Способ хроматографического разделения смесей веществ

 

Изобретение относится к хроматографии и может найти применение для разделения веществ с различной температурой кипения. Целью изобретения является повышение эффективности разделения и расширение круга разделяемых веществ. Разделение смесей веществ достигается путем пропускания дозы в ламинарном потоке элюента через колонку и воздействия на поток периодически изменяющегося теплового поля в диапазоне от температуры конденсации наиболее низкокипящего компонента до температуры кипения наиболее-высококипящего компонента смеси, причем температуру изменяют по пилообразному закону. 2 ил.3 табл.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК

I (я)з 6 01 N 30/06

ГОСУДАРСТВЕI+IhIA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4662608/25 (22) 17,03.89 (46) 23.09.91. Бюл. N. 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт хроматографии (72) Е. Б. Шмидель, В. Н. Хохлов, С. С. Калинин и М. А. Максимычева(53) 543.544(088.8) (56) Vlckrey Т. Magnetic field-flow—

fractionatlon. $ер. Scl. Technol, 15, 1980, 1297.

Glddlngs G. Theoretical and experimental

characterlsation of flow field-flowfractIonatlon. Amal. chem, 48, 1976, 1126, (54) СПОСОБ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО

РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к хроматографии и может найти применение для разделения реакционноспособных веществ с различными температурами кипения.

Цель изобретения — повышение эффективности разделения и расширение круга разделяемых веществ.

Способ реализуют следующим образом.

При периодическом пилообразном изменении температуры колонки и одновременном пропускании через нее элюента и дозы анализируемой смеси наиболее низкокипящий компонент смеси постоянно находится в парообразном состоянии, и его скорость движения вдоль колонки практически равна скорости элюента. а наиболее высококипящий компонент. постоянно в конденсированном состоянии, поэтому его линейная . скорость вдоль колонки близка к нулю. Компоненты с промежуточными температурами кипения имеют тем меньшую эффективную линейную скорость перемещения вдоль ко„„5Q;„, 1679363 А1 (57) Изобретение относится к хроматографии и может найти применение для разделения веществ с различной температурой кипения. Целью изобретения является повышение эффективности разделения и расширение круга разделяемых. веществ.

Разделение смесей веществ достигается путем пропускания дозы в ламинарном потоке элюента через колонку и воздействия на поток периодически изменяющегося теплового поля в диапазоне от температуры конденсации наиболее низкокипящего компонента до температуры кипения наиболее высококипящего компонента смеси, причем температуру изменяют по пилообразному закону, 2 ил. 3 табл. лонки, чем выше их температура кипения.

Действительно, если графически изобразить периодическую пилообразную зависимость температуры стенок колонки от времени и провести параллельно оси абсцисс семейство прямых, каждая из которых пересекает ось ординат в точках, соответствующих температурам кипения компонентов смеси, нетрудно видеть, что время пребывания компонента в парообразном состоянии тем меньше, чем выше температура кипения. Таким образом, компоненты смеси с разными температурами кипения обладают различной линейной скоростью движения по колонке, поэтому при достаточной длине колонки компоненты на ее выходе разделены.

На фиг. 1 изображена пилообразная зависимость температуры стенок от времени; на фиг. 2 — кривые испарения.

Эффективность разделения смеси определяется скоростью элюента, длиной колонки

1679363 в и величиной периодов нагрева и охлаждения колонки. Последнее обстоятельство о связано с тем, что по мере уменьшения пе-. риода уменьшается отношение количества каждого компонента смеси, испарившегося при температуре, меньшей температуры кипения m co и при температуре кипения скип.

Таким образом, увеличивается доля вещества, которое двигается по колонке, практически не размываясь за счет уноса вещества потоком при испарении с поверхности сконденсированной пробы, что, в конечном счете. приводит к снижению дисперсии пика данного компонента, В предельном случае:

ml1cll«п1кип или п исп<< mllp, (1) .

