CS241699B1

CS241699B1 - A method of static impregnation of a capillary chromatography column

Info

Publication number: CS241699B1
Application number: CS849653A
Authority: CS
Inventors: Jiri Teply
Original assignee: Jiri Teply
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS965384A1

Abstract

Řešení se týká způsobu statické impregnace kapilární chromatografické kolony stacionární fází, při němž se vyplní kapilární chromatografická kolona roztokem stacionární fáze v rozpouštědle. Řešení spočívá v tom, že rozpouštědlo se odpařuje současně oběma konci kapilární chromatografické kolony, vystavenými působení stejného tlaku a teploty.The solution relates to a method of static impregnation of a capillary chromatography column with a stationary phase, in which the capillary chromatography column is filled with a solution of the stationary phase in a solvent. The solution consists in evaporating the solvent simultaneously at both ends of the capillary chromatography column, exposed to the same pressure and temperature.

Description

Vynález se týká způsobu statické impregnace kapilární chromatografické kolony stacionární fází, při němž se vyplní kapilární chromatografická kolona roztokem stacionární fáze v rozpouštědle a rozpouštědlo se odpařuje. Účelem vynálezu je urychlení průběhu impregnace, zvýšení pracovní produktivity a snížení zmetkovitosti.The invention relates to a method of static impregnation of a capillary chromatography column with a stationary phase, in which the capillary chromatography column is filled with a stationary phase solution in a solvent and the solvent is evaporated. The purpose of the invention is to accelerate the impregnation process, to increase labor productivity and to reduce scrap.

Beznáplňové, nebo-li kapilární chromatografické kolony pro plynovou chromatografli se vyrábějí většinou ze surových skleněných nebo křemenných kapilár. Jejich vnitřní průměr je menší než 0,7 mm, délka je v rozmezí 2až 100 metrů a zpravidla mají tvar šroubovice se závity o průměru 100 až 240 mm. K separaci, identifikaci a kvantitativnímu určování komponent analyzovaných směsí je nutno vnitřní stěny kapilární chromatografické kolony impregnovat stacionární fází, na které se uskutečňuje chromatografické dělení. Poněvadž stacionární fáze se volí podle povahy a složení analyzované směsi, dodává výrobce kapilární chromatografické kolony v převážné většině bez impregnace. Impregnaci provádí uživatel zpravidla v běžně vybavených analytických laboratořích. Lze je provádět stacionární nebo dynamickou metodou. Prvá metoda je sice pracnější, avšak výhodnější, neboť umožňuje nanést na vnitřní stěnu kapilární kolony volitelné množství stacionární fáze, a to i v tloušťce vrstvy nad jeden mikrometr. Volba množství stacionární fáze je předpokladem požadované standardizace impregnovaných kapilárních kolon a tloušťka vrstvy podmiňuje jejich kapacitu.Gapless or capillary gas chromatographic columns are made mostly of raw glass or quartz capillaries. They have an inside diameter of less than 0.7 mm, a length of between 2 and 100 meters and are generally helical with threads of 100 to 240 mm in diameter. In order to separate, identify and quantify the components of the analyzed mixtures, the internal walls of the capillary chromatography column must be impregnated with the stationary phase on which the chromatographic separation takes place. Since the stationary phase is selected according to the nature and composition of the mixture to be analyzed, the manufacturer supplies the capillary chromatographic column for the most part without impregnation. The impregnation is usually performed by the user in commonly equipped analytical laboratories. They can be performed by stationary or dynamic method. The first method is more laborious, but more advantageous, since it allows to apply an optional amount of stationary phase to the inner wall of the capillary column, even at a layer thickness of over one micrometer. The choice of the stationary phase quantity is a prerequisite for the required standardization of impregnated capillary columns and the layer thickness determines their capacity.

