Способ заполнения колонны в жидкостной и газовой хроматографии

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU, 1205011

gg 4 G 01 N 30/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21 ) 3671718/23-26 (22) 27.10.83 (46) 15.01.86, Бюл. У 2 (72) С.И, Дустов, Ю.Н. Кузнецов, Л.Д. Глазунова, С.А. Волков и К.И. Сакодынский (53) 543.544 (088.8) (56) Beck W., Halasz I. Preparative

НРЬС with particles between 10 и 40

pm. 2. Anal Chem. 1978, ч. 291, р. 340-348.

Современное состояние жидкостной хроматографии./Под ред. Дж. Кириланда, М.: Мир, 1974, с. 60. (54)(57)СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ КОЛОННЫ

В ЖИДКОСТНОЙ И ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ путем постепенной засыпки сорбента в колонну с одновременным его уплотнением, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности препаративных колонн в жидкостной хроматографии и колонн с пористыми полимерными сорбентами в газовой хроматографии, уплотнение сорбента осуществляют намагниченными металлическими шариками при их подъеме внутри колонны со скоростью 5-6 см/мин под действием внешнего синусоидального магнитного поля напряженностью 300400 А/см и частотой 40-60 Гц.

1205011

Нзобретение относится к области жидкостной и газовой хроматографии и может быть использовано для заполнения перпаративных колонн в жидкост .ной хроматографии и колонн с полимерными сорбентами в газовой хроматографии.

Цель изобретения — повышение эффективности препаративных колонн в жидкостной хроматографии и колонн с пористыми полимерными сорбентами в газовой хроматографии.

Пример 1. Стальную колонну диаметром 10 мм и длиной 25 см, входя щую в комплект жидкостного хроматографа, размещают внутри соленоида.

В колонну насыпают несколько шариков иэ магнитного железа диаметром 2 мм, после чего на катушку соленоида подают переменное напряжение, обеспечивающее действующее значение напряженности синусоидального магнитного поля 350 А/см, частотой 30 Гц, В колонну небольшими порциями подают сорбент силасорб-600 с размером частиц 30 мкм. По мере заполнения колонны сорбентом катушку соленоида постепенно поднимают к верхнему срезу колонны (скорость движения соленоида 5 см/мин). Общее время заполНения колонны. сорбентом составляет

5 мин. Заполненную колонну подсоединяют к систЕме хроматографа и через нее пропускают элюент: смесь гептана и хлористого метилена в отношении 70:30, При скорости подачи элюента 6 мл/мин дозируют смесь хлорбензол-нитробензол-бензонитрил.

Пики фиксируют УФ-детектором и по хроматограмме рассчитывают ВЭТТ по каждому соединению и отношение

ВЭТТ!д, где — средний диаметр час тиц сорбента. Это отношение, как видно из табл, 1, составляет 10-16.

Пример 2. Колонну, аналогичную примеру l, заполняют тем же сорбентом со скоростью 5 см/мин и с тем же действующим значением напряженности синусоидального магнитного поля, при этом частота магнитного поля 50 Гц, Эффективность колонны проверяют в условиях, аналогичных примеру 1, Как видно иэ табл. 1, отношение Н/J в этом случае 6-7,5.

Пример 3, Колонну, аналогичную примерам 1 и 2, заполняют тем же сорбентом с той же скоростью и с тем же действующим значением напряженности синусоидального магнитного поля, при этом частота магнитного поля 70 Гц, Отношение Н/с) составляет 17-22. Значения ВЭТТ, полученные в примерах 1-3, приведены в табл. 2, Пример 4, Колонну, аналогичную предыдущим примерам, заполняют тем же сорбентом с той же скоростью, при этом частота магнитного поля

50 Гц и действующее значение напряженности синусоидального магнитного поля 250 А/см. Отношение Н/cI .составляет 13-28, Пример 5. Колонну, аналогичную примеру 4, заполняют тем же сорбентом с той же скоростью и с той же частотой магнитного поля, при этом действующее значение напряженности синусоидального магнитного поля 500 А/см, Отношение Н/4 составляет 10-18. Эффективность колонны проверяли в условиях, аналогичных примерам 1-4.

Пример 6. Колонну, аналогичную предыдущим примерам, заполняют тем же сорбентом с действующим значением напряженности синусоидального магнитного поля 350 А/см и частотой

50 Гц, при этом скорость заполнения колонны 1 см/мин, Отношение Н/ сос" тавляет 9-17.

Пример 7. Колонну, аналогичную примеру 6, заполняют тем же сорбентом при тех же параметрах магнитного поля„ при этом скорость заполнения колонны 10 см/мин. Отношение

Н/с(составляет 8-11. Как видно иэ табл. 3, наиболее оптимальная скорость заполнения колонны 5-6 см/мин.

