Способ хроматографического анализа на составной колонке

 

Использование: аналитическая химия, в частности газовая хроматография для анализа сложных смесей. Сущность изобретения: в первой секции колонки создают давление, превышающее атмосферное. Затем осуществляют ввод анализируемой пробы в испаритель л пропускание пробы в потоке газа-носителя через составную хроматографическую колонку, секции которой заполнены различными сорбентами. Регистрируют сигнал детектора, соответствующий анализируемому компоненту, и обрабатывают его известными способами. Перед вводом анализируемой пробы в испаритель во второй секции составной колонки создают вакуум, который регулируют при переходе от цикла к циклу. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 30/46

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССP (ГОСПАТЕНТ СССР) Jl

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ L

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4821592/25 (22) 28.04.90 (46) 23.11.92, Бюл. Nò 43 (71) Самарский государственный университет (72) M.Ñ.Âèãäåðãàóç и А.В.Буланова (56) Вигдергауэ M.Ñ, и др. Качественный хроматограф ческий анализ. М,, Наука, 1978, с. 166 — 159, Езрец В.А и Вигдергауз М,С, Барохромэтографический метод идентификации компонентов сложной смеси на составной колонке. Аналитическая химия, 1976, т. 31, вып. 10, с. 2013-2017. (54) СПОСОБ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО

АНАЛИЗА НА СОСТАВНОЙ КОЛОНКЕ

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к газовой хроматографии, и может быть использовано для анализа сложных смесей, Известен "пособ хроматогрэфического анализа на составной колонке (Ка1зег R.Е., : Rieder РЛ. Dramatic selectivity changes on

carrier gas flow changes in series-conpled

G,С сарйагу tandem//J. of HRC S, СС. 1985, ч.8, М 9, р. 580 — 584). при котором в первой секции составной колонки устанавливают заданный поток газа-носителя, а во второй секции увеличивают его с помощью дополнительного ввода газа-носителя, затем осуществляют ввод анализируемой пробы в испаритель, прэпускэние ес в потоках газаносителя через составную хроматографическую колонку секции которой заполнены различными сорбентами и регистрацию

„„5U„„1777074 А1 (57) Использование: аналитическая химия, в частности газовая хроматография для анализа сложных смесей. Сущность изобретения: в первой секции колонки создают давление, превышающее атмосферное. 3атем осуществляют ввод анализируемой пробы в испаритель и пропускание пробы в потоке газа-носителя через составную хроматографическую колонку, секции которой заполнены различными сорбентами. Регистрируют сигнал детектора, соответствующий анализируемому компоненту, и обрабатывают его известными способами.

Перед вводом анализируемой пробы в испаритель во второй секции составной колонки создают вакуум, который регулируют при, переходе от цикла к циклу. 1 ил.

J сигнала детектора. Таким образом, регули- рование селективности осуществляется пу- тем увеличения потока газа-носителя во второй секции. 3

Недостатком этого способа является )С снижение чувствительности метода, что обусловлено уменьшением концентрации анализируемых веществ из-за разбавления их в газовом потоке после ввода дополнительного потока, газа-носителя во вторую секцию, ° и

Наиболее близким является способ хроматографического анализа на составной колонке (2), при котором в первой секции составной колонки создают давление, превышающее атмосферное, во второй колонке создают давление также выше атмосферного. но отличающееся от давления в первой секции, затем осуществляют ввод аналиэи1777074

10 руемой пробы в испаритель, пропускание ее в потоке газа-носителя через составную колонку, секции которой заполнены различными сорбентами и регистрацию сигнала детектора. Регулирование селективности таким образом осуществляется созданием различного давления, превышающего атмосферное, в обеих секциях.

Недостатком этого способа является невозможность получения широкого диапазона селективности составной колонки при умеренных давлениях, обусловленная тем, что изменение давления в секциях ограничено атмосферным давлением.

