Хроматографическая колонка и способ ее изготовления

 

г ч i ио" т 1н \ 4 Ф, г„ел

Ьз иОтена Г;у Q Д

ОПИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик пц787983

«.2 /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 131228 (21) 2696226/23-25 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 15.12ЗО. Бюллетень Мо 46

Дата опубликования описания 18.1180 (51)м. кл.

G N 31/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 543.544 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. М. Волков, В. М. Горяев, М. М. Зеленков и В. М. Аникеев (71) Заявитель (54 ) ХРОМАТОГРАФИЧЕСКАЯ КОЛОНКА И СПОСОБ EE ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к хроматографии, точнее к устройству и способу изготовления хроматографических колонок.

Известна хроматографическая колон- 5 ка, представляющая собой трубку с сорбентом (11.

Однако эта колонка обладает малой эффективностью разделения смеси. .Известна также хроматографичес- Io кая колонка, представляющая собой стеклянный капилляр трубки, изготавливаемые путем вытягивания из разогретых до температуры размягчения стекла коротких трубок большЕго диаметра (21.

По сравнению с колонками, наполненными зерненным носителем, такие колонки обладают гораздо большей эффективностью, позволяют проводить анализ значительно быстрее и при более низкой температуре, что особенно важно при исследовании высококипящих соединений.

Однако работа с известными колон- 25 ками предполагает использование для анализа очень малых количеств вещества, поскольку сорбционная емкость таких кол иск незначительна. Например, при анализе жидкой пробы в колонку Зр требуется ввести объем ее не превышающий нескольких сотых долей микрометра, т. е.. такой объем, который не может быть точно отмерен ни одним из известных дозирующих устройств.

Поэтому при присоединении колонки к испарителю хроматографа применяют специальное устройство, в котором проба анализируемого вещества делится на две части, причем меньшая часть (около 10%) водится в колонку, а большая (около ЗОЪ) сбрасывается в атмосферу.

Необходимость использования такого устройства усложняет работу с капиллярными колонками и отрицательно сказывается на результатах количественного анализа, так как весьма трудно определить с достаточной степенью точности величину расщепления пробы на входе в колонку, особенно при анализе смеси веществ с различной летучестью.

Кроме того, эффективность колонки повышается с уменьшением диаметра капилляра, но в хроматографических работах практически не лспользуются сверхтонкие (диаметром в сотые доли мм) капиллярные колонки, что связано с их крайней хрупкостью.

787983

Цель изобретения — повышение точности контроля расщепления потока подвижной фазы и упрощение эксплуатации колонки.

Поставленная цель достигается -.åì, что внутри стеклянного капилляра расположен, по крайней мере, один стек5 лянный капилляр той же длины, но меньшего диаметра.

При этом площадь поперечного сеченияя межкапиллярно го простр аист в а больше суммы площадей поперечного сечения капилляров, расположенных в нутри в 3-10 раз .

Колонку присоединяют непосредственно к узлу ввода пробы хроматографа.

Поскольку при постоянном давлении íà 35 входе скорость подвижной фазы в пространстве между внутренней поверхностью трубки — кожуха и внешними поверхностями капилляров во много раэ выше, чем внутри капилляров, расщеп- gg ление потока происходит непосредственно внутри колонки.

Предлагаемую колонку изготавливают следующим образом.

В исходную стеклянную трубку вставляют трубки меньшего диаметра, исходя из укаэанного вьые соотношения.

Один из концов полученной э готовки запаивают. Заготовку заправляют открытым концом в устройство для изготовления стеклянных капиллярных коло- 3О нок и вытягивают колонку до получения капилляра. Операция эапаивания одного иэ концов заготовки необходима, поскольку установлено, что герметизация невытягиваемого конца заготовки 35 препятствует смыканию внутренних стенок капилляров при вытягивании колонки.

Н а фи r. 1-4 и зображены (в масшт абе 1: б 5 ) поперечные сечения полученных по предлагаемому способу колонок с одним и тремя капиллярами в общем кожухе, где: на фиг. 1 — сечение колонки с одним капилляром и отношением эффективной площади попереч— ного сечения межкапиллярного пространства к площади поперечного сечения капилляра 10: 1„ на фиг. 2 — сечение колонки - тремя капиллярами и отношением эффективной площади поперечного gg сечения межкапиллярного пространства к дум |е площадей поперечных сечений капилляров 10:1; на фиг. 3 — сечение ксшонки с одним капилляром и отношенйем площади поперечного сечения межкапиллярного пространства к площади поперечного сечения капилляра 3:1, на фиг. 4 — сечение колонки с тремя капиллярами и отношением эффективной площади поперечного сечения межкапиллярного пространства к сумме площадей 60 поперечных сечений капилляров 3:1.

8 примерах 1-6 описаны хроматограмnm смеси нормальных углеводородов (октана, нонана и декана}, полученные с помощью известной и предлагае- 65 мой колонок на газожидкостном хроматографе "Хром — 41" .

Пример 1. На фиг. 5 изображена хроматограмма смеси нормальных углеводородов, полученная на известной колонке длиной 30 м и внутренним диаметром 0,6 мм при следующих Условиях: давление газа-носителя на входе

О, 3 атм, температура в термостате

80 С, объем пробы 1 мкл, детектор ионизационно-пламенный, чувствительность прибора 1/20, колонка присоединена к узлу ввода пробы через делитель потока. Цифрами обозначены пики:

1 — н-октан, 2 — н-нонан, 3 — н-декан

Пример 2. Для разделения той же смеси нормальных углеводородов на предлагаемых колонках оптимальными являются следующие условия: давление газа-носителя на входе 1,5 атм, температура в термостате 120 С. Остальные условия аналогичны примеру 1.