Je známý způsob statické impregnace kapilární chromatografické kolony, při němž se kolona naplní impregnačním činidlem, tvořeným roztokem stacionární fáze v organickém rozpouštědle, jeden konec kolony se plynotěsně uzavře a druhým koncem se z roztoku stacionární fáze odpařuje rozpouštědlo. Popsáno v Grob K., et al., Journal of chromatography, 244, 1982, str. 197 — 208. Pro plynotěsně uzavření jednoho konce kolony se používá lepidla, zátky, zatavení nebo smrštitelné teflonové kapiláry (Grob K., et al., Journal of high resolution chromatography & Chromatography communication, 5, 1982, str. 119 J. Při odpařování odcházejí páry rozpouštědla z kapilární chromatografické kolony a stacionární fáze, která není v podmínkách impregnace těkavá, rovnoměrně ulpívá na vnitřních stěnách kapilární kolony předem dehydratované a silanizované.A method of static impregnation of a capillary chromatographic column is known in which the column is packed with an impregnating agent consisting of a solution of a stationary phase in an organic solvent, one end of the column is sealed gas-tight and the other end evaporates the solvent from the stationary phase solution. Described in Grob K., et al., Journal of Chromatography, 244, 1982, pp. 197-208. Adhesives, stoppers, fusions or shrinkable Teflon capillaries are used to seal one end of the column (Grob K., et al., In vaporization, solvent vapors leave the capillary chromatography column and the stationary phase, which is not volatile under impregnation conditions, adheres uniformly to the inner walls of the capillary column previously dehydrated and silanized.

Nevýhody známého způsobu statické impregnace kapilární chromatografické kolony souvisejí s potřebou dokonalého plynotěsného uzávěru jednoho konce kolony po jejím naplnění. Zůstane-li u uzavřeného konce kapilární kolony plynová vzduchová bublinka, nebo uvolní-li se plynová bublinka z uzavíracího materiálu, nebo vnikne-li vzduchová bublinka dovnitř netěsností uzávěru, mnohonásobně zvětšuje při zvýšené teplotě nebo sníženém tlaku urychlujícím odpařování rozpouštědla svůj objem a vytlačuje impregnační činidlo z kapilární kolony. Proces impregnace je zmařen a kapilární chromatografická kolona je znehodnocena. Další komplikace nastávají při požadavku ponechání dvou konců kolony v úseku nutném pro manipulaci s kolonou bez impregnace. Manipulační konce kapilární kolony se naplňují pouze rozpouštědlem, při jehož dávkování nutno dbát na to, aby na styku rozpouštědla s impregnačním činidlem nezůstala žádná plynová bublinka. Jestliže byly vykonány tyto obtížné operace, odpařuje se rozpouštědlo z impregnačního činidla otevřeným koncem kapilární kolony. Odpařování je pomalé a podle rozměrů kolony může trvat i několik dnů. Poněvadž při odpařování je třeba udržovat určitý teplotní a tlakový režim, nelze provádět proces impregnace bez obsluhy nebo bez automatické regulace. V obou případech vznikají značné provozní náklady a nelze přitom vyloučit znehodnocení kolony, například dočasnou poruchou v rozvodech energetických a vodovodních sítí.The disadvantages of the known method of static impregnation of a capillary chromatography column are related to the need for a perfect gas-tight closure of one end of the column after loading. If a gas air bubble remains at the closed end of the capillary column, or if the gas bubble is released from the closure material, or if the air bubble enters the closure leaks, it will multiply its volume at elevated temperature or reduced pressure to accelerate solvent evaporation and displace the impregnating agent from a capillary column. The impregnation process is thwarted and the capillary chromatography column is discarded. Further complications arise in the desire to leave the two ends of the column in the section necessary for handling the column without impregnation. The handling ends of the capillary column are filled only with solvent, the dosing of which must be such that no gas bubble remains on the solvent contact with the impregnating agent. When these difficult operations have been performed, the solvent from the impregnating agent evaporates through the open end of the capillary column. Evaporation is slow and may take several days depending on the size of the column. Since a certain temperature and pressure regime must be maintained during evaporation, the impregnation process cannot be carried out without the operator or without automatic regulation. In both cases, considerable operating costs are incurred and it is not possible to rule out column degradation, for example by a temporary failure in the power and water supply networks.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob statické impregnace kapilární chromatografické kolony stacionární fází podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že rozpouštědlo se odpařuje současně oběma konci kapilární chromatografické kolony, vystavenými působení stejného tlaku a teploty.The disadvantages of these disadvantages are eliminated by the method of static impregnation of the capillary chromatography column according to the stationary phase according to the invention, characterized in that the solvent evaporates simultaneously at both ends of the capillary chromatography column exposed to the same pressure and temperature.

Pro zajištění rovnoměrného odpařování rozpouštědla oběma konci kapilární kolony, pro stabilizaci pohybu impregnačního činidla je výhodné, když kapilární chromatografická kolona se po dobu odpařování rozpouštědla uprostřed své délky uzavře.In order to ensure a uniform evaporation of the solvent at both ends of the capillary column, to stabilize the movement of the impregnating agent, it is preferable that the capillary chromatography column is closed during the evaporation of the solvent in the middle of its length.