ГДЕ mop — ПОЛНаЯ МаССа ДаННОГО KOMllOHGH та, введенного в колонку.

При этом можно пренебречь количеством вещества, испаряющимся при Т<Ткф п, и . считать, что вещество двигается ho колонке только в течение времени, соответствующего Т>Ткип, тогда как при Т<Ткип вещество неподвижно.

Приводят в приближении наименьшего размывания оценку возможности разделения двух веществ, отличающихся по температуре кипения на 1 (например, воды и 1,4 диоксана) при минимальной температуре стенок, равной комнатной.

Результаты расчетов параметров разделения для двух указанных веществ при различных максимальных температурах стенок

Т и Т, в случае, если размер пробы равен допустимому, сведены в табл. 1.

При этом предполагается, что го=радиус капилляра=1 мм; ч — средняя линейная скорость потока = 100 см/с; To Tmax минимальная и максимальная температуры стенок колонки соответственно; D = средний коэффициент диффузии в интервале темпера2 тур кипения от Ткр п до Tmax=0,1 см /с; дТ кип=Т кип — То, разница между минималь1 ной температурой и точкой кипения I-ro вещества = 80; дТ кип=Т кап То разница о, 2 2 между минимальной температурой и точкой кипения 2-ro вещества = 81о; а- коэффициент разделения; Н вЂ” высота теоретической тарелки, см; N — число теоретических тарелок;1 -длина колонки; tpaa — время, необходимое для разделения, с; exp — величина

- полупериода изменения температуры, c„

ЛЧ вЂ” допустимый размер пробы в паровой фазе.

Анализ результатов, приведенных в табл. 1 и 2, показывает. что наименьшее необходимое время анализа и длина колонки, а также наибольшее значение txp имеют место при наименьшей (из приведенных в табл. 1) величине OTmax(д Tmax-85о). Исследо5 вание зависимости параметров разделения от радиуса показывает, что при увеличении ro растут и время анализа и exp.

В табл. 2 приведены зависимости параметров разделения от радиуса колонки для

10 тех же веществ пРи BTmax=85о пРи РазмеРе пробы, равном допустимому, Из табл. 1 и 2 видно, что для обеспечения наименьшего размывания периоды нагревания и охлаждения колонки должны удовлетворять

15 весьма жестким требованиям: длительность полупериода г не должка превышать 10 "10 с.

В табл. 3 для различных веществ (из которых могут быть сделаны колонки и кото20 рые могут быть использованы в качестве подвижной фазы) приведены оценки расстояния

А, на которые прогреваются эти вещества эа время порядка 10 с. Расчет проводят по фориуле, il —. <.т где к — коэффициент

25 cpp теплопроводности; Cp — удельная теплоемкость; р — плотность указанных веществ.

Из табл. 3 видно, что инерционность колонки не может быть препятствием для

30 реализации температурного режима с периодом порядка 10 с, Внедрение способа разделения в аналитическую практику позволяет получить значительный экономический эффект за счет

35 увеличения производительности аналитических работ, расширения круга аналитических задач, простоты приборной реализации, отсутствия необходимости использования дорогостоящих и труднодоступных неподвижных фаз.

Формула изобретения

Способ хроматографического разделения смесей веществ путем пропускания дозы в ламинарном потоке элюента через

45 колонку и воздействия на поток физического поля, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения и расширения круга разделяемых веществ, на поток воздействуют пилообразно

50 изменяющимся тепловым полем в диапазоне от температуры конденсации наиболее низкокипящего компонента до температуры кипения наиболее высококипящего компонента смеси.

Be ество Н

0,45

1679363

Во яной па Сталь

1 0,35

Таблица1

Талблица2

ТаблицаЗ

Стекло

0,06

1679363

СМ С

2-5

Составитель В, Толстых

Редактор О. Головач Техред М.Моргентал Корректор O. Кравцова

Заказ 3209 Тираж 367 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101