Получение и исследование газохроматографических свойств полимерных монолитных капиллярных колонок

• Автор: Козин, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.11.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Высокоэффективные колонки в газовой хроматографии

1.1.1. Наполненные колонки

1.1.2. Полые капиллярные колонки

1.1.3. Полые поли капиллярные колонки

1.2. Монолитные стационарные фазы в хроматографии

1.3. Монолитные сорбенты в газовой хроматографии

1.3.1. Монолитные колонки на основе полиуретановых пен

1.3.2. Монолитные колонки на основе силикагеля

1.3.3. Монолитные колонки на основе поли(дивинилбензола)
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Получение монолитного сорбента в капилляре
2.2. Приборы и средства измерений
2.3. Растворы и реагенты
2.4. Измерение физико-химических параметров
2.4.1. Пористость колонок
2.4.2. Проницаемость колонок
2.4.3. Коэффициенты диффузии сорбатов
2.4.4. Вязкость газов-носителей
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние условий синтеза на пористость и проницаемость монолитных капиллярных колонок
3.2. Влияние условий синтеза монолита на разрешающую способность монолитных капиллярных колонок
3.2.1. Влияние времени полимеризации монолита
3.2.2. Влияние температуры синтеза и состава полимеризационной смеси
3.3. Характеристика динамических свойств монолитных капиллярных колонок
3.3.1. Модель Ван-Деемтера
3.3.2. Модель Гиддингса

3.3.3. Корреляция параметров уравнений Ван-Деемтера и Гиддингса с условиями получения монолитных колонок
3.4. Оптимизация условий применения монолитных колонок в ГХ
3.4.1. Влияние природы газа-носителя на удерживания сорбатов
3.4.2. Влияние природы газа-носителя на эффективность монолитных капиллярных колонок
3.4.3. Влияние природы газа-носителя на параметры уравнений Ван-Деемтера и Гиддингса
3.5. Высокопроизводительные разделения на монолитных капиллярных колонках в ГХ
3.6. Термодинамика сорбции легких углеводородов на монолитных капиллярных колонках
3.6.1. Компенсационные зависимости между энтальпией и энтропией при сорбции на монолитных колонках
3.6.2. Влияние природы газа-носителя и природы монолита на термодинамику сорбции
3.6.3. Влияние давления подвижной фазы на термодинамику сорбции
ВЫВОДЫ:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы: В настоящее время методы газовой хроматографии
(ГХ) широко применяются в нефтехимической и других отраслях промышленности для контроля технологических процессов и получения оперативной аналитической информации о составе и свойствах производственных потоков. Современные газовые хроматографы используют, как правило, полые капиллярные колонки и реже колонки, заполненные пористыми адсорбентами. Несмотря на то, что такие колонки обладают относительно невысокой удельной эффективностью (~ 7000 т.т. на метр), при длине полых колонок 50-100 м их суммарная эффективность оказывается достаточной для разделения сложных смесей анализируемых соединений. В то же время длинные колонки не позволяют проводить скоростные ГХ разделения, так как оптимальная скорость движения подвижной фазы для полых колонок составляет 10-50 см/сек.
Для решения широкого круга современных аналитических задач требуется проведение скоростных и высокопроизводительных ГХ анализов, когда время анализа составляет минуту и менее. Разработка новых методов ГХ анализа, сочетающих высокую удельную эффективность и экспрессность разделения является актуальной проблемой современной хроматографической науки, решению которой и посвящена данная диссертация. Одним из направлений решения это актуальной задачи является развитие новых типов хроматографических колонок и новых типов стационарных фаз.
Цель работы: Целью данной работы было получение и исследование в газовой хроматографии монолитных капиллярных колонок на основе органических полимеров. Монолитные колонки по своей структуре принципиально отличаются от традиционно используемых в ГХ полых капиллярных и заполненных колонок. Потенциально они могут обладать

2) монолит синтезировали в капилляре in situ термической полимеризацией смеси, состоявшей из мономера (дивинилбензол (ДВБ) или этиленгликольдиметакрилат (ЭДМА)), порообразователей (смесь додеканола и толуола) и инициатора (2,2’- азодиизобутиронитрил (АИБН)). Все реагенты имели квалификацию не ниже ч.д.а. и использовались без дополнительной очистки (табл. 1). Капилляр под вакуумом заполняли полимеризационной смесью и концы капилляра запаивали. Капилляр помещали в водяную баню, термостатированную при заданной температуре, где он выдерживался заданное время. Конкретные условия полимеризации для колонок приведены в табл.2 и 3.
3) По окончании полимеризации монолитную колонку промывали метанолом для удаления порообразователя, остатков реагентов и олигомеров и сушили в токе гелия при температуре 120° в течение 60 мин. Свойства полученных монолитных капиллярных колонок приведены в табл. 2 и 3.
В данной работе в качестве объекта сравнения была использована монолитная капиллярная колонка на основе силикагеля, ранее изученная в лаборатории хроматографии ИНХС РАН, и свойства которой приведены ниже.
Диаметр, мкм Длина, см Проницаемость для ССЬ, Вох10"9 см2 Н МИ||, мкм О’оггг мм/с Р*, МПа
200 58,5 1.22 35 44.6 4.7 МПа
*) Нтт - минимальная высота теоретической тарелки при оптимальной скорости потока подвижной фазы йот-., р; давление на входе в колонку, требуемое для создания оптимальной скорости подвижной фазы. Все величины получены для сорбата н-бутана при 60°С для колонки на основе силикагеля.