Способ получения сорбента для ионной хроматографии

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ИОННОЙ ХРОМАТОГРАФИИ путем модифицирования сополимера стирола и дивинилбейзола с размером гранул 20-25 мкм, содержащего ионообменные группы, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности разделения анионов, в качестве сополимера, стирола и дивинил бен зола испольэуют сополимер, содержащий четвертичные аммониевые группы, и модифицирование осуществляют обработкой сополимера концентрированной серной кислотой при С в течение 2-5 ч до остаточного соДержа- . ния азота в сополимере 0,05-0,18мае.%

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) С (21) 3627298/23-05 (22) 28.07.83 (46) 15.06.85. Бюп. В 22 (72) А.М. Долгоносов (71) Ордена Ленина институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (53) 661.183.123(088.8) (56) 1. Gjerde D.Ò. et а1. Anion

Chromatography with Eow-Conductive

Е1оепй, EI.-"J.Chromatogr, y 1980, 187, р. 35.

2.Small Z. et al.Nove1 Jan

Exchange Chromatographic method

Нзиья Conductimetric Detection.—

"Anal. Chem".., 1975, v. 47, р.1801 (прототип).

g(s() С 08 F 8/36, 212/14, В 01 J 20/30 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА

ДЛЯ ИОННОЙ ХРОМАТОГРАФИИ путем моднфицирования сополимера стирола и дивинилбензола с размером гранул

20-25 мкм, содержащего ионообменные группы, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности разделения анионов, в .качестве сополимера стирола и днвинилбензола используют сополимер, содерзащий четвертичные аммониевые группы, и модифицирование осуществляют обработкой сополимера концентрированной серной кислотой при 145-155 С в течение 2-5 ч до остаточного содержа-, ния азота в сополимере 0,05-0,18мас.X

1161513 ффе .ив от рздел я ноо.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения сорбента для ионной хроматографии путем модифицирования сополимера стирола и дивинилбензола с раэме- 55 ром гранул 20-25 мкм, содержащего ионообменные группы, в качестве со полимера стирола и дивинилбензола

Изобретение относится к полимерной химии, химической технологии, химическому синтезу, а точнее к синтезу органических ионигов на основе сополимера стнрола с дивинил- S бенэолом (СДВБ) и может быть использовано в аналитических целях — для количественного и качественного определения анионного состава многокомпонентных растворов методом ион 16 ной хроматографии, а также в препаративной хроматографии, где желательно получать высокочистые в анионном отношении вещества и смеси.

Известен способ получения аниони- 15 та — сорбента для ионной хроматографии путем модифицирования гранул сополимера СДВБ высокой степени сшивки размером 30-40 мкм. Модифицирование заключается в хлорметили- 20 ровании и аминировании триметнламином. Полученный этим способом анионит — высокоосновен, имеет слоистую структуру, емкость порядка 0,0070,1 мг-экв/мл,требуемуюпрочность llew . 25

Недостатками указанного способа являются его многостадийность, сильно растянутая во времени (2 сут), использование ядовитых веществ, что делает способ малотехничным и, как следствие, высокая стоимость ионита.

Наиболее близким к изобретению является способ получения сорбента для ионной хроматографии путем модифицирования сополимера стирола и дивинилбензола, содержащего сульфогруппы, с размером гранул

20-40 мкм модифицирование осуществляют нанесением на поверхность гранул исходного сополимера частиц . размером 0,3-0,5 мкм высокоосновного полистирольного аммонита Щ .

Получаемый сорбент Dionex обладает разделяющей способностью в ионной хроматографии, однако эфективность разделения анионов недостаточно высока. .. Цель изобретения, - увеличение э кт н с и а ени а и н в используют сополимер, содержащий четвертичные аммоииевые группы, и модифицирование осуществляют обработкой сополимера концентрироо ванной серной кислотой при 145-155 С в течение 2-5 ч до остаточного содержания азота в сополимере 0,050,18 мас.X.

Укаэанные интервалы температуры и времени реакции обусловлены тем, о что ниже 145 С скорость сульфирования мала, а выше 155 С возникает опасность термодеструкции сополимера. При проведении реакции менее

2 ч не достигается необходимая палнота превращения, а свыше 5 ч— образуется сорбент с неудовлетворительной эффективностью разделения анионов.

