Способ нанесения промежуточного слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной хроматографической колонки

 

(72) Авторы мэобретеммя

С.И.Волков, В.М.Горяев, В.И.Аникеев и Ю.Ч.Якубовский

3

Белорусский государственный институт нар4дного хозяйства им. В.В. Куйбышева (71) Заявмтель (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СЛОЯ

СИЛИКАГЕЛЯ НА ВНУТРЕНЯ60 ПОВЕРХНОСТЬ

КАПИЛЛЯРНОЙ ХРОИАТОГРАФИЧЕСКОЙ КОЛОНКИ

Изобретение относится к капил"., лярной хроматографии, а именно к способам нанесения промежуточного слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной хроматографической колонки и может быть использовано при изготовлении капиллярных колонок для газовой и жидкостной хроматографии.

Известен способ нанесения слоя силикагеля на, внутреннюю поверх; ность капиллярной колонки, эакпю" чающийся в пропускании суспенэии измельченного адсорбента через колонку с последующим удалением растворителя со стенок колонки в токе инертного газа (1).

Недостатками этого способа являются его длительность и трудоемкость, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ на"

2 несения промежуточного слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной хроматографической колонки, включающий пропускание крем"

5 нийсодержащего соединения в смеси с носителем через колонку с последующей сушкой образовавшегося слоя в токе инертного газа. По этому способу тщательно готовят суспент зию мелких частиц гидроксида кремния в хлороформе путем ультразвуковой обработки и затем под давлением пропускают ее через колонку, продувают инертным газом для удаления растворителя и окончательно высушивают колонку с нанесенным на ее внутреннюю поверхность слоем в токе инертного газа при 250-300 С(Q

Недостатком этого способа явля- ется неоднородность покрытий (коле« бания по толщине слоя составляют

80"903 и более), а также невозмож" ность регулирования иМ толщины.

3 М635 4

5 ю

Цель изобретения - повышение однородности промежуточного слоя и обеспечение возможности регулирования его толщины.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу нанесения промежуточного слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной хроматографической колонки:осуществ-, ляют проиывание колонки водой, про" пускание через нее креинийсодер"j жащего соединения, в качестве. которого используют четйрехфтористый кремний, в смеси с носителем,- а качестве которого .используют .инертный газ при содержании nepioro 30"703, со скоростью 6т30 и/мин, промывку колонки водой и последующую сушку образовавшегося слоя в .тке: юаертиога газа.

Технология способа состоит в .следующем.

Колонку, предеаритепьно смочен-, ную водой, подключают,к устройству для нанесения неподвижной фазы и пропускают через нее четЫрехфтористый кремний в смеси с инертным газом со скоростью 6-30 м/мин.

Образование силикагеля при кон:.такте четырехфтористого кремния с. водой протекает практически мгновенно, образующийся слой характеризу" ется высокой однородностью, обус ловленной хорошей адгезией к материалу колонки и равномерностью первоначально нанесенйой пленки воды.

" Чистота полученного после промывки водой слоя силикагеля значительно выше, чеи слоя, сформированного изаестныи способом, так как в таком слое отсутствуют примеси, содержащиеся обычно в силикагеле, применяе" мои для получения суспензии.

Ограйичения концентрации газовой сиеси и скорости ее пропускания че" рез колонку устанавливаются,опытным путем, обеспечивая оптимальность, проведения процесса.

Содержание четырехфтористого кремний а газовой смеси соотавляет

30-703. При содержании четырехфто-ристого кремния в газовой смеси менее .303 значительно замедляется процесс образования промежуточного слоя и снижается однородность по- следнего по толщине, из-.за уноса газовым потоком частиц воды, не успевших вступить во взаимодействие

25 эо

35.

50 с четырехфтористым кремнием. При повышенном (более 703 ) содержании четырехфтористого кремния процесс нанесения теряет стабильность, возникает опасность неравномерности нанесения и забивки колонки.

Скорость пропускания газовой смеси через колонку составляет 630 м/иин. При более высокой скорости пленка нанесенной воды разруша" ется, нарушает сплошность получаемого слоя силикагеля. При скорости пропускания смеси менее 6 м/мин увеличиаается длительность процесса нанесения, снижается качество промежуточного слоя.

После промывки водой до нейтральной реакции колонку сушат при 250-.

300 С или 110-150 С а зависимости

Ь от назначения полученных колонок (сушку колонок, предназначенных для использования а газовой хроматографии, производят при температуре 250300 С, а колонки, предназначенные, дпя использования в жидкостной хроматографии, сушат при температуре

100"150 С, преимущественно при 110-

1200 С

Для увеличения толщины покрытия операцию нанесения кремния повторяют вновь а тои же режиме.

Пример 1. В качестве исходной используют стеклянную капиллярную колонку длиной 50 м и внутренним диаметром 0,2 мм. Внутреннюю поверхность колонки смачивают, пройуская через колонку 1 мл воды. Ко" лонку присоединяют к устройству для нанесения неподвижной фазы. Устройство йредставляет собой герметически закрывающийся:сосуд объемом 500 мл с отводами для присоединения линии инертного rasa- и капилляра. Давление на входе в колонку .зависит .от объема; сосуда.:Внутрь устройства помещают 4,2 г фтористого натрия, 2 г тонкорастертого оксида кремния и добавляют 5 мл концентрированной серной .кислотЫ.

