Полимерный сорбент для газовой хроматографии

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистическик Республик(22) Заявлено 0301,78 (21) 2564668/23-25с присоединением заявки М(23) Приоритет -Опубликовано 150680, Бюллетень Йо 22Дата опубликования описания 20. 06. 80 5 цМ, Кл,2 6 01 И 31/08//В 01 Р 15/08 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий( 54) ПОЛИМЕРНЫЙ СОРБЕНТ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ Изобретение относится к газовойхроматографии, а именно к разработке новых полимерных сорбентов.Известны пористые полимерныесорбенты для газовой хроматографии,содержащие активные функциональныегруппы, в частности сорбенты на ос"нове стирола и дивинилбензола, наоснове винильных производных пиридина, винилпирролидона и дивинилбенэла, на основе полиимидов. Такие сорбенты обладают способностью к специФическим межмолекулярным взаимодействиям, что позволяет регулироватьпоследовательность выхода компонентов из хроматографической колонки1 и 2),Однако имеющийся набор специфических полимерных сорбентов недостаточен для обеспечения нужной последовательности элюирования компонентов при разделении сложных смесей,в силу недостаточной специфичностиимеющихся сорбентов.Цель изобретения - поиск новогопористого полимерного сорбента длягазовой хроматографии с повышеннойспецифичностью молекулярного взаимоействия, способного разделять органические соединения с близкими температурами кипения.. Эта цель достигается применениеммакропористого сополимера бутилметакрилата (БМА) и триэтиленгликольдиметакрилата (ТГМ) в качестве сорбента для газовой хроматографии. Сополимер БМА и ТГМ и предлагаемый сорбент 10на его основе является полифункциональныч и содержит функциональныегруппы простого и сложного эфира. Всвязи с тем, что и моновинильнйй мономер (БМА) и сшивающий агент (ТГМ)содержат Функциональные группы, ихконцентрация в данном сорбенте выае.Это обуславливает повыденную специФичность сорбента и проявляется втом, что индексы удерживания полярных соединений на предлагаемом сорбенте существенно выше, чем на сорбентахна основе сополимеров стирола и дивинилбензола (хромосорб 102) и чем натаких специфических сорбентах каквыпускаемые за рубежом Порапак Т и Хромосорб 104.На фиг. 1 приведены индексы удерживания ряда полярных соединений-индикаторов и хроматограмма их смеси,ззюедложенная Роршнайдером для характеристики специфичности неподвижных фаэ.Иэ приведенных данных можно сделать вывод, что этанол ( 3: 759). на предлагаемом .сорбенте элюирует после ,гептана (Э700), ацетонитрил (З : 828) и бензол : 893) элюируют после октана ( 3 : 800), нитрометан ( Э = 947) - после нонана ( д е 900), пиридин ( Э1060) элюирует после декана ( 3 = 1000) и эти индексы удерживания существенно выше, чем на хромрсорбе 104 и порапаке Т. На предла" гаемом сорбенте могут быть успешно разделены соединения различных классов с близкими температурами кипения. Это видно из табл. 2Большие значения индексов удерживания альдегидов, кислот, спиртов,нитросоединений, кетонов свидетельствует о том, что удерживание на предлагаемом сорбенте зависит от величиныдипольного момента молекул и от способности молекул к образованию водородных связей с поверхностью специфического сорбента.Наиболее прочно удерживаются альдегиды, кислоты, спирты. Вода на данном сорбенте выходит после И-гептана. Это позволяет использовать сорбент для определения примесей ряда легких органических соединений в воде.Наблюдается также очень сильное удерживание ароматических соединений по сравнению с соответствующими насыщенными соединениями с равным числом атомов углерода в молекуле. Это связано с наличием в их молекуле легко поляризуемых Х-электронов (табл. 3) .Применение сополимера БМА и ТГМ в качестве сорбента для газовой хроматографии возможно благодаря особенностям его структуры; сополимер обладает развитой поверхностью - 20 м/г, большим суммарным объемом пор - 1,1 см /г, достаточно однородным расЭпределением пор по радиусам, средним. радиусом пор 2000 Й. Это макропористый сорбент.Сорбент предлагается для разделе" ния сложных смесей полярных и непо- лярных соединений, при этом эа счет специфических межмолекулярных взаимодействий обеспечивается, выход снаЧала неполярных соединений, а затем соединений средней и высокой полярности, что видно на примере разделения производных бензола (табл. 3 и Фиг. 2) и соединений с возрастающими диполь- ными моментами.