[go: up one dir, main page]

RU2065606C1 - Process of chromatographic separation of vapor-phase mixture - Google Patents

Process of chromatographic separation of vapor-phase mixture Download PDF

Info

Publication number
RU2065606C1
RU2065606C1 RU94006223A RU94006223A RU2065606C1 RU 2065606 C1 RU2065606 C1 RU 2065606C1 RU 94006223 A RU94006223 A RU 94006223A RU 94006223 A RU94006223 A RU 94006223A RU 2065606 C1 RU2065606 C1 RU 2065606C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
column
sorbent
separation
vapor
chromatographic
Prior art date
Application number
RU94006223A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94006223A (en
Inventor
Юрий Петрович Скопинцев
Михаил Александрович Бондаренко
Original Assignee
Юрий Петрович Скопинцев
Михаил Александрович Бондаренко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Петрович Скопинцев, Михаил Александрович Бондаренко filed Critical Юрий Петрович Скопинцев
Priority to RU94006223A priority Critical patent/RU2065606C1/en
Publication of RU94006223A publication Critical patent/RU94006223A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2065606C1 publication Critical patent/RU2065606C1/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: analytical chemistry. SUBSTANCE: process of chromatographic separation of vapor-phase mixture includes its injection with eluent into chromatographic column filled with conductive sorbent and formation of difference of potentials between electrodes located in column. Difference of potentials is formed between electrodes located at ends of column and contacting sorbent produced from metal. Zirconium or scandium may be used in the capacity of this metal. EFFECT: improved efficiency and authenticity of chromatographic separation of vapor-phase mixture. 2 cl

Description

Изобретение относится к хроматографическому разделению смеси сорбатов, в частности к увеличению эффективности разделения за счет конструктивных особенностей колонки. The invention relates to chromatographic separation of a mixture of sorbates, in particular to increasing the separation efficiency due to the design features of the column.

Известен способ регулирования селективности хроматографической колонки с помощью электрического поля [1] Способ включает введение пробы разделяемой смеси с потоком элюента в стеклянную капиллярную хроматографическую колонку с сорбентом в виде нанесенной на внутреннюю стенку колонки неподвижной фазы. Внутрь капилляра вставлен электрод в виде проволоки, на внешнюю стенку колонки нанесен электропроводящий слой, являющийся вторым электродом. При хроматографическом разделении между этими электродами создают разность потенциалов, приводящую к поляризации как молекул сорбата, так и молекул сорбента. A known method of controlling the selectivity of a chromatographic column using an electric field [1] The method includes introducing a sample of the mixture to be separated with an eluent stream into a glass capillary chromatographic column with a sorbent in the form of a stationary phase deposited on the inner wall of the column. An electrode in the form of a wire is inserted inside the capillary, an electrically conductive layer, which is the second electrode, is deposited on the outer wall of the column. When chromatographic separation between these electrodes creates a potential difference, leading to the polarization of both sorbate molecules and sorbent molecules.

Способ сложно организовать практически, такая конструкция колонки не дает возможность в значительной мере воздействовать на время удерживания компонентов парофазной смеси при хромаграфическом разделении и соответственно эффективно изменять селективность разделения. The method is difficult to organize practically, such a column design does not make it possible to significantly affect the retention time of the components of the vapor-phase mixture during chromatographic separation and, accordingly, effectively change the separation selectivity.

Наиболее близким является техническое решение [2] в котором реализуется хроматографическое разделение парофазной смеси с использованием хроматографической колонки, содержащей корпус, заполненный электропроводящим сорбентом, и вспомогательный электрод, соединенные с источником напряжения (поляризации). При этом вспомогательный электрод расположен на поверхности корпуса колонки, обращенной к сорбенту, и отделен от нее диафрагмой, выполненной из материала, обладающего ионной проводимостью, в частности из ионообменной смолы. В качестве электропроводящего сорбента используют активированный уголь СКМ с размером зерна 50-63 мкм. The closest is the technical solution [2] in which chromatographic separation of the vapor-phase mixture is carried out using a chromatographic column containing a housing filled with an electrically conductive sorbent and an auxiliary electrode connected to a voltage (polarization) source. In this case, the auxiliary electrode is located on the surface of the column body facing the sorbent, and is separated from it by a diaphragm made of a material having ionic conductivity, in particular of an ion-exchange resin. As an electrically conductive sorbent, activated carbon SCM with a grain size of 50-63 microns is used.