Целью изобретения является расширение диапазона селективности составной колонки при умеренных давлениях, обеспечивающих создание условий, близких к идеальным по всему газовому тракту. ,Поставленная цель достигается тем, что в способе хроматографического анализа на составной колонке, при котором в первой секции колонки создают давление, превышающее атмосферное, а давление во второй секции регулируют при переходе от цикла к циклу, затем осуществляют ввод анализируемой пробы в испаритель, пропускание ее в потоке газоносителя через составную хроматографическую колонку, секции которой заполнены различными сорбентами, регистрацию сигнала детектора, соответствующего анализируемому компоненту, и обработку его известными способами, новым является то, что перед вводом анализируемой пробы в испаритель во второй секции составной колонки создают вакуум.

Существенным отличием заявляемого способа является то, что во второй секции составной колонки создают вакуум.

Анализ известных технических решений (1) показал, что известно изменение селективности хроматографической колонки в широком диапазоне путем изменения давления в секциях состав-колонки. причем как при повышении так и при понижении давления.

Однако при повышении давления газа носитель становится не только транспортирующей средой, но начинает вызывать изменение коэффициентов распределения сорбатов вследствие неидеальности газовой фазы и сорбции элюента неподвижной фазы, Даже при не очень высоких давлениях порядка 1 МПа (10 атм) становится заметным влияние природы газа-носителя на фазовое равновесие и в конечном счете на хроматографическое разделение. Кроме того, при работе с высокими давлениями необходимо учитывать вторые и третьи

55 вириальные коэффициенты, входящие в уравнение состояния, Все это делает практически невозможным априорный расчет удерживания и регулирования в широких пределах селективности составной колонки, работающей в режиме высоких давлений и искажает величины хроматографического удерживания, результаты разделения и количественный анализ. Таким образом, создание вакуума во второй секции составной колонки придает заявляемому способу новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия", Положительным эффектом заявляемого способа является расширение диапазона селективности составной колонки при умеренных давлениях, обеспечивающих создание условий, близких к идеальным по всему газовому тракту.

На фиг.1 изображена схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ.

Устройство содержит:

1. — составная хроматографическая колонка, содержащая секции I u II

2,3 — манометры образцовые

4 — вентиль тонкой регулировки

5 — вакуумметр

6 — испарительная камера

7 — детектор

Пример. Эксперименты проводили на хроматографе ЛХМ-80-М6 с детектором по теплопроводности в иэотермическом режиме. Секциям (1,11) составной колонки служили стальные трубки длиной 2 м и внутренним диаметром 3 мм. Секцию 1 заполняли сорбентом, содержащим апиезон а, секцию I И,2,3 — трис-P-(цианэтокси)-пропан, Неподвижные. фазы наносили на твердый носитель, хроматон N AW в.количестве

207, от массы твердого носителя. Газом-носителем служил гелий. Давление газа-носителя на входе в составную колонку 1 Р1 измерялось образцовым манометром 2 на 4 кгс/см (ГОСТ 6521-60). Давление на вь>ходе иэ первой секции Poj и на входе во вторую

Pz измерялось образцовыми манометрами 2 и 3 на 4 и 2,5 кгс/см соответственно (ГОСТ

6521 — 60). Давление на входе во вторую секцию изменяли с помощью вентиля 4 с малым внутренним объемом. Разрежение во второй секции создавалось с помощью водоструйного насоса, давление на выходе из колонки Р0 измеряли с помощью вакуумметра 5. Давление на входе в первую секцию поддерживалось постоянным, Температура опыта 120 С, температура детектора 160 С, температура испарителя 1600С.

1777074

Анализировалась искусственная смесь, содержащая бензол, этанол, бутанон — 2, нитрометан, пиридин. Пробы вводили в ис-. паритель с помощью микрошприца Газохром — 101" в размере 0,3 мкл. 5

Цикл анализа осуществляли следующим образом.