Je-li požadována kolona s neimpregnovanými manipulačními konci, vyplní se manipulační konce kapilární chromatografické kolony plynem.If a column with unimpregnated handling ends is required, the handling ends of the capillary chromatography column are filled with gas.

Výhodou způsobu statické impregnace kapilární chromatografické kolony podle vynálezu je podstatné snížení rizika neúspěšné impregnace, snížení zmetkovitosti a urychlení procesu impregnace. Odpadá pracné a znehodnocování kolony často způsobující plynotěsně uzavírání jednoho konce kapilární kolony. I splnění požadavku neimpregnovaných manipulačních konců kolony lze dosáhnout bez rizika vzniku plynových bublin, znehodnocujících již z části předupravenou kolonu. Doba procesu impregnace se zkracuje proti dosavadnímu způsobu nejméně o polovinu. Vzniká úspora práce i energie, zvyšuje se produktivita přípravy kapilárních kolon i jejich spolehlivost.The advantage of the method of static impregnation of the capillary chromatographic column according to the invention is a substantial reduction of the risk of unsuccessful impregnation, reduction of rejects and acceleration of the impregnation process. The laborious and devaluing of the column often causing gas-tight closing of one end of the capillary column is eliminated. Even the requirement of the unimpregnated column ends can be achieved without the risk of gas bubbles devaluing the pre-treated column. The impregnation process time is reduced by at least half compared to the prior art process. This saves labor and energy, increases capillary column productivity and reliability.

Příklad způsobu statické impregnace kapilární chromatografické kolony podle vynálezu je popsán pomocí obrázků na přiloženém výkrese, kde obr. 1 znázorňuje kapilární chromatografickou kolonu se zařízením pro její naplňování roztokem stacionární fáze a obr. 2 tutéž kolonu se zařízením pro odpařování rozpouštědla z roztoku stacionární fáze.An example of a method of static impregnation of a capillary chromatography column according to the invention is described with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a capillary chromatography column with a device for filling it with a stationary phase solution;

Skleněná kapilární chromatografická kolona 1 o vnitřním průměru 0,27 mm a délce 15 m, svinutá do šroubovice s průměrem závitů 106 mm byla známým způsobem loužena, dehydratována a silanizováňa. Pro její impregnaci, která je požadována ve vrstvě 0,35 mikrometru a v manipulačních koncích 11, 12 v délkovém úseku cca 50 cm v podstatě tenší vrstvě, bylo připraveno impregnační činidlo 3, tvořené odplyněným roztokem methylsilikonového elastomeru jako stacionární fáze v n-pentanu jako rozpouštědle o koncentraci 5,19 mg . ml¹. Impregnační činidlo 3 bylo dodáno společně s rtutí 4 do naplňovací baňky 2, do které je přiváděn tlakový dusík. Prvý manipulační konec 11 kapilární chromatografické kolony 1 byl ponořen do impregnačního roztoku 3 a druhý konec 12 vložen do odpadní nádobky 15. Tlakem dusíku bylo z plnicí baňky 2 vytlačováno rychlostí 2 cm. s¹impregnační činidlo 3 do kapilární chromatografické kolony 1. Když se naplnila do 9/10 svého obsahu, byl do ní stejným způsobem zatlačen sloupec 14 rtuti 4, v množství zaujímajícím asi 40 % délky jednoho jejího závitu. Nato byl sloupec 14 rtuti 4 pomocí impregnačního činidla 3 tlakovým dusíkem zatlačen ke středu kapilární chromatografické kolony 1, do vzdálenosti 7 m od jejího prvého konce 11. O další jeden metr dále byl zatlačen společně s impregnačním činidlem 3 pouze dusíkem. Celá náplň kapilární chromatografické kolony 1 byla poté posunuta o půl jednoho metru zpět tak,' že prvý manipulační konec 11 byl z manipulační baňky 2 vyjmut a druhým manipulačním koncem 12 byl přiveden tlakový dusík. Sloupec 14 rtuti 4 se nacházel ve středním závitu 5 kapilární chromatografické kolony 1, její manipulační konceA glass capillary chromatography column 1 having an internal diameter of 0.27 mm and a length of 15 m, coiled into a helix with a thread diameter of 106 mm, was leached, dehydrated and silanized in a known manner. For its impregnation, which is required in the 0.35 micrometer layer and at the handling ends 11, 12 in a length of approximately 50 cm substantially thinner layer, an impregnating agent 3 was prepared consisting of a degassed methylsilicone elastomer solution as a stationary phase in n-pentane as a solvent of 5.19 mg. ml ¹ . The impregnating agent 3 was supplied together with the mercury 4 to a filling flask 2 to which pressurized nitrogen was supplied. The first handling end 11 of the capillary chromatography column 1 was immersed in the impregnating solution 3 and the second end 12 was inserted into the waste container 15. The nitrogen pressure was expelled from the filling flask 2 at a rate of 2 cm. With ¹ impregnating agent 3 into the capillary chromatography column 1. When it was packed to 9/10 of its content, a column 14 of mercury 4 was pushed into it in the same way, in an amount of about 40% of the length of one of its threads. Thereafter, the mercury column 14 was pushed to the center of the capillary chromatography column 1 by means of impregnating agent 3, at a distance of 7 m from its first end 11. A further one meter was pushed together with impregnating agent 3 only with nitrogen. The entire packing of the capillary chromatography column 1 was then moved back half a meter by the first handling end 11 being removed from the handling flask 2 and the pressurized nitrogen was introduced through the second handling end 12. Column 14 of mercury 4 was located in the central thread 5 of the capillary chromatography column 1, its handling ends