Предлагаемый сорбент на основе БМА 15 30 и ТГМ получают суспензионной сополимеризацией БМА и ТГМ в присутствии инертного раэбавителя П-гептана в ви- Щде регулярных частиц сферической формы, которыми удобно заполнять гаэохроматографические колонки. До настоящего времени макропористый сопслимер БМА и ТГМ использовался в качестве носителя в гель-проникающей хроматографии дляразделения олигомеров.Предлагаемый сополимер используется в газовой хроматографии, отличающейся от гель-проникающей хроматографии самим принципом разделения. Еслив гель-проникающей хроматографии, которая является разновидностью жидкостной хроматографии, разделение основано на ситовом действии полимера, то вгазовой хроматографии разделение основано на различии в межмолекулярныхвзаимодействиях сорбат-сорбент. Еслив гельпроникающей хроматографии сополимер действует подобно молекулярному ситу, разделяя (отсеивая)молекулы больших размеров, то в газовой хроматографии сополимер действует подобно пористому сорбенту,разделяя молекулы в зависимости отих способности к удерживанию на поверхности сополимера за счет ориентационных, индукционных взаимодействий типа водородной связи.Применение предлагаемого сорбентадля разделения органических соедине-ний с указанием условий разделенияпоказано на фиг, 1, 2. На фиг. 1представлена хроматограмма смеси соединений-индикаторов, где 1 - этанол,2 - метилэтилкетон, 3 - бензол, 4нитрометан, 5 - пиридин. Хроматограмма получена на хроматографе Цвет 100. Использовался детектор по теплопроводности, колонка 1 м х 3 мм прирасходе газ-носителя Не 30 мл/мин,температура термостата колЬнок 100На Фиг. 2 приведена хроматограммасмеси производных бензола, где 1гексан, 2 - гептан, 3 - бенэол, 4 -толуол, 5 - этилбенэол, 6 - хлорбензол, 7 - нитробенэол,Хроматограмма получена на хроматографе Цвет. Использовался детектор по теплопроводности, колонка1 м х 3 мм, при расходе газо-. носителяНе 30 мл/мин, гексан и гептан анализировались в изотермическом режиме притемпературе термостата колонок 100 фС,а производные бенэола анализировалисьв режиме программирования от 100 С до150 ОС со скоростью программирования26 С/мин.Использование макропористого сопвлимера бутилУетакрилата и триэтиленгликольдиметакрилата для газовой хроматографии .позволяет разработать сорбент для газовой хроматографии с повышенной специфичностью по сравнению сотечественными и зарубежными полимерными сорбентами. Он может применяться в химических лабораториях для анализа сложных смесей полярных и неполярных соединений и анализа водныхсред, для разделения соединений сблизкими температурами кипения, длярегулирования последовательности выхода компонентов из хроматографической колонки,741145 Таблица 1 Индексы удерживания соединений-индикаторов наХромосорбе 102, Хромосорбе 104, Порапаке Т и на предлагаемом сорбенте Этанол 425б 90 570 759 Хетилэтилкетон 570 680 700 822 650 835 89) 510 935 715 947 Бензол Нитрометан 705 1025 845 1060 Пиридин Таблица 2 Разделение соединений с близкими температурами кипения на предлагаемом сорбенте,07 7 ,659 ВторбутанолИуравьинаякислота 46,03 Валериановальдегид 04 861 86,1 610 85 102,0 101 2 етилпропилкет Нитроме 94 Окт 4,0 Таблица 3 Индексы удерживания производных бензола на предлагаемо сорбенте741145 Продолжение табл. 3 2 Ъ 4 5 6 92,14 . 110,8106,17 136,15112,56 132,0120,15 202,5123,12 210,9 Ацетофенон Нитробензол Т а б л и ц а 4 Индексы удерживания соединений с различными дипольными моментами 36,07 10,00 0 500 Пентан 72,1Диэтиловыйэфир 74,12Ацетон 58,0Ацетонитрил 41,05 34,5 56,1 82,0 10,00 1,14 545 6,43 2,73 730 3,493,94 828 Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Сакодынский К. И. и др. Полимерные сорбенты для молекулярной хроматографии, И., Наука, 1977, с. 28.2. Там же с. 39-53 (прототип) . Применение макропористого сополимера. бутилметакрилата и триэтиленгликольдиметакрилата в качестве сорбента для газовой хроматографии. Толу олЭтилбензолХлорбензол 12,4 0,37 988 14,1 0,59 1075 13,2 1,69 1125 14,10 3,00 1320 14,6 4,23 1570741145 КИПИ Заказ 3323/5 аж 1 О 1одписнОР филиал ППП Патенттент , г. Ужгород, ул . Проектная,