Устанавливали заданное давление на входе в I и во! секции колонки 1 с помощью вентиля тонкой регулировки 4. На выходе из 10

II секции создавали вакуум с помощью вакуум-насоса 5. Затем вводили анализируемую . смесь в испэрительную камеру 6, пропускали ее в потоке газа-носителя через и И секции, регистрировали сигнал детектора 7. 15

На основании полученных времен удерживания рассчитывали относительное удерживание r, no уравнению;

I () 20

tRCT где tR и tR„приведенные времена удерl I живэния анализируемого вещества и стандарта, соответственно.

Изменение селективности оценивали значением факторов полярности х (бензол), у (этанол), z (бчтанон-2), и (нитрометан) и S (пиридин), которые рассчитывались по уравнению (например, для бензола);

Х

100 где и Iñê8 индексы удерживания бензола на составной хроматографической колонке и сквалане соответственно, Затем поворотом вентиля изменяли 35 давление во второй секции и анализ повторяли. С изменением средних давлений в секциях составной колонки при переходе от цикла к циклу, рассчитывались эффективные массовые доли индивидуальных непод- 40

ВИжНЫХ жИДКОСтЕй аПИЕЗОНа Я(Хэфф1) И

1,2,3-трис-Яцианэтокси)пропана (Хэфф2) по уравнениям (Буланова А.В., Вигдергауз

M.Ñ., Гаранина T.À, Аналитическая химия, 1990, т. 45. вып. 4, с. 696-700): 45

Р2

Хэфф1 = Х1 и Хэфф2 = Х2 —, Р P где Х1 и Х2 — массовые доли неподвижных жидкостей 1 и 2 соответственно

Х1=; Х2—

1 2

g1+g2 g1+g2 где 91 и g2 — массы неподвижных жидкостей апиезона а и 1,2,3-трис Р-(цианэтокси) пропана соответственно.

Р, Р1 и Р2 среднее давление в колонке, 1-ой и 2-ой секциях соответственно.

Ро Р01 Ро

Р1 =- и Р2

)эфф !1 j2 где j ôô, j1 и j2 — факторы градиента давления в составной колонке, первой и второй секциях соответственно. Они рассчитывались из уравнений:

3 (Р /Ро 1 — 1

2 (Р1/Р01) - 1

3 P2/ Po — 1

)2

2 (p2/р )з 1

Эффективное значение !эфф рассчитывалось из уравнения:

j1 )2 Ро

j2 х1 Р01 + j1 х2 Ро

В табл.1 приведены значения эффективных массовых долей при различных давлениях на входе во вторую секцию.

В табл.2 приведены значения факторов полярности при различных значениях эффективных массовых долей.

Из табл.2 следует, что при создании вакуума во второй секции колонки увеличиваются значения эффективных массовых долей, таким образом, увеличивается диапазон факторов полярности, следовательно увеличивается диапазон селективности составной колонки.

Предлагаемый способ позволяет расширить диапазон селективности составной колонки при умеренных давлениях, обеспечивающих создание условий, близких к идеальным по всему газовому тракту, Формула изобретения

Способ хроматографического анализа на составной колонке, при котором в первой секции колонки создают давление, превышающее атмосферное. а давление во второй секции регулируют при переходе от цикла к циклу, затем осуществляют ввод анализируемой пробы в испаритель, пропускание ее в потоке газа-носителя через составную хроматографическую колонку, секции которой заполнены различными сорбентами, регистрацию сигнала детектора, соответствующего анализируемому компоненту, и обработку его известными способами, о тл.и ч а ю шийся тем, что с целью расширения диапазона. селективности составной колонки при умеренных давлениях, обеспечивающих создание условий, близких к идеальным по всему газовому тракту, перед вводом анализируемой пробы в испаритель во второй секции составной колонки создают вакуум.

1777074

Таблица 1

Таблица 2

Составитель И,Васильева

Техред M.Ìaðãåíòàë Корректор М,дндрушенко

Редактор Т.Куркова

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

Заказ 4119 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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