В известном техническом решении вспомогательный электрод в хроматографической колонке расположен коаксиально электропроводящему сорбенту. Разность потенциалов, которую создают между этими электродами, приводит к появлению градиента поляризующего напряжения в направлении, перпендикулярном движению элюента с разделяемой смесью сорбентов, что является причиной низкой эффективности воздействия электрического поля на селективность разделения хроматографической колонки и соответственно на величину степеней разделения компонентов. In a known technical solution, an auxiliary electrode in a chromatographic column is located coaxially with an electrically conductive sorbent. The potential difference that is created between these electrodes leads to the appearance of a gradient of polarizing voltage in the direction perpendicular to the movement of the eluent with a shared mixture of sorbents, which is the reason for the low efficiency of the electric field on the selectivity of separation of the chromatographic column and, accordingly, on the degree of separation of components.

Отличие настоящего способа состоит в том, что разность потенциалов создают между электродами, расположенными на концах колонки и контактирующими с сорбентом, выполненным из металлов. При этом градиент поляризующего напряжения направлен по направлению движения элюента по хроматографической колонке либо противоположен этому направлению при смене полярности разности потенциалов. Такое расположение электродов в хроматографической колонке приводит к возможности эффективного воздействия электрического поля на селективность и соответственно степень разделения компонентов. The difference of this method lies in the fact that a potential difference is created between the electrodes located at the ends of the column and in contact with a sorbent made of metals. In this case, the gradient of the polarizing voltage is directed in the direction of movement of the eluent along the chromatographic column or is opposite to this direction when the polarity of the potential difference is changed. This arrangement of the electrodes in the chromatographic column leads to the possibility of an effective influence of the electric field on the selectivity and, accordingly, the degree of separation of the components.

Другое отличие настоящего способа состоит в том, что в качестве электропроводящих сорбентов используют порошкообразные или гранулированные (например, сферические частицы) металлы, проявляющие сорбционную активность. Такими металлами могут быть скандий, цирконий. Модифицирование поверхностной структуры этих сорбентов, формы (от чешуйчатой или пластинчатой до сферической) и размеров частиц, а также изменение их пористости позволяют в широком диапазоне варьировать их удельную поверхность. Эти же факторы дают возможность регулировать плотность заполнения газохроматографических колонок, что приводит к изменению и удельного сопротивления используемого сорбента в колонке. Выбранные в качестве сорбентов металлы проявляют сорбционные и каталитические свойства, то есть обладают достаточно высокой активностью поверхности. Металлы скандий и цирконий имеют низкое удельное сопротивление ρ 5,76•10-7 Ом•см и r 4,41•10-7 Ом•см соответственно, то есть обладают высокой проводимостью, характерной для металлов. Однако это величина объемного или кристаллического удельного сопротивления металлов. Величина удельного сопротивления слоя порошков этих металлов в хроматографической колонке с учетом межзеренного сопротивления частиц порошков может меняться в широком диапазоне. При этом вследствие малого кристаллического сопротивления задаваемый приложением внешнего электрического потенциала поверхностный заряд на частицах сорбента пропорционален величине этого потенциала. Коэффициент пропорциональности зависит от величины межзеренного сопротивления, то есть формы, удельной поверхности, пористости частиц сорбента. Такая зависимость поверхностного заряда частиц сорбента, определяющего его сорбционные параметры, от величины (и знака) разности потенциалов, прилагаемой на концах хроматографической колонки, дает возможность достижения высокой селективности разделения многокомпонентной смеси в аналитической хроматографии и получения высокочистых веществ из природных и промышленных объектов в случае препаративного их разделения.Another difference of the present method is that powdered or granular (for example, spherical particles) metals exhibiting sorption activity are used as electrically conductive sorbents. Such metals can be scandium, zirconium. Modification of the surface structure of these sorbents, the shape (from scaly or lamellar to lamellar to spherical) and particle sizes, as well as the change in their porosity, allow their specific surface area to be varied over a wide range. The same factors make it possible to control the filling density of gas chromatographic columns, which leads to a change in the resistivity of the used sorbent in the column. The metals selected as sorbents exhibit sorption and catalytic properties, that is, they have a fairly high surface activity. Scandium and zirconium metals have a low resistivity of ρ 5.76 • 10 -7 Ohm • cm and r 4.41 • 10 -7 Ohm • cm, respectively, that is, they have a high conductivity characteristic of metals. However, this is the value of volumetric or crystalline resistivity of metals. The specific resistance of the layer of powders of these metals in a chromatographic column, taking into account the intergranular resistance of the particles of the powders, can vary over a wide range. In this case, due to the small crystalline resistance, the surface charge on the sorbent particles specified by the application of the external electric potential is proportional to the value of this potential. The proportionality coefficient depends on the size of intergranular resistance, that is, the shape, specific surface, porosity of the sorbent particles. Such a dependence of the surface charge of the sorbent particles, which determines its sorption parameters, on the magnitude (and sign) of the potential difference applied at the ends of the chromatographic column, makes it possible to achieve high selectivity for the separation of a multicomponent mixture in analytical chromatography and to obtain highly pure substances from natural and industrial objects in the case of preparative their separation.