Продукт представляет собой гранулу, на поверхности которой располагаются сульфогруппы, окружающие области с непрореагировавшими группами четвертичного аммониевого основания. Содержание элементов составляет для серы 16 масЛ, для азота 0,05-0, 18 мас.X (содержание азота в исходном материале 3.5 мас.X).

Таким образом, в исходном анионите группы четвертичного аммониевого основания частично замещаются на сульфогруппы, что приводит к снижению емкости по анионам на несколько порядков (в 20 раз). Более того, при тщательном отборе узкой фракции эернения исходного анионита в результате сульфирования получают равномерный и однородный катионитовый слой вокруг непрореагировавшего анно нитового.

Пример 1. Промышленный высокоосновной полистирольный анионит

АВ-,17x8 раэмалывают в шаровой мельнице, эамачивают в воде, и помешивая, пропускают через сито, размером ячейки 50 мкм. Путем седиментации из фнльтрата выделяют фракцию

20-25 мкм (скорость осаждения примерно 2,5 мл/мин). К 3 мл подготовленной смолы в воде общим объемом 4 мл приливают 20 мл концентрированной серной кислоты и быстро нагревают. Процесс проводят при постоянной температуре 150 С в течение 120 мин, после чего смесь осторожно приливают к 300-400 мл дистиллированной воды комнатной температуры. Полученный сорбент с содерСоставитель В. Мкртчян

Редактор Т. Колб Техред М.Гергель Корректор Е.Сирохман

Заказ 3935/29 . Тираж 475 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 11615 жанием азота О, 175 мас.7 тщательно отмывают водой, заполняют колонку диаметром 1 мм и длиной 170 мм и доводят до равновесия с бикарбонатно-карбонатным элементом, применя-, емым для разделения анионов в ионной хроматографии. Продукт реакции — сульфированный анионит высокоосновный (САВ) имеет темно-корич. невую окраску, размеры зерен и проч- 1р ность ионита в процессе реакции не изменяются. Емкость полученного ,по примеру САВ-120(25) по анионам составляет. 0,05 мг-экв/мл, что позволяет на указанной колонке количественно разделить смеси таких анионов как фторид, хлорид, фосфат, нитрат и сульфат.

Пример 2. Промыщпенный высокоосновный макропористый анионит . AB-171 (40/100) раэмалывают в шаровой мельнице и по примеру 1 подготавливают для последующей.модификации. К 6 мп подготовленной смолы (диаметр частиц 40-50 мкм) в воде общим объемом 8 мл приливают

40 мл концентрированной серной кислоты и быстро нагревают. Процесс проводят при постоянной температуре

150-155 С в течение 120 мин,после чего смесь осторожно приливают к

400-500 мл дистиллированной воды при комнатной температуре. Полученный сорбент с содержанием азота

0,05 мас.Х тщательно отмывают водой, заполняют колонку диаметром 4 мм и длиной 100 мл и доводят до равноt3 4 весия с элюентом (2,5 мМ NaKCO / 3,0 мМ Na CO ). Продукт реакции имеет темно-коричневую окраску, размеры зерен и прочность ионита в процессе реакции не изменяется. !

Емкость полученного по примеру

СА — 120(50) по анионам составляет

20 мкг-экв/мл, что позволяет на указанной колонке количественно раз-, делить смесь семи неорганических, анионов за 40 мин.

Эффективность разделения анионов" оценивают по плотности теоретических тарелок на 1 мл сорбента.

Сравнительный анализ разделяющей способности предложенных сорбентов и известного сорбента допек показывает, что 0,14 мл предложенного сорбента разделяет аниониты с эффективностью в 130 теоретических тарелок (ТТ) (удельная эффективность

930 ТТ/мл), а 2,4 мл сорбента в тех же условиях разделяют анионы с эффективностью в 400 ТТ (49 эффективность 170 ТТ/мл).

Таким образом, предлагаемые сорбенты позволяют достичь одинаковой с известным сорбентом степени разделения анионов (сульфатов, фосфатов, нитратов, хлоридов) при меньшем количестве сорбента.

Кроме того, предлагаемый способ характеризуется высокой прочностью сорбентов и низкой их стоимостью.

Способ получения прост в аппаратурном оформлении и исполнении.