Разработка методов приготовления поликапиллярных колонок для газоадсорбционной хроматографии и исследование их свойств

• Автор: Патрушев, Юрий Валерьевич
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Подходы к увеличению скорости разделения в газовой хроматографии
1.2 Поликапиллярные колонки для экспрессного анализа
1.3 Капиллярные пористослойные колонки и способы их приготовления
Глава 2 ПРИГОТОВЛЕНИЕ НЕПОДВИЖНЫХ ФАЗ ДЛЯ
ГАЗОАДСОРБЦИОННЫХ КОЛОНОК НА ОСНОВЕ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ РЕАКЦИЙ
2.1 Золь-гель технология в приготовлении хроматографических колонок
2.1.1 Основные принципы золь-гель технологии
2.1.2 Применение золь-гель технологии для приготовления капиллярных
газохроматографических колонок
2.2 Приготовление сорбентов золь-гель методом
2.3 Исследование свойств приготовленных сорбентов
2.3.1 Термический анализ гибридных сорбентов на основе алюминия
2.3.2 Изучение текстурных характеристик гибридных сорбентов на основе
алюминия
Глава 3 КАПИЛЛЯРНЫЕ КОЛОНКИ С ПОРИСТЫМ СЛОЕМ НА ОСНОВЕ
ЗОЛЬ-ГЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ
3.1 Золь-гель методы синтеза пористого слоя для капиллярных колонок
3.1.1 Приготовление неорганического золя гидроксида алюминия
3.1.2 Приготовление гибридного органо-неорганического золя
3.1.3 Приготовление капиллярных колонок
3.1.4 Обработка колонок после нанесения слоя сорбента
3.2 Свойства капиллярных пористослойных колонок на основе оксида алюминия
3.2.1 Оборудование для исследования свойств перистослойных капиллярных
колонок
3.2.2 Зависимости ВЭТТ от скорости потока газа-носителя
3.2.3 Загрузочные характеристики адсорбционных капиллярных колонок
Глава 4 ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПОЛИКАПИЛЛЯРНЫХ КОЛОНОК
4.1 Конфигурация колонок для экспрессного анализа
4.2 Приготовление газоадсорбционных поликапиллярных колонок
4.2.1 Неорганические адсорбенты. Ограничения на методы нанесения
адсорбционных слоев на ПКК
4.2.2 ПКК с сорбентами на основе алюминия
4.2.3 ПКК с гибридными фазами на основе кремния. Смешанные сорбенты
4.2.4 ПКК с попитриметипсилиппропином
Глава 5 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АДСОРБЦИОННЫХ ПКК ДЛЯ
ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
5.1 Газохроматографическое оборудование для экспрессной хроматографии на поликапиллярных колонках
5.1.1 Инжектор для скоростного ввода пробы
5.1.2 Детектор и электрометрический усилитель
5.1.3 Система сбора и обработки хроматографических данных
5.2 Зависимость ВЭТТ от потока газа-носителя
5.3 Загрузочные характеристики ПКК
5.4 Зависимость характеристик удерживания от состава сорбента
5.4.1 Сорбенты на основе оксида алюминия
5.4.2 Сорбенты на основе оксида кремния
5.4.3 Смешанные сорбенты на основе кремния и алюминия
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность работы.
Тот, кто использует хроматографию в своей повседневной практике, знает, насколько длительным бывает период с момента ввода анализируемой смеси в хроматографическую колонку и до получения результатов разделения. Разумеется, что такое положение дел не всегда устраивает аналитиков, а в ряде случаев длительность процесса разделения не позволяет ставить вопрос об использовании метода хроматографии. Конечно, такое положение дел вполне приемлемо, когда целью эксперимента является получение данных, на основании которых не ожидается принятие экстренного решения. Тем не менее, в любом случае предпочтительно использовать хроматографическую методику, в которой процесс разделения происходит за минимально возможное время.
Принципы и теория скоростной хроматографии известны с начала 60-х годов, однако ее рутинное использование даже в последнее время не является широко распространенным явлением. Следует указать на два ограничения, которые препятствовали становлению экспрессной хроматографии.
Первым ограничением является то, что почти все серийно выпускаемые приборы (то есть газовые хроматографы) не могут быть использованы для существенного увеличения скорости разделения. Причиной тому является несоответствие технических характеристик экспрессных колонок с другими компонентами (устройство ввода пробы, детектор, усилитель и система регистрации) серийных приборов.
Второе ограничение имеет более принципиальный характер. Для реализации скоростных возможностей необходимо использовать капиллярные колонки с малым диаметром капилляра (10-50 микрон) [1]. Как следствие, в такую колонку, для ее нормальной работы, необходимо ввести очень малую по объему пробу. Если минимальное количества вещества вводимое в колонку определено чувствительностью детектора, то максимальный объем пробы связан с ее перегрузкой, то есть потерей колонкой разделительных способностей. По этой причине, диапазон концентраций, определение которых возможно при использовании такой колонки весьма мал.
Очевидным путем преодоления этого ограничения является создание колонки, состоящей из пакета капилляров малого диаметра. В этом случае, при сохранении высокой скорости разделения, колонка способна работать с
селективность разделения легких углеводородов, что и будет показано в дальнейшем. Таким образом, температура отжига около 300°С является оптимальной для получения пористого и относительно неактивного адсорбционного слоя на стенках ПКК.
Кривые дифференциального термического анализа для описанных выше материалов представлены на рисунке 2.3.1.3. Для всех трех образцов наблюдаются два экзотермических пика. Первый пик, скорее всего, соответствует фазовым изменениям, обусловленным разложением полипропиленгликоля и взаимодействием продуктов разложения с адсорбентом. Начало пика соответствует температуре 180°С. Скорее всего он связан с разложением ППГ, так как в свободном состоянии он начинает разлагаться при температуре выше 200°С.
Т,°С
Рисунок 2.З.1.З. Кривые дифференциального термического анализа для образцов с различным соотношением органической и неорганической составляющей (см. таблицу. 2.3.1.1).
Относительно низкая температура начала деструкции полипропиленгликоля может быть вызвана каталитическим действием гидроокиси алюминия, в структуру которого внедрен полипропиленгликоль. Площадь пика довольно значительно уменьшается у образца АПГ039 по сравнению с АПГ061. И для образца АПГ009 экзотермический пик при 225°С слабо различим. Площадь второго экзотермического пика не изменяется в такой значительной степени, как