Пример 1. Модельную парофазную смесь равных по объему количеств хлорпроизводных предельных углеводородов: CCl4 четыреххлористого углерода, СНСl3 хлороформа и С2H4Cl2 дихлорметана шприцем объемом 1 мкл вводят в газохроматографическую колонку. В качестве сорбента используют металлический цирконий. Форма частиц сорбента сферическая. Диаметр сфер 0,2-0,4 мм. Сорбент прокален на воздухе при 450oС в течение часа и затем протравлен в соляной кислоте. Материал колонки стекло, внутренний диаметр 3 мм, длина 3 метра. На входном и выходном концах колонки впаяны платиновые электроды. Сопротивление сорбента в колонке 3,7•102 Ом. Температура колонки 10oС. Объемная скорость газа-носителя гелия 30 мл/мин. Детектор пламенно-ионизационный. Разность потенциалов, подаваемая на концы колонки, 7,8 кВ. Эти условия обеспечивают полное разделение компонентов модельной смеси. Относительные времена удерживания четыреххлористого углерода, хлороформа и дихлорэтана равны 1:1,7:2,5 соответственно. При этом вследствие малого взаимодействия с поверхностью сорбента компоненты выходят в виде узких симметричных пиков, что отражается на величинах степеней разделения компонентов. Так получены степени разделения компонентов. Так получены степени разделения четыреххлористого углерода и хлороформа, хлороформа и дихлорэтана, равные 2,3 и 1,9 соответственно.Example 1. A model vapor-phase mixture of equal volumes of chlorine derivatives of saturated hydrocarbons: CCl 4 carbon tetrachloride, CHCl 3 chloroform and C 2 H 4 Cl 2 dichloromethane with a 1 μl syringe is introduced into the gas chromatographic column. As the sorbent metal zirconium is used. The shape of the sorbent particles is spherical. The diameter of the spheres is 0.2-0.4 mm. The sorbent is calcined in air at 450 o C for an hour and then etched in hydrochloric acid. The column material is glass, inner diameter 3 mm, length 3 meters. Platinum electrodes are soldered at the input and output ends of the column. The sorbent resistance in the column is 3.7 • 10 2 Ohms. The column temperature is 10 o C. The volumetric velocity of the helium carrier gas is 30 ml / min. Flame ionization detector. The potential difference applied to the ends of the column is 7.8 kV. These conditions ensure complete separation of the components of the model mixture. The relative retention times of carbon tetrachloride, chloroform and dichloroethane are 1: 1.7: 2.5, respectively. Moreover, due to the small interaction with the surface of the sorbent, the components come out in the form of narrow symmetric peaks, which affects the values of the degrees of separation of the components. Thus, the degrees of separation of the components are obtained. Thus, the degrees of separation of carbon tetrachloride and chloroform, chloroform and dichloroethane equal to 2.3 and 1.9, respectively, were obtained.

Пример 2. Разделение компонентов той же модельной смеси осуществляют на хроматографической колонке, заполненной порошкообразным скандием. Частицы сорбента размером 0,25-0,4 мм имеют пластинчатую форму. Сорбент предварительно подвергают отмывке и высушивают в вакууме. Заполнение стеклянной колонки длиной 1,2 м и внутренним диаметром 3 мм проводят в инертной атмосфере. Условия разделения смеси аналогичны условия по примеру 1. Относительные времена удерживания четыреххлористого углерода, хлороформа и дихлорэтана соответственно равны 1:2,3:3,1. Степени разделения четыреххлористого углерода и хлороформа, хлороформа и дихлорэтана равны 2,7 и 2,1 соответственно. Example 2. The separation of the components of the same model mixture is carried out on a chromatographic column filled with powdered scandium. Sorbent particles with a size of 0.25-0.4 mm have a plate shape. The sorbent is pre-washed and dried in vacuo. Filling a glass column with a length of 1.2 m and an inner diameter of 3 mm is carried out in an inert atmosphere. The conditions for the separation of the mixture are similar to the conditions in example 1. The relative retention times of carbon tetrachloride, chloroform and dichloroethane are respectively 1: 2.3: 3.1. The degrees of separation of carbon tetrachloride and chloroform, chloroform and dichloroethane are 2.7 and 2.1, respectively.