На фиг, 6 изображена хроматограмма, полученная при этих условиях на той же колонке, что в примере 1, состоящая иэ одного пика.

Пример 3. На фиг. 7 изображена хроматограмма смеси нормальных углеводородов, полученная при условиях, описанных в примере 2 на предлагаемой колонке длиной 30 м, внутренним диаметром трубки-кожуха 0,8 мм без использования делителя потока.

Число капилляров в трубке-кожухе 1, отношение площади эффективного сечения ме.ккапиллярного пространства к площади поперечного сечения капилляра 3:1. Цифрами обозначены пики: 1 — пик, соответствующий смеси углеводородов, попавших в межкапиллярное пространство, 2 — н-октана, 3 — н-нонана, 4 — н-декана.

Пример 4. На фиг. 8 изображена хроматограм.ла смеси нормальных углеводородов, полученная при условиях, аналогичных примеру 3, на предлагаемой колонке длиной 30 м, внутренним диаметром трубки-кожуха 0,8 мм

Число капилляров в трубке-кожухе 1, отношение площади эффективного сечения межкапиллярного пространства к площади поперечного сечения капилляра 10: 1.

Пример 5. На фиг. 9 изображена хроматограмма смеси углеводородов, полученная при условиях, аналогичных примеру 3, на предлагаемой колонке длиной 30 м, внутренним диаметром трубки-кожуха 0,8 мм. Число капилляров в трубке-кожухе 3, отношение площади эффективного сечения межкапиллярного пространства к сумме площадей поперечных сечений капилляров 3:1.

Цифровое обозначение пиков в хроматограмме то же, что в примерах 3-4.

Пример б. На фиг. 10 изображена хроматограмма смеси углеводородов, полученная аналоги .но примеру

787983

Puz.2

3, на предлагаемой колонке длиной

30 м, внутренним диаметром рубкикожуха 0,8 мм. Число капилляров в .трубке-кожухе 3, отношение площади эффективного сечения межкапиллярного пространства к площади попереч- ного сечения капилляра 10:1.

Цифровое обозначение пиков то же, что в примерах 3-5.

Хроматограммы, полученные на предлагаемых колонках (фиг. 7-10), отличаются от хроматограммы, полученной на известной колонке (фиг. 5), наличием дополнительного пика, обусловленного расщеплением потока аза-носителя внутри колонки и разностью скоростей его движения в межкапиллярном пространстве и внутри капилляров.

Сравнивая площадь этого пика и площади пиков веществ, вышедших из капилляров, можно точно рассчитать величину сброса на входе в колонку.

По величине дополнительного пика можно также непосредственно в процессе работы оценить величину следующих за ним пиков и заранее установить нужную чувствительность прибора.

Таким образом, предлагаемые колонки позволя1ат решить проблему ввода пробы в колонки без использования специальных устройств для деления потока при точной оценке количества вещества, попадающего в капилляры.

Благодаря нару;1<ному защитному кожуху обеспечивается возможность работы со сверхтонкиы» капиллярами, а также значительно большая эффективность разделения. Подвижная фаза, выходящая из межкапиллярного пространства с большой скоростью, эффективно промывает внутренние полости детектора, сокращая время пребывания в них разделенных веществ, что позволяет значительно снизить требования к присоединению колонки к детектору.

Кроме того, поскольку потоки газанОсителя расщепляются непосрецственнО внутри предлагаемых колоно1<, исключается попадание в атмосФеру исследуемых веществ, что значительно улучшает условия работы со стандартными хроматографическими приборами. фор <ула изобретения

1. Хроматографическая колонка, представляющая собой стеклянный капилляр, отличающаяся тем, что, с целью упрощения эксплуатации и повышения точности контроля расщепления потока подвижной фазы, внутри стеклянного капилляра расположен, по крайней мере, один стеклянный капилляр той же длины, но меньшего диаметра.

2. Колон<а по и. 1, о т л и 1 аю щ а я с я тем что и ощВдь попереч

НОГО сечения IB)K!< апиллярн01"0 прост ранства болы е су1 1:",=1 площа,.-,и ПО1 ере-1-НОГО сечения ка111глл. :. 0. 1! рас 10ло: .<енных внутри в 3-10 р =-::-,.

3 . Способ из 1 Отовления хроматогра фи 1еской колонки ПО пп. 1 и 2 путем нагрева стеклянной трубки до размягчения и вытягивания ее, о т л и ч аю шийся тем, что, пере;. -:à;.ревом

axTI1I I3éHII 11 труб <и ют трубки меньшего диаметра с соотношением площадей поперечного сечения, которое указано в и. 2, запаивают невытягиваемые концы и затем проводят нагрев и втягивание трубок до получения капилляров.

Источники инф рмации, принятые vo внимание при экспертизе

1. ГолтбертК. и др.Курс газовой хроматографии, N., 1967, с. 20-31.

2. Дейкстра Г. и др. "Газовая хроматография", М., ИЙЛ. 1961, с. 62 (прототип).

787983

Риа8

Put. 1д

Составитель Л. Жаркова

Техред,Н.Граб Корректор М Пожо

Редактор А. Долинич

Заказ 8341/50

Тираж 1019 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