11, 12 byly v úseku půl metru vyplněny dusíkem a zbývající podstatná část objemu impregnačním činidlem 3.11, 12 were filled with nitrogen and the remainder of the volume with impregnating agent 3 in a half meter section.

Takto naplněná kapilární chromatogra- fická kolona 1 byla ponořena do vodní lázně 6 o teplotě 29 °C v termostatovaně nádobě 16 a na její manipulační konce 11, 12 nasazen dělicí spojník 7 s hadicí 8. Opačný konec hadice 8 byl pomocí rozdvojky 17 spojen s exsikátorem 9 o objemu 11 litrů a přes kohout 13 s vakuovým čerpadlem 10. Po odsátí vzduchu z exsikátoru 9 a uzavření kohoutu 13 nastal proces odpařování rozpouštědla z impregnačního činidla 3. Rozpouštědlo se odpařovalo současně a rovnoměrně oběma konci 11, 12 kapilární chromatografické kolony 1 průměrnou rychlostí 14 cm . min¹. Nerovnoměrnost odpařování vyrovnával sloupec 14 rtuti 4. Na vnitřních stěnách kapilární chromatografické kolony 1 ulpíval v rovnoměrné vrstvě methylsilikonový elastoměr jako· stacionární fáze. Po odpaření rozpouštědla zjištěném vizuální kontrolou a po 30mi.nutové časové prodlevě byla kapilární chromatografická kolona 1 vyjmuta z vodní lázně 8 a proudem dusíku zbavena jednak sloupce 14 rtuti 4, jednak zbytků par rozpouštědla. Způsob impregnace podle vynálezu trval tři hodiny a kapilární chromatografická kolona 1 mohla být po kondicionaci uvedena do provozu, kde vykazovala dobře reprodukovatelné výsledky.The packed capillary chromatography column 1 was immersed in a 29 ° C water bath 6 in a thermostatic vessel 16 and a separating nipple 7 with a hose 8 was fitted at its handling ends 11, 12. The other end of the hose 8 was connected to a desiccator After the air has been drawn off from the desiccator 9 and the valve 13 has been closed, the solvent evaporation process from the impregnating agent 3 has started. The solvent has been evaporated simultaneously and evenly at both ends of the capillary chromatography column 11 at an average speed. 14 cm. min ¹ . The vapor irregularity was compensated by column 14 of mercury 4. A methyl silicone elastomer adhered to the inner walls of the capillary chromatography column 1 as a stationary phase. After evaporation of the solvent detected by visual inspection and after a 30 min delay, the capillary chromatography column 1 was removed from the water bath 8 and stripped of mercury column 14 and residual solvent vapors with a stream of nitrogen. The impregnation process of the invention lasted three hours and the capillary chromatographic column 1 could be put into operation after conditioning, showing well reproducible results.

Dočasný uzávěr středního závitu 5 lze uskutečnit nejen sloupcem 14 rtuti 4, ale i jinými, například lokálním zmrazením nebo pohyblivou ucpávkou. Vynález je využitelný v oboru plynové chromatografle, a to nejen pro impregnaci kapilární chromatografické kolony, ale se záměnou roztoků i pro její předúpravu nanášením desaktivačních činidel na její vnitřní stