Неподвижная фаза для газовой хроматографии



Неподвижная фаза для газовой хроматографии
Неподвижная фаза для газовой хроматографии
Неподвижная фаза для газовой хроматографии
Неподвижная фаза для газовой хроматографии
Неподвижная фаза для газовой хроматографии
Неподвижная фаза для газовой хроматографии
Неподвижная фаза для газовой хроматографии
Неподвижная фаза для газовой хроматографии
Неподвижная фаза для газовой хроматографии
Неподвижная фаза для газовой хроматографии
Неподвижная фаза для газовой хроматографии

 


Владельцы патента RU 2570705:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к неподвижным фазам для разделения веществ методом капиллярной газовой хроматографии, и может быть использовано в анализе различных классов химических веществ. Описана неподвижная фаза для газовой хроматографии, представляющая собой функционализированный полимер, полученный путем окислительной обработки поли(1-триметилсилил-1-пропина) закисью азота. Техническим результатом является возможность разделять с высокой степенью селективности различные классы химических соединений, а температура и размер колонки оказывают сильное влияние на удерживание компонентов. 9 ил, 1 табл., 7 пр.

 

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к неподвижным фазам для разделения веществ методом капиллярной газовой хроматографии, и может быть использовано в анализе различных классов химических веществ.

Для разделения смесей соединений неорганической и органической природы методом газовой хроматографии обычно используют органические неподвижные жидкие фазы различной полярности, например оксидипропионитрил, полиэтиленгликоль, полиэтиленгликольсукцинат и др. [SU 544913, G01N 31/08, 30.01.1977].

Однако такие фазы обладают недостаточно высокой селективностью к углеводородам с близкими температурами кипения, в частности к изомерам, либо, имея хорошую селективность, характеризуются большим временем удерживания. Для этих фаз селективность в гомологическом ряду полярных соединений практически отсутствует.

Известен способ и неподвижная фаза для анализа летучих органических соединений методом парофазной хроматографии. Неподвижная фаза в своем составе содержит водный раствор N-метилморфолин-N-оксида [SU 771543, G01N 31/08, 15.10.1980].

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет достичь разделения смеси легких углеводородов, фреонов, серосодержащих соединений.

Известна неподвижная фаза и способ хроматографического анализа с ее применением [RU 2018822, G01N 30/50, 30.08.1994; SUPELCO Хроматография. Продукты для анализа и очистки. С. 214-215], которые позволяют во многих случаях реализовать высокую селективность при анализе полярных соединений различных классов.

Однако на этой фазе хроматографический анализ происходит в условиях программированного режима, характеризуется большими временами удерживания для большинства классов анализируемых соединений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению являются неподвижная фаза на основе дивинилбензола и способ хроматографического анализа с ее применением [Другов Ю.С., Конопелько Л.А. Газохроматографический анализ газов. Москва: МОИМПЕКС, 1995 С. 278-283], которые также позволяют селективно разделять смеси полярных соединений.

Однако в некоторых случаях при анализе сложных смесей веществ, содержащих, например, углеводороды и серосодержащие соединения, структурные изомеры ароматических углеводородов, смеси фреонов проявляли недостаточную селективность и наблюдаемые пики разделяемых веществ имели асимметричный характер.

Задачей изобретения является создание неподвижной жидкой фазы, применение которой обеспечит высокую селективность разделения неорганических и органических соединений, включая полярные соединения.

Для решения этой задачи предложена неподвижная фаза для газовой хроматографии, основу которой, согласно изобретению, составляет функционализированный полимер, полученный путем окислительной обработки поли(1-триметилсилил-1-пропина) (ПТМСП) закисью азота.

Используемый образец ПТМСП представляет собой стеклообразный полимер из класса ненасыщенных полиацетиленов, подвергнутый окислительной обработке закисью азота. При такой обработке [RU 2230754, C08F 8/06, 20.06.2004] двойные C=C связи ненасыщенных полимеров вступают в реакцию с закисью азота с образованием карбонильных (альдегидных и кетонных) групп, которые существенно изменяют полярность ПТМСП, полученного в процессе обработки закисью азота. Изменение полярности полимера приводит к селективному разделению, в том числе полярных кислородсодержащих соединений.

Модифицирование ПТМСП осуществляют следующим образом.

В реактор из нержавеющей стали объемом 100 см3 загружают 0,15 г указанного полимера и 60 см3 толуола в качестве растворителя. Из реактора удаляют воздух путем откачки вакуумом и затем напускают закись азота до начального давления 15 атм. Реакцию ведут при 220°C в течение 96 ч.