Пример 8, Колонну с внутренним диаметром 6 мм заполняют сорбентом, аналогичным примеру 6, при этом скорость заполнения колонны 3 см/мин, Отношение Н/d составляет 9-13, Пример 9. Колонну, аналогичную примеру 8, заполняют тем же сорбентом с теми же значениями параметров магнитного поля, при этом скорость заполнения колонны 6 см/мин, Отношение El/d составляет 6,7-7,9.

Пример 10. Колонну, аналогичную примерам 8-9„. заполняют тем же сорбентом с тем же значением параметров магнитного поля, при этом скорость заполнения колонны 10 см/мин. Отношение Н/ составляет 10-14, 1205011

В табл. 4 представлены значения

Н/g для примеров 8-10, Пример 11. Колонну, аналогичную примеру 1, заполняют тем же сорбентом с той же скоростью, при этом насадку уплотняют постукиванием по стенкам колонны металлическим стержнем. Эффективность колонны проверяют в условиях, аналогичных примеру 1, Отношение Н/Д для данного способа заполнения очень велико и превышает 20.

Пример 12, Колонну, аналогичную примеру 1, заполняют тем же сорбентом и с той же скоростью, при 15 этом насадку уплотняют вибратором (частота 50 Гц, амплитуда 5 мм), прикладываемым к боковой стенке колонны. Отношение Н/Д для этого метода превышает 8, 20

Значения ВЭТТ, измеренные в условиях уплотнения сорбента всеми методами, указанными в примерах 11-12, представлены в табл. 5.

Пример 13. Колонну хроматографа "Цвет-И 0 — образной формы длиной 0 5 м и внутренним диаметром

3 мм заполняют пористым полимерным сорбентом на основе полифенилхиноксалина с размером частиц 0,25-0,5 мм.

Сорбент засыпают в оба колена колонны поочередно и уплотняют металлическими шариками размером 2 мм в магнитном поле, аналогично примеру 2.

Заполненную колонну подсоединяют к газовой системе хроматографа "ЦветИ", При !00-200 С и расходе газа-носителя гелия 30 мл/мин в колонну дозируют смесь веществ, указанных в 40 табл, 6. Рассчитывают значения В3ТТ по каждому компоненту и критерии разделения по отдельным парам вещества, Эти значения приведены в табл. 6 и 7.

Пример 14. Колонну хроматографа "Цвет-И", аналогичную примеру

13, заполняют тем же сорбентом, что и в примере 13, но последний уплотняется вибратором, прикладываемым к боковой стенке колонны, аналогично примеру 12. Результаты измерения

ВЭТТ и К приведены в табл. 6 и 7., П р и м e p 15. Колонну, аналогичную примеру 1, заполняют тем же сорбентом и с той же скоростью, при этом действующее значение напряженности магнитного поля составляет

300 А/см, частота 40 Гц. Значение

Н/d составляет 7-8,8.

Пример 16. Колонна, сорбент и скорость заполнения аналогичны примеру 1, напряженность магнитного поля 300 А/см, частота 60 Гц. Значение Н/с! составляет 7,6-9,0.

Пример 17. Колонна, сорбент и скорость заполнения аналогичны примеру 1, напряженность магнитного поля 400 А/см, частота 40 Гц. Значение Н/Д составляет 7,5-8,0, Пример !8. Колонна, сорбент и скорость заполнения аналогичны примеру 1, напряженность магнитного поля 400 А/см, частота 60 Гц. Значение Н/Д составляет 6,9-9,5.

Значения ВЭТТ и отношения Н/ ( приведены в табл. 8.

Пример 19. Колонна, сорбент и скорость заполнения аналогичны примеру 13. Напряженность магнитного поля 300 А/см и частота 40 Гц. Значения Н приведены в табл. 9.

Пример 20. Все условия аналогичны примеру 19, но напряженность магнитного поля 300 А/см и частота

60 Гц. Значения Н причедены в табл. 9.

Пример 21. Все условия аналогичны примеру 19, но напряженность магнитного поля 300 А/см и частота

60 Гц. Значения Н приведены в табл. 9.

Пример 22. Все условия аналогичны примеру 19, но напряженность магнитного поля 400 А/см и частота 40 Гц. Значения Н приведеМл в табл. 9.

Пример 23, Все условия аналогичны примеру 19, но напряженность магнитного поля 400 А/см и частота 60 Гц. Значения Н приведены в табл, 9.

12050) 1

Таблица

Эффективность жидкостных колонн при действующем значении напряженности синусоидального магнитного поля 350 А/см

Вещество

Пример 3 (70 Гц) Пример 2 (50 Гц) Пример 1 (30 Гц) Н, мкм Н/d. Н, мкм Н/d Н, мкм H/d

510 17,0

669 22,3

504 16„8 227 7,5 600 ?0,0

Т а б л и ц а 2

Эффективность жидкостных колонн при частоте магнитного поля 50 Гц

Пример 4

I (250 А/см) 1

Пример 2 (350 А/см) Пример 5 (500 А/см) Вещество

Н, мкм I Н/д. !

Н, мкм Н/d H мкм

Н/с1

300

10,0

849 28,3 185

Хлорбензол

208

12,0

360

6,9

13,3

399

Нитробензол

17,8

534

7,5

26,0

227

780

Бензонитрил

Т а б л и ц а 3

Эффективность жидкостных колонн при различных скоростях упаковки (0 = 10 мм) Пример 7 (!0 см/мин) Пример 2 (5 см/мин) Пример 6 (1 см/мин) Вещество

Н, мкм (Н/Й

6,1

185

208 6,9

7,5

227

Бензонитрил

Таблица4

Пример 9 (6 см/мин) Пример 8 (3 см/мин) Пример 10 (10 см/мин) Вещество

Н, мкм Н/d Н, мкм

Н, мкм (Нй

Н/d

296 9,8 201

6,7 305 )0,1

7,8 422 14,0

Хлорбензол

Нитробензол

13,6 234

409

376 )2,5 239

7,9 402

13,4

Бензонитрил

Хлор бен зол

Нитробензол

Бензонитрил

Хлорбензол

Нитробензол

408 13,6 185 6,1

318 10 6 208 6,9

Н, мкм Н/d н„ мкм 1 Н/с1

525 17,5

402 13,4

273 9,1

309 10,3

333 11,1

240 8,0

1205011

Т а б л и ц а 5 — ---- — ---ч

Пример 2

Пример 12

Пример 1 1

Вещество

Н, мкм Н/d

Н, мкм Н/4

Н, MKM Н/d

185

6,1

Хлорбензол

6,9

208

Нитробензол

227

7,5

Бензонитрил

Т а б л и ц а 6

Эффективность газо-хроматографических колонн

ВЭТТ, мм, в примере

Вещество

13 14

100

Вода

2,10

4,03

10,5

12,8

5,90

7,60

9,60

14,4

Этилацетат

7,00

9,03

5,50

9,90

4,03

7,32

5,63

3,65

4,00

Бутиронитрил

5,04

4,31

5,43

Бутанол

Толуол

5,19

6,09

4,60

3,05

Уксусный альдегид

3,36

5,12

Уксусная кислота

Таблица 7

Степень разделения паров на газо-хроматографической колонне

Вещество

Температура колонны, С

Пример 13 Пример 14

К, К1

Вода

100

1,57

1,08

Метанол

Температура колонны, ОС

Иетилэтилкетон 150

Нитрометан

Пропионитрил

Уксусный альдегид

Метилпропилкетон 200

Нитрометан

699 23,3

697 23,2

700 23,3

255 8,5

250 8,3

250 8,3

1205011

Продолжение табл 7 ример 13 Пример 14

Вещество

1,5

2,36

Аммиак

Вода

0,84

1,26

150

Пропионитрил

0,77

0,83

Бутиронитрил

Пропионитрил

0,79

0,60

200

0,84

1,04

Т а б л и ц а 8

Эффективность при граничных значениях параметров в жидкостной хроматографии

Пример 16 Пример 17 Пример 18

Пример 15

Вещество

Н, мкм Н/d Н, мкм Н/d Н, мкм Н/d

Н, мкм Н/d.

229 7 6 224 7 5 206 6 9

257 8,5 235 7,8 271 9,0

272 9,0 241 8,0 287 9,5

Бензонитрил

Т а б л и ц а 9

Эффективность при граничных значениях параметров в газовой хроматографии

ВЭТТ, мм, в примере

19 20 21

Вещество

1З 22

331 451 450 435

Метилпропилкетон

3,03

3,65

3,8

4,02

4,11

3,92

Нитрометан

4,12

4,25

4,28

4,18

4,00

Бутиронитрил

Бутанол

Толуол

Уксусный альдегид

Пентан

Гептан

Бутиронитрил

Бензол

Толуол

Хлорбензол

Нитробензол

Температура колонны

211 7,0

246 8,2

264 8,8

4,31

5,19

3,05

4,35

5 34

3,21

4.51

5,42

3,30

4 40

5,39

3,39

4,34

5,31

3,19