Пример 3. Препаративное хроматографическое разделение смеси диметоксиметана и дихлорметана. Example 3. Preparative chromatographic separation of a mixture of dimethoxymethane and dichloromethane.

Диметоксиметан СН3-O-CH2-O-CH3 и дихлорметан Сl2-CH2-Cl2 имеют близкие температуры кипения, равные 42 и 41oС соответственно. Эти соединения чрезвычайно трудно разделить методами экстракционной дистилляции и ректификации. При препаративном хроматографическом разделеоии в режиме непрерывной хроматографической очистки на твердом носителе с нанесенным слоем полигликолевой жидкой фазы достигается необходимая полноста разделения этих компонентов, но из-за их высокой растворяющей способности в процессе разделения происходит загрязнение соединений фракциями неподвижной жидкой фазы.Dimethoxymethane CH 3 —O — CH 2 —O — CH 3 and dichloromethane Cl 2 —CH 2 —Cl 2 have similar boiling points of 42 and 41 ° C., respectively. These compounds are extremely difficult to separate by extraction distillation and rectification methods. In preparative chromatographic separation in the continuous chromatographic purification mode on a solid support with a layer of polyglycolic liquid phase applied, the necessary separation of these components is achieved completely, but due to their high dissolving ability, the compounds are contaminated with stationary liquid phase fractions.

Разделение смеси проводят на компактной кольцевой хроматографической колонке, представляющей собой модификацию колонки Баркета (см. патент Великобритании N 1418503, кл. B 01D, от 24.12.75). В устройствах ввода и вывода разделяемых компонентов вмонтированы электроды. В качестве сорбента использован порошкообразный скандий с размером частиц 0,4-1 мм и удельной поверхностью 2,3 м2/г. Суммарный объем сорбента в колонке достигает величины 1,4 дм3. Массовая скорость подачи смеси при таком объеме сорбента составляет 250 мл/час. На электроды подают напряжение 3,7 кВ (на электрод, вмонтированный на входе, подают отрицательный потенциал). Удельное сопротивление сорбента в колонке равно 1,1 Ом•см. Величина полной эффективности разделения 315 теор.тарелок/м, величина ВЭТТ 5,92 см.The separation of the mixture is carried out on a compact annular chromatographic column, which is a modification of the Barquette column (see UK patent N 1418503, CL B 01D, from 12.24.75). Electrodes are mounted in input and output devices of shared components. Powdered scandium with a particle size of 0.4-1 mm and a specific surface area of 2.3 m 2 / g was used as the sorbent. The total volume of the sorbent in the column reaches a value of 1.4 DM 3 . The mass feed rate of the mixture with this volume of sorbent is 250 ml / hour. A voltage of 3.7 kV is applied to the electrodes (a negative potential is applied to the electrode mounted at the input). The specific resistance of the sorbent in the column is 1.1 Ohm • cm. The total separation efficiency is 315 theoretical plates / m, the HETP value is 5.92 cm.

Таким образом, настоящий способ позволяет увеличить степень разделения трудноразделяемых компонентов парофазной смеси в 7-10 раз по сравнению с прототипом. Thus, the present method allows to increase the degree of separation of difficult to separate components of the vapor-phase mixture in 7-10 times compared with the prototype.

Литература
1. Езрец В.А. Гарусов А.В. Вигдергауз М.С. Регулирование селективности хроматографической колонки с помощью электрического поля. В кн. Успехи газовой хроматографии, 1978, N 5, с. 77-82.
Literature
1. Ezrets V.A. Garusov A.V. Wigderhaus M.S. Regulation of the selectivity of the chromatographic column using an electric field. In the book. Advances in Gas Chromatography, 1978, N 5, p. 77-82.

2. Авторское свидетельство СССР N 1099275, G 01 N 30/60, 1984. 2. USSR author's certificate N 1099275, G 01 N 30/60, 1984.