В результате хииической реакции выделяется газообразный тетрафторид кремния, давление а устройстве составляет 0,1 ИПа. Открывают линию инертного газа и повышают давление а устройстве с помощью инертного

rasa < азота ) до 0,3 ИПа, т.е. создают 303-ную концентрацию тетрафторида кремния в газовой смеси. При указанных условиях скорость движе944635

Э ния газовой смеси через колонку сос-: тавляет 6 м/мин. Визуально наблюдают образование белого налета на ., стенках капилляра, граница котораго перемещается по направлению движейия газовой сМеси. Когда грани" ца достигает выходного отверстия, процесс прекращают. Колонку промы" вают 50 мл воды и сушат в токе аэоD та при температуре 275Ф 25 С. Общее время нанесения промежуточного слоя в данном примере составляет около 20 мин.

При исследовании полученной колонки под микроскопом, установлено наличие сплошного промежуточного слоя силикагеля. Колонку, разламывают на десять равных по длине участков, в образце каждого из участков определяют толщину промежуточного слоя..

Средняя толщина промежуточного слоя составляет 2С мкм, колебания rio толщине не превышают + 603.

П .р и м е р 2. Промежуточный слой наносят по примеру I при объеме сосуда 300.мл. Давление тетра, фторида кремния, составляющее

0,3 ИПа, повышают добавлением азо" та до 0,4 ИПа, т.е. создают 703-ную .концентрацию тетрафторида кремния в смеси. При укаэанных условиях скорость движения газовой смеси через колонку составляет 8 м/мин. Длительность процесса формирования промежуточного слоя составляет 6 мин.

Колонку громывают, сушит и исследу-. ют Ilo примеру 1. Общее время нанесе. ния промежуточного слоя по данной методике составляет около 8 мин.

Промежуточный слой оказался сплошным, средняя его толщина составляет

30 мкм, колебания по толщине -+5031

Пример 3. Проводят нанесение слоя силикагеля по примеру 2 при объеме сосуда 200 мл. Давление тетрафторида кремния, составляющее- .

0,4 ИПа, повышают добавлением азота до 1,2 ИПа, создавая 30 ь"иуФ концентрацию тетрафторида кремния в смеси. При указанных условиях ско рость движения газовой смеси через колонку составляет 30 и/мин. Длительность процесса формирования про межуточного слоя составляет 2 мин, общее время нанесения слоя. около

4 мин. Зарегистрировано получение сплошного прщ ежуточного слоя средней толщины 15 мкм, колебания по толщине составляют ь 453.

Il р и м е р 4. Наносят. слой силикагеля по примеру 2 при объеме со; суда 150 мп. Давление тетрафторида кремния, составляющее 0,5 ИПа, по- вышают добавлением азота до 1,0 ИПа, создавая 504-ную концентрацию тетрафторида кремния в смеси. Скорость движения газовой смеси через колонку составляет 20 м/мин, длительность

10 процесса .формирования промежуточного слоя 3 мин, общее время нанесения слоя около 5 мин. Установлено получение сплошного слоя силикаге" ля средней толщины 30 мкм, колеба35 ния по толщине составляют -+ 203.

Пример 5. Наносят слои си" ликагеля по примеру 4, после промыв* ки колонки водой повторяют при тех же условиях пропускание газовой смею си. Общее время нанесения слоя составляет 10 мин. При исследовании установлено получение сплошного слоЯ силикагеля средней толщины 50 мкм, колебания по толщине составляют 204.

Ф

?s Пример 6. 8 качестве исходной используют стеклянную капил": лярную колонку длиной 7 м и внутрен ним диаметром 60 мкм. Наносят на внутреннюю поверхность колонки позв верхностный слой по примеру 4 эа исключением. того, что колонку сушат при 139 + 10 С. Длительность процесса формирования промежуточного слоя составляет 10 мин, общее время на- . несения слоя около 12 мин. Установ, лено получение сплошного слоя силй1 .« кагеля средней толщины 10 мкм, колебания по толщине составляют + 503»

Таким образом, предлагаемый спо-, 4< соб позволяет получить относитель- . но равномерные покрытия колебания по толщиые слоя находятся в пределах 20"603) с регулируемой толщи: ной как на капиллярных,так и на микро-. . капиллярных (внутренним диаметром. менее 100 мкм) хроматографических колонках.Процесс получения характери: зуется простотой и протекает в десятки раз быстрее, чем по известному способу.

Технико"экономический эффект

:обусловлен упрощением и интенсифи- . кацией процесса нанесения промежуточного. слоя, повышением его однородности, обеспечением возможности нанесения слоя на внутреннюю по" верхность микрокапиллярных колонок и возможностью регулирования его толщины, 7

Формула изобретения

Составитель P. Пензии

Редактор П. Филлипова Техред Рейвес корректор А. Дзятко

Заказ 5193/7 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

1; Способ нанесения промежуточного слоя силикагеля на внутреннюю поверхность капиллярной хроматографической колонки, включающий пропускание кремнесодержащего соединения в смеси с носителем через колонку с последующей, сушкой образо" ваввегося слоя в токе инертного газа, отличающийся ..тем, что, с -целью повышения однородности промежуточного слоя и обеспечения возможности регулирования его толщины, через колонку пропускают смесь четырехфтористого кремнйя и

"" I

944635 8 инертног газа,а перед и после пропускания смеси колонку промывают водой.

2. Способ по и. 1, о т л и ч. а юшийся тем, что содержание четырехфтористого кремния в смеси с инертным газом составляет 30-704.

3. Способ по пп, 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что скорость !

О пронускания газовой смеси через колонку составляет 6-30 м/мин .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. ChromatographIа. 1974, 7, 128.

1ь 2. Chronarographià. I975, 8, 440 (прототип).