Способ получения пластины для тонкослойной хроматографии

Авторы патента:

Изобретение относится к аналитической химии. Изобретение может быть использовано для анализа многокомпонентных смесей, разделения и выделения их отдельных составляющих в медицине, фармацевтике, химической, микробиологической и пищевой промышленности. Способ получения пластин для тонкослойной хроматографии включает предварительную обработку металлической фольги, нанесение на нее суспензии адсорбента со связующим, сушку пластины. Металлическую фольгу обрабатывают при комнатной температуре 1 - 8%-ным водным раствором жидкого стекла, содержащим 0,5 - 2,0% гидроксида натрия или калия. Изобретение позволяет получить пластины высокого качества многоразового использования.

Изобретение относится к аналитической химии, точнее к способу получения пластин для тонкослойной хроматографии /ТСХ/.

Изобретение может быть использовано для анализа многокомпонентных смесей, разделения и выделения их отдельных составляющих в биохимических исследованиях, медицине, сельском хозяйстве, фармацевтической, химической, микробиологической и пищевой промышленности.

Пластина для ТСХ состоит из основы-подложки и нанесенного на нее тонкого хроматографически активного слоя адсорбента /Кирхнер Ю. Тонкослойная хроматография. Ч. 1. М.: Мир, 1981/. Подложку изготавливают из стекла, полимерных пленок, алюминиевой фольги. Алюминиевая фольга обладает рядом преимуществ. По сравнению с полимерными пленками она более прочна и устойчива к воздействию агрессивных сред и температуры при получении, использовании и регенерации пластины. По сравнению со стеклянными подложками алюминиевая фольга значительно прочнее, удобна в организации непрерывного процесса производства пластин для ТСХ, не бьется при транспортировке и, наконец, ее можно резать ножницами.

Известен способ получения пластины для ТСХ путем обезжиривания алюминиевой фольги промывкой мыльной водой, высушивания фольги, нанесения на фольгу водной суспензии адсорбента, выбранного из группы, состоящей из окиси алюминия, силикагеля, кизельгура, полиамидного или целлюлозного порошка, и полимерного связующего: поливинилового спирта, крахмала, смесей желатина и поливинилового спирта, желатиновых или целлюлозных производных, поливинилацетатных, поливинилбутиральных, эпоксидных, меламинформальдегидных смол. Пластину высушивают, при этом отверждаясь, адсорбент сцепляется с подложкой /Патент США 3418158, кл. 210-192.2, 1965/.

Полимерное связующее необходимо в известном способе для получения тонких слоев адсорбента на подложке с достаточной для хроматографии механической прочностью. Однако наличие того или иного связующего создает дополнительные ограничения при подборе системы растворителей и выборе проявителя при хроматографировании. Так, наличие крахмала в качестве связующего не позволяет проявлять хроматограммы в парах иода или с помощью концентрированной серной кислоты. Наличие полимерного связующего не позволяет работать при температуре более 100^oC с проявляющей смесью перманганат калия - концентрированная серная кислота.

Пластины, полученные известным способом, нельзя регенерировать обработкой хромовой смесью из-за обугливания органического связующего и, следовательно, многократно использовать.

При транспортировке пластин, полученных известным способом, наблюдается растрескивание и отслаивание адсорбента.

Известен способ получения пластины для ТСХ путем обезжиривания подложки - алюминиевой фольги, нанесения на нее водной суспензии адсорбента, люминофора, облегчающего визуальный анализ при хроматографировании, и неорганического связующего: высокодисперсной двуокиси кремния /аэросила/ или гидроокиси алюминия, высушивания пластины /Патент ФРГ 1517929, кл. B 01 D 15/08, 1966/. Введение высокодисперсных неорганических веществ осуществляют либо смешивания первоначально все компоненты /адсорбент, люминофор, связующее/ в сухом виде и затем добавляя в воду для приготовления суспензии, либо добавляя в водную суспензию одного из компонентов сухие или суспендированные в воде остальные компоненты. Использование неорганического связующего позволяет пользоваться агрессивными проявляющими смесями при высоких температурах при проявлении хроматограмм.

Пластины, полученные известным способом, имеют высокое качество, обеспеченное хорошей адгезией адсорбента к подложке, что делает возможным длительное хранение и транспортировку пластин без их разрушения. Однако известные пластины предназначены для одноразового использования и после проведения анализа направляются на утилизацию. Попытки регенерации пластин приводят к отслаиванию адсорбента от подложки.

Известен способ получения пластины для ТСХ путем предварительной обработки алюминиевой фольги пескоструем до получения шероховатости 0,8-1,5 мкм, нанесения на подготовленную таким образом подложку водной дисперсии адсорбента - силикагеля, связующего - силиказоля с добавлением мелкодисперсной двуокиси кремния и люминофора, сушки пластины /Патент РФ 2037826, кл. G 01 N 30 /92/.

Пластины, полученные известным способом, обладают хорошей механической прочностью, они пригодны для детектирования корродирующими агентами при высоких температурах, их можно регенерировать хромовой смесью и многократно использовать /8-10 раз/.

Тем не менее известный способ и полученные с его помощью пластины имеют ряд недостатков. Известный способ требует энергозатрат, специального помещения и аппаратурного оформления при подготовке подложки: кварцевый песок с дисперсностью 0,3-0,7 мм под давлением сжатого воздуха 0,06-0,15 МПа подают из сопел диаметром 8-10 мм, установленных на расстоянии 80-140 мм от поверхности подложки, на движущуюся со скоростью 0,8-1,4 м/мин подложку. Определению размера шероховатости подложки сопутствует большая погрешность, следовательно, плохая воспроизводимость качества пластин при массовом производстве. При обработке фольги пескоструем создается большая поверхность подложки, которая может оказывать конкурирующее влияние на процесс разделения /альтернатива разделению на сорбенте/. Неравномерность обработки пескоструем приводит к возникновению краевого эффекта во время хроматографии: к увеличению скорости движения элюента по краю пластины по сравнению со скоростью в центре и, соответственно, к искажению результатов анализа.

Таким образом, проблема создания пластин для ТСХ является актуальной.

Задачей заявляемого изобретения является разработка технологичного способа получения эффективных пластин для ТСХ многократного использования.

Эта задача решена предлагаемым способом получения пластины для ТСХ.

Заявляемый способ описывается с помощью следующих операций: 1. В качестве подложки используют металлическую фольгу, 2. Перед нанесением адсорбента металлическую фольгу подготавливают специальным образом.

2.1. Металлическую фольгу обрабатывают 1-8%-ным водным раствором жидкого стекла /водный раствор силикатов калия и натрия/, содержащим 0,5-2,0% гидроксида натрия или калия, при комнатной температуре.

3. На подготовленную подложку наносят суспензию адсорбента и связующего.

3.1. В качестве адсорбента используют силикагель, окись алюминия, силикат магния, кизельгур.

3.2. В качестве связующего используют неорганические связующие: силиказоль, силиказоль с добавлением высокодисперсной окиси кремния, гипс.

3.3. В качестве добавки в суспензию вводят люминофор.

Металлическая фольга может быть любая: алюминиевая, из нержавеющей стали, никелевой бронзы, латуни, покрытой слоем хрома. Если позволяет способ проявления хроматограмм, то в качестве адсорбента можно использовать полиамидный или целлюлозный порошки, ионообменные смолы, а в качестве связующего крахмал, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон.

4. Проводят сушку пластины при 80-120^oC.

Совокупность существенных признаков способа: 1,2, 2.1, 3,4.

Указанная совокупность существенных признаков заявляемого способа обеспечивает получение технического результата - эффективной пластины для ТСХ многоразового использования за счет улучшения адгезии адсорбента к подложке и, как следствие, увеличения механической прочности пластины. Полученные заявляемым способом пластины ТСХ могут быть использованы после регенерации в агрессивных средах до 15-20 раз, а в щадящей среде /например, в органическом растворителе / - неограниченное число раз. Дополнительный технический результат: улучшение качества хроматограмм, отсутствие краевого эффекта.