Навеску функционализированного ПТМСП в количестве 0,1000 г помещают в стеклянную колбу, объемом 50 мл, добавляют 20 мл толуола и перемешивают на магнитной мешалке в течение 4 ч. Приготовленным раствором заполняют кварцевый капилляр, диаметром 0,32 мм и длиной от 15 до 30 м, толщина пленки полимера 0,5 мкм подсоединяют колонку к источнику инертного газа (аргон) и продувают инертным газом в течение часа при температуре 200°C. Затем температуру термостата повышают до 220°С. В этих условиях колонку кондиционируют аргоном в течение 4 ч.

Хроматографическую капиллярную колонку, на внутреннюю поверхность которой равномерно нанесена пленка окисленного ПТМСП, используют при анализе различных классов химических веществ. Температуру хроматографической колонки при анализе изменяют в интервале от 25 до 220°C.

Анализ реакционных смесей проводят с использованием трех типов детектирующих устройств: микро-детектор по теплопроводности (микро-ДТП), пламенно-ионизационный детектор (ПИД), квадрупольный масс-спектрометр (кв. МС).

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами и фиг. 1-9.

Пример 1

Анализируют смесь газов предельных и непредельных углеводородов (C1-C4). Условия анализа: хроматографическая колонка 30 м × 0,32 мм × 0,5 мкм, заполненная неподвижной фазой описанным выше способом. Температура колонки 50°C, давление 0,45 атм, температура испарителя 200°C, температура детектора 220°C, объем пробы 10 мкл, газ-носитель - гелий, ПИД. Время анализа 10 мин.

На фиг. 1 представлена полученная при указанных условиях хроматограмма разделения смеси газов предельных и непредельных углеводородов (C1-C4). На хроматограмме отчетливо видно разделение всех компонентов смеси: 1 - метан; 2 - ацетилен; 3 - этилен; 4 - этан; 5 - пропилен; 6 - пропан; 7 - 1,3-бутадиен; 8 - 1-бутен; 9 - изобутан; 10 - н-бутан. Следует отметить, что на этой неподвижной фазе наблюдается уникальный порядок выхода компонентов, когда ацетилен элюирует перед этиленом.

На фиг. 2 представлена полученная при указанных условиях хроматограмма разделения смеси газов предельных и непредельных углеводородов (C1-C2). Порядок выхода компонентов этого же состава и в аналогичных условиях, за исключением давления 0,62 атм, на капиллярной колонке с дивинилбензолом Rt-Q-BOND (прототипа) отличается, а именно, ацетилен элюирует после этилена, и время анализа только углеводородов C1-C2 составляет 20 мин, время выхода углеводородов C3-C4 значительно превышает 50 мин.

1 - метан; 2 - ацетилен; 3 - этилен; 4 - этан; 5 - пропилен; 6 - пропан.

Пример 2

Анализируют смесь ароматических углеводородов. Условия хроматографирования аналогичны условиям в примере 1, за исключением температуры хроматографической колонки, которая в данном примере составляет 160°C, объем пробы 0,2 мкл.

На фиг. 3 представлена полученная в этих условиях хроматограмма разделения, на которой: 11 - бензол; 12 - толуол; 13 - этилбензол; 14 - м-ксилол; 15 - п-ксилол; 16 - о-ксилол.

Пример 3

Анализируют смесь воздуха, диоксида углерода, серосодержащих компонентов и углеводородов C1-C2. Условия анализа: температура колонки 25°C, температура испарителя 150°C, температура детектора 200°C, объем пробы 10 мкл, газ-носитель - гелий, микро-ДТП.

На фиг. 4 представлена полученная при этих условиях хроматограмма разделения, на которой идентифицированы основные компоненты: 17 - воздух + метан; 18 - диоксид углерода; 2 - ацетилен; 3 - этилен; 19 - сероводород; 4 - этан; 20 - диоксид серы.

Пример 4

Анализу подвергают смесь тиофена и ароматических углеводородов. Начальная температура колонки составляет 120°C, выдержка 5 мин, затем программированный нагрев со скоростью 12°C/мин до 170°C, выдержка 2,5 мин; температура испарителя 240°C, температура детектора 240°C, объем пробы 0,5 мкл, газ-носитель - гелий, ПИД.

Следует отметить, что на этой неподвижной фазе наблюдается уникальный порядок выхода компонентов, когда тиофен элюирует перед бензолом. Время анализа составляет 10 мин, все пики на хроматограмме имеют гауссову форму.