Claims (2)

1. Способ хроматографического разделения парофазной смеси, включающий введение ее с потоком элемента в хроматографическую колонку, заполненную электропроводящим сорбентом, и создание разности потенциалов между электродами, расположенными в колонке, отличающийся тем, что разность потенциалов создают между электродами, расположенными на концах колонки и контактирующими с сорбентом, выполненным из металлов. 1. The method of chromatographic separation of a vapor-phase mixture, including introducing it with the flow of an element into a chromatographic column filled with an electrically conductive sorbent, and creating a potential difference between the electrodes located in the column, characterized in that the potential difference is created between the electrodes located at the ends of the column and in contact with sorbent made of metals. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлов используют цирконий, скандий. 2. The method according to p. 1, characterized in that the metals used are zirconium, scandium.
RU94006223A 1994-02-21 1994-02-21 Process of chromatographic separation of vapor-phase mixture RU2065606C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94006223A RU2065606C1 (en) 1994-02-21 1994-02-21 Process of chromatographic separation of vapor-phase mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94006223A RU2065606C1 (en) 1994-02-21 1994-02-21 Process of chromatographic separation of vapor-phase mixture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94006223A RU94006223A (en) 1996-04-10
RU2065606C1 true RU2065606C1 (en) 1996-08-20

Family

ID=20152769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94006223A RU2065606C1 (en) 1994-02-21 1994-02-21 Process of chromatographic separation of vapor-phase mixture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2065606C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005035113A1 (en) * 2003-10-14 2005-04-21 Germanov, Evgeny Pavlovich Magnetically operated absorbent and method for the production thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Езрец В.А. и др. Успехи газовой хроматографии, 1978, N 5, с. 77 - 82. 2. Авторское свидетельство СССР N 1099275, кл. G O1 N 30/60, 1984. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005035113A1 (en) * 2003-10-14 2005-04-21 Germanov, Evgeny Pavlovich Magnetically operated absorbent and method for the production thereof
RU2255800C1 (en) * 2003-10-14 2005-07-10 Германов Евгений Павлович Magnet-governed sorbent and a method for manufacture thereof
EA009095B1 (en) * 2003-10-14 2007-10-26 Михаил Владимирович КУТУШОВ Magnetically operated absorbent and method for the production thereof
US7888284B2 (en) 2003-10-14 2011-02-15 Evgeny Pavlovich Germanov Magnetically operated absorbent and method for the production thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU94006223A (en) 1996-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Halasz et al. Open Tube Columns with Impregnated Thin Layer Support for Gas Chromatography.
Smith et al. The efficient analysis of neutral and highly polar pharmaceutical compounds using reversed-phase and ion-exchange electrochromatography
US4323439A (en) Method and apparatus for dynamic equilibrium electrophoresis
Pesek et al. Separation of proteins and peptides by capillary electrochromatography in diol-and octadecyl-modified etched capillaries
Ge et al. Electrochemical chromatography—packings, hardware and mechanisms of interaction
Foucault Countercurrent chromatography
RU2065606C1 (en) Process of chromatographic separation of vapor-phase mixture
US5084150A (en) Selective high performance electrokinetic separations employing the surface of moving charged colloidal particles
Ratnayake et al. Characteristics of particle-loaded monolithic sol–gel columns for capillary electrochromatography: I. Structural, electrical and band-broadening properties
Di Corcia Gas-liquid-solid chromatography of free acids
Jane et al. Application of crown ether coated piezoelectric crystal as a detector for ion chromatography
WO1995010344A1 (en) Beaded capillaries for capillary electrophoresis and chromatographic separations
Matyska et al. Electrochromatographic characterization of etched chemically-modified capillaries with small synthetic peptides
JP2006017731A5 (en)
US3694335A (en) Chromatographic separation
Yang et al. Electrochromatographic behavior of core-shell particles: A comparison study
Stouffer et al. A liquid chromatographic system for the analysis of macromolecules
US5130027A (en) Stationary magnetically stabilized fluidized bed for protein separation and purification
Bruner et al. Use of high-efficiency packed columns for gas-solid chromatography: V. Micropacked columns
Morgan et al. The electrophoretic desorption of human serum albumin from an affinity chromatography matrix using a preparative desorption cell
CN115518414B (en) A solid phase extraction device and control method
RU2008667C1 (en) Method of chromatographic fractionation of vapor phase mixture
Gaucher An introduction to chromatography
US20220379237A1 (en) Externally modulated variable affinity chromatography
JP2002504855A (en) Gradient elution method