Предлагаемый способ является экологически чистым, энерго- и ресурсосберегающим, простым в аппаратурном исполнении, более дешевым по сравнению с известными аналогами. Достигается хорошая воспроизводимость качества пластин.

Отличительным признаком заявляемого способа от способа-прототипа является признак 2.1., то есть оригинальная подготовка металлической фольги к нанесению адсорбента.

Анализ известного уровня техники не позволил обнаружить решение, полностью совпадающее по совокупности существенных признаков с заявляемым способом.

Известно использование жидкого стекла для обезжиривания поверхностей металлов и стекла. Однако не известно использование жидкого стекла при получении пластин для ТСХ. Сам процесс обезжиривания поверхности металлической фольги, например, с помощью мыльной воды, как видно из анализа аналогов, не позволяет в совокупности с другими существенными признаками получать пластины многоразового пользования, адгезия адсорбента к подложке недостаточна, чтобы выдержать регенерацию пластины. Авторы заявляемого изобретения поставили специальные опыты с использованием в качестве подготовки подложки обработку жидким стеклом. Результаты соответствовал аналогам, эффект предлагаемого изобретения не был достигнут.

Известно травление поверхности металлов раствором едкого натра при 70-90^oC. Способ нетехнологичен, так как проводится при высокой температуре и при травлении выделяется большое количество водорода. При использовании авторами заявляемого изобретения травления поверхности алюминиевой фольги раствором гидроксида натрия были получены пластины, по механической прочности уступающие аналогам.

Совместное использование жидкого стекла и гидроокиси натрия, тем более в заявленных интервальных параметрах и при комнатной температуре, не известно.

Неизвестность признака 2.1 подтверждает новизну предложения.

Только совокупность существенных признаков заявляемого способа получения пластины для ТСХ позволяет достичь указанного выше технического результата. Из известности отдельных признаков заявляемого изобретения не вытекает с очевидностью возможность получения качественной пластины для ТСХ многоразового использования. И хотя авторы заявляемого изобретения, как и предшественники, нашли ключ к улучшению адгезии адсорбента в подложке и, следовательно, увеличению прочности пластины в обработке подложки, заранее предположить, что при использовании заявляемого способа во всей совокупности признаков удастся получить высококачественные пластины многоразового использования и добиться улучшения процесса хроматографирования, было нельзя. Доказательством этого может служить также тот факт, что во всех известных аналогах способы обработки подложки не повторяются, не дополняют друг друга, они оригинальны, то есть неочевидны, непредсказуемы.

Нельзя было предположить также, что подложка из заявляемого способа будет обладать хороший адгезией к практически всем известным адсорбентом, а не только к силикагелю, как в случае способа-прототипа.

Таким образом, в заявляемом способе реализована новая функциональная зависимость "операция - свойство". Это позволяет утверждать о соответствии предлагаемого изобретения условию охраноспособности "изобретательский уровень" /"неочевидность"/.

Для подтверждения соответствия решения условию охраноспособности "промышленная применимость" и для лучшего понимания сущности заявляемого изобретения приводим примеры конкретного выполнения.

Толщины измеряли с помощью микрометра, при этом толщину слоя адсорбента определяли как разность толщин пластины и фольги.

Пример 1.

Алюминиевую фольгу толщиной 120 мкм, размером 300х150 мм помещали при комнатной температуре в состав, содержащий 6%-ный водный раствор жидкого стекла с растворенным в нем 1,2% гидроксида калия. Выдерживали 10 мин. Обработанную фольгу вынимали из состава, промывали водой, сушили.

На обработанную алюминиевую фольгу наносили водную суспензию адсорбента, состоящую из 4 г силикагеля КСК с диаметром части 4-8 мкм и 10 мл силиказоля - устойчивого золя кремниевой кислоты с pH 7 и концентрацией SiO₃ 40 мг/мл /4% SiO₂/.

Пластину высушивали в следующем режиме: 5 мин при 80^oC, 20 мин при 18^oC, 40 мин при 120^oC.