На фиг. 5 представлена полученная при этих условиях хроматограмма разделения, на которой: 21 - тиофен; 11 - бензол; 12 - толуол; 22 - метилциклогексан; 23 - н-гептан.

На фиг. 6 представлена хроматограмма разделения смеси этого же состава и при следующих условиях хроматографирования: начальная температура колонки составляет 120°C, выдержка 3 мин, затем программированный нагрев со скоростью 12°C/мин до 200°C, выдержка 2,5 мин; температура испарителя 240°C, температура детектора 240°C, объем пробы 0,5 мкл, газ-носитель - гелий, ПИД, на капиллярной колонке с дивинилбензолом Rt-Q-BOND (прототип): 21+11 - тиофен + бензол; 12 - толуол; 22 - метилциклогексан; 23 - н-гептан. Порядок выхода компонентов отличается, а именно, тиофен и бензол выходят одним пиком, время анализа составило 23 мин, пики метилциклогексана, толуола широкие и несколько асимметричны.

Пример 5

Анализируют смесь хлорсодержащих соединений. Температура колонки 160°C, температура испарителя 200°C, температура детектора 220°C, объем пробы 0,2 мкл, газ-носитель - гелий, ПИД.

На фиг. 7 представлена хроматограмма смеси хлорсодержащих соединений:

24 - хлористый метилен, 25 - хлороформ, 26 - дихлорэтан, 27 - углерод четыреххлористый.

Пример 6

Анализу подвергают сложную смесь фреонов. Начальная температура колонки составляет 50°C, выдержка 5 мин, затем программированный нагрев со скоростью 12°C/мин до 200°C, выдержка 5 мин; температура испарителя 200°C, температура детектора 200°C, объем пробы 10 мкл, газ-носитель - гелий, квадрупольный МС.

На фиг. 8 представлена хроматограмма анализируемой смеси веществ, полученная при указанных условиях. Идентифицированные компоненты смеси: 17 - воздух + метан, 28 - фреон 125 (пентафторэтан), 29 - фреон 115 (пентафторхлорэтан), 30 - фреон 124+24а (тетрафторхлорэтан), 31 - фреон 133а (трифторхлорэтан), 32 - фреон 114а (тетрафтордихлорэтан), 33 - фреон 1112 (дифтордихлорэтилен), 34 - фреон 123+123а (трифтордихлорэтан), 35 - фреон 113 (трифтортрихлорэтан), 36 - фреон 1111 (фтортрихлорэтилен), 37 - фреон 122 (дифтортрихлорэтан), 38 - перхлорэтилен.

Пример 7

Анализу подвергают смесь спиртов. Температура колонки 130°C, температура испарителя 220°C, температура детектора 200°C, ПИД. Отмечена высокая селективность разделения и форма пиков симметрична (фиг. 9):

39 - этанол, 40 - 1-пропанол, 41 - изобутанол, 42 - 1-бутанол, 43 - изоамиловый, 44 - амиловый.

В таблице приведены полученные с применением предлагаемой неподвижной фазы данные по удерживанию величины разрешения пиков (Rs) соединений различной химической природы при различных температурах (25 -220°C) и разной длины хроматографической капиллярной колонки (15-30 м).

Величина разрешения капиллярной колонки (Rs) рассчитывается по формуле:

Rs=2×(tR2-tR1)/(w1+w2),

где tR2, tR1 - неисправленное время удерживания; w1, w2 - ширина пиков этих двух соединений при основании, измеренная между точками пересечения касательных к их сторонам с нулевой линией и выраженная в тех же единицах, что и числитель.

Как видно из представленной таблицы, предлагаемая неподвижная фаза позволяет разделять с высокой степенью селективности самые разные классы химических соединений. При этом температура и размер колонки оказывают сильное влияние на удерживание компонентов.

Неподвижная фаза для газовой хроматографии, характеризующаяся тем, что она представляет собой функционализированный полимер, полученный путем окислительной обработки поли(1-триметилсилил-1-пропина) закисью азота.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для градуировки газоанализаторов и газовых хроматографов и получения градуировочных газовых смесей при анализе объектов окружающей среды, природного и попутного нефтяного газа в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области физико-химического анализа, а именно к измерению удельной поверхности (УП) дисперсных, пористых и компактных материалов. Предварительно перед сорбцией камеру с источником, соединенную с камерой с исследуемым материалом, продувают инертным газом и вакуумируют.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для определения остаточных количеств биоорганического соединения (д.в. поли-NN-диметил-3,4 метилпиролидиния галогенида (хлорида)) с ярко выраженными бактерицидными и фунгипротекторными свойствами в растительных объектах (яблоки, груши, айва, сливы, персики).

