с частотой гидравлических пульсаций равной 3 Гц, разделенные компоненты пробы детектируются фотоабсорбционным методом HB длине волны 250 нм. для сравнения проводят разделение по известному способу, не возбуждая пульсации в потоке подвижной фазы, Разрешение двух последних циклов (нафталина и антрацена), определяемое расстоянием между максимумами пиков (выражен— ным как разность времени удерживания) и шириной пиков у основания при подаче пульсирующего потока, улучшается за счет уменьшения ширины пиков при неизменных временах удерживания.

Количественную оценку сужения пиков проводят HB DGHoBBHHH критерия Й вЂ” числа теоретических тарелок, рассчитываемого по формуле ц К)2 где т. Π— время удерживания пика; а>-ширина пика.

1000007

Резуль-аты эксперимента приведейы в таблице (средние данные 7 экспериментов) .

Критерий Й при разделении по способу

Пик

Н афталина 10200 + 100

13450 + 100

Антрвцена 96000 + 150

12500 + 150

Из таблицы видно, что число теоретических тарелок увеличилось в 1,3 раза, что соответствует пропорциональному увеличению разрешения.

Таким образом, техническая эффектив20 нсагь предлагаемых способа и хромагографа заключается в улучшении разрешения.

Разрешвюшая способность в хроматографии непосредственно зависит от степени размывания пробы в колонке, определяемой многими факторами t 1 ) . В хорошо упакованной хромвтографической колонке, которая характеризуется коэффициентом заполнения (порозностью) 0,32 +

0,02 при теоритически максимально воз- Зй можном значении 0,259 для плогнейшей гексоганальной упаковки сферических зе- . рен, размыгие хромагографического пика лимигируегся, в основном условиями массопереноса, т. е. сгрукгорной порис- 55 той среды.

Известно, что пористую среду хроматографической колонки можно моделировать цепочкой ячеек с проточной и застойной зонами (фиг. 2). На фиг. 2 обоз- 4и1 начены следующие символы: 1 -обьемная скорость течения; P — - интенсивность обмена между проточной E и застойной 5 зонами ячейки; Ч -обьем элементарной ячейки; OL -доля застойных зон. 4S

Экспериментально показано, что форма хроматографического пика связана с объемной скоростью течения, от которой, в свою очередь, зависит доля застойных зон d.. При постоянной протяженности элементарной ячейки 1 и длине коленки Ь. сушествуег корелляционная зависимость

Ц о

1-d.-1- —. Резкое изменение обьемной е скорости потока, обусловленное ei o прерыванием и возобновлением, приводит к обратимому переходу части застойных зон в класс проточных. Таким образом, изменение g, достигаемое при гидравлическом ударе, сп особсгвует интенсификации мвссообмена в пористой среде, и, соответственно, прохождение гидравлического импульса через колонку приводит . к улучшению ее разделительных характе- . ристик. Все сказанное относится к колонкам для хроматографии высокого разрешения, упакованных механически прочными частицами сорбента при давлении упаковки, превосходящем значения рабочего давления, поскольку упаковка колонок для классической" хроматографии будет нарушена пульсируюшим потоком.

Максимальная эффективность воздействия на изменение d. может быть достигнута при частоте подачи импульсов давления, обеспечивающей s каждый момент времени прохождение фронта нарастания или спада импульса на колонке, т.е. период пульсаций не должен превышать времени затухания импульсов давления, вызванных пульсацией в разделительной колонке. Для хромагографических систем с высоким гидравлическим сопротивлением это время измеряется песятками-cîòíÿìa миллисекунп.

Технико-экономйческаяэффективность преплагаемого способа жидкостной хроматографии и хроматогрвфа для его осушест вления определилась в сравнении с базовым обьектом - промышленно освоенным жидкостным хроматогрвфом ХЕ-1307. Сумма экономического эффекта составляет

44,5 тыс. руб.

Формула изобретения

1. Способ жидкостной хроматографии, заключаюшийся во введении пробы в разделительную колонку с сорбентом и промывании колонки программированным потоком подвижной фазы, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью улучшения разрешения, вызывают гидравлические пульсации в потоке подвижной фазы, подаваемой в разделительную колонку с периодом, непревосходящим время затухания импульсов давления, вызваннь х пульсацией в разделительной колонке.

2. Жидкостный хроматограф для осушествления способа, включающий систему подачи программированного потока подвижной фазы, узел ввода пробы и разделительную колонку, соединенные линиями гидравлическй) коммуникаций, о т л и ч s ю— ш и и с я тем, что с целью улучшения разрешения, в линии гидравлической коммуникации между системой подачи потока

100Ì0 7 кой Я. Янака Т. 1. М., "Мир", 1978, с. 41-62. (f-<)

f — проточная зона.

Х вЂ” а тойная зона

Фиг.2

ВНИИПИ Заказ 1370/46 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 1

7 подвижной фазы и разделительной колон установлен генератор пульсаций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 2. Современное состояние жидкостной

1.. Жидкостная колоночная хроматогра- Ю хроматографии. Под ред. L1. Ж. Киркленфия. Под ред, 3. Дейла, К. Мацека, да, М,, Мир", 1974, с. 119 (прототип).