Изобретение относится к области определения сорбционных характеристик веществ, а именно к способам измерения величины сорбции и построения изотерм сорбции газа (пара) в различных мембранных материалах.

Изобретение относится к аналитической химии и касается количественного определения тетрациклина в молоке и молочных продуктах. Способ определения тетрациклина в молоке и молочных продуктах заключается в предварительном сорбционном концентрировании тетрациклина природным цеолитом и последующем определении данного аналита методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с ультрафиолетовым детектированием при длине волны 350 нм.
Изобретение относится к области контроля перемещающихся своим ходом транспортных средств и может быть использовано для досмотра с целью обнаружения скрытых предметов, веществ и материалов, запрещенных к перевозке.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в химической, фармацевтической и других отраслях промышленности при анализе парабенов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Изобретение может быть использовано для анализа многокомпонентных газовых смесей в замкнутых объемах. Способ определения параметров газовой среды в герметизированном контейнере с электромеханическими приборами включает отбор пробы анализируемой газовой среды из герметизированного контейнера и измерение совокупности характеристик компонентов газовой среды, выделяющихся из объектов в герметизированный контейнер, таких как концентрация, температура и давление.
Изобретение относится к области прогнозирования процессов старения синтетических полимерных материалов (СПМ) в зависимости от продолжительности их эксплуатации или хранения.

Использование: области измерительной техники для исследования параметров многокомпонентных газовых сред. Способ определения воздействия факторов газовой среды на работоспособность электромеханических приборов включает формирование газовой среды с заданной совокупностью характеристик, таких как состав, концентрация, температура, давление и влажность, определение указанных характеристик.

Изобретение относится к способам исследования материалов с использованием инфракрасной спектрометрии и может быть использовано в промышленных, экологических и научно-исследовательских лабораториях при исследовании состава и качества любых (сточной, попутной, поверхностной, питьевой) проб воды. Способ определения этиленгликоля в водных растворах включает отбор испытуемой пробы воды в мерную колбу и введение в нее внутреннего стандарта. Затем предварительно готовят градуировочные растворы, в пять мерных взвешенных колб объемом 100 мл помещают по 5 мл внутреннего стандарта. Далее определяют массу внутреннего стандарта, добавляют в мерные колбы с внутренним стандартом соответственно 0; 2; 5; 10 и 20 мл этиленгликоля. Мерные колбы взвешивают и дополняют до метки дистиллированной водой. Затем наносят на стекло из бромистого калия и исследуют методом инфракрасной спектрометрии, измеряя на Фурье-спектрометре с разрешением не хуже 1 см-1 спектр пропускания раствора в области волновых чисел 450-4000 см-1. Затем рассчитывают для каждого раствора концентрацию внутреннего стандарта Свс (г/дм3) и концентрацию этиленгликоля Сэ (г/дм3) в градуировочном растворе, с помощью программного обеспечения проводят расчет нормализованного на значение концентрации внутреннего стандарта в градуировочном растворе спектра оптической плотности в области выбранной аналитической частоты и методом базисной линии по графику определяют на определенной частоте (см-1) значение приведенной оптической плотности Dпр (дм3/мг), по полученным значениям приведенной оптической плотности Dпр (дм3/мг) и концентрации этиленгликоля Сэ (г/дм3) в растворе строят градуировочный график. Затем в предварительно взвешенную мерную колбу для испытуемой пробы воды (далее мерная колба), объемом 100 мл помещают 5 мл внутреннего стандарта, по разнице масс мерной колбы с внутренним стандартом и предварительно взвешенной мерной колбы находят массу внутреннего стандарта, мерную колбу наполняют до метки испытуемой водой, рассчитывают концентрацию внутреннего стандарта Свс (г/дм3), введенного в испытуемую пробу воды. Полученный раствор перемешивают в течение 5 мин и наносят тонким слоем на стекло из бромистого калия и проводят исследования методом инфракрасной спектрометрии, измеряя спектр пропускания пробы воды с введенным внутренним стандартом в области 450-4000 см-1. Затем с помощью программного обеспечения проводят расчет в области выбранной аналитической частоты нормализованного на значение концентрации внутреннего стандарта спектра оптической плотности и определяют методом базисной линии на выбранной аналитической частоте значение приведенной оптической плотности Dпр (дм3/мг) для испытуемой пробы воды, по градуировочному графику по измеренному значению на аналитической частоте приведенной оптической плотности Dпр (дм3/мг) определяют концентрацию этиленгликоля Сэ (г/дм3) в испытуемой пробе воды или по определенной ранее градуировочной зависимости. Техническим результатом является сокращение времени осуществления и упрощение процесса количественного определения этиленгликоля в пробах воды. 3 ил.

Потоковый газовый хроматограф предназначен для определения качественного и количественного состава различных газов, например природного газа на технологических потоках предприятий газовой, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности. Хроматограф содержит корпус (1, 2) со штуцерами (3.1-3.6) ввода и вывода газов и расположенные в корпусе устройство (5) для подготовки и ввода пробы, теплоизолированный аналитический блок (13), систему трубопроводов, соединяющих функциональные компоненты хроматографа между собой и со штуцерами ввода и вывода газов; и средства управления направлениями газовых потоков. Устройство (5) для подготовки и ввода пробы включает в себя регуляторы давления (6, 7) и расхода (8), измеритель расхода (9) и дроссель (10), а аналитический блок (13) содержит термостат (14), в котором размещены хроматографическая аналитическая колонка (15), детектор (16) и дозирующий объем (17). Согласно изобретению средства управления направлениями газовых потоков включают в себя электронный блок (4) управления и связанные с ним управляемые запорные клапаны (11.1-11.20), установленные в соответствующих трубопроводах, при этом электронный блок (4) управления выполнен с возможностью независимого управления каждым запорным клапаном. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения состава газа и повышение уровня автоматизации при регламентных работах, расширение функциональных возможностей хроматографа и областей его применения. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для определения содержания ЛХС (летучих хлорорганических соединений): четыреххлористого углерода, метиленхлорида, хлороформа, 1,2-дихлорэтана, 1.1.2-трихлорэтана в донных отложениях. Способ определения содержания ЛХС в донных отложениях с применением анализа равновесного пара включает определение ЛХС на капиллярной хроматографической колонке в потоке газа-носителя, представляющем собой азот, образование и регистрацию пламенно-ионизационным детектором исследуемых ионов, образующихся в пламени. При этом готовят основной раствор с концентрацией ЛХС 8 мг/см3, хорошо сохраняющийся 2 месяца при температуре от -2°C до -10°С, готовят промежуточный раствор с концентрацией ЛХС 10 мг/дм3 разведением основного раствора водой очищенной. Затем готовят градуировочные растворы для диапазона концентраций ЛХС 0,05-2,5 мг/дм3 разведением водой очищенной промежуточного раствора, градуируют хроматограф. Далее вводя в него предварительно отобранную паровую фазу градуировочных растворов, строят градуировочный график. Причем после термостатирования исследуемого образца отбирают паровую фазу и парофазным шприцем вводят в испаритель хроматографа, полученные данные обрабатывают компьютерной программой GCsolution, которой комплектуется хроматографический комплекс SHIMADZU GC-2010, и получают качественную идентификацию и количественные показания прибора. Содержание каждого компонента Ci, мг/кг, сухого вещества вычисляют математически. Техническим результатом является повышение логичности и точности анализа, достижение приемлемых результатов повторяемости (сходимости) параллельных проб и удобство выполнения анализа в условиях экологического мониторинга. 6 табл, 2 ил.
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения карбоновых кислот в водных растворах глиоксаля. В процессе синтеза глиоксаля образуются примеси гликолевой и глиоксалевой кислот, которые мешают дальнейшему его использованию, так как наряду с последним вступают в реакции конденсации, сильно загрязняя продукты на основе глиоксаля. С целью анализа разделения кислот проводят на колонке Zorbax Sb-Aq размерами 150×3 мм, размер зерна 5 мкм. При этом адсорбировавшиеся на колонке кислоты элюируют смесью: 99% вода, 1% ацетонитрил+Н3PO4, pH=2, со скоростью 0,5 мл/мин. Причем в качестве детектора используют спектрофотометрический детектор с длиной волны 210 нм с последующим определением площадей хроматографических пиков глиоксалевой и гликолевой кислот в водном растворе глиоксаля. Техническим результатом является разработка способа хроматографического определения гликолевой и глиоксалевой кислот с целью определения их массовой доли в растворе глиоксаля. 1 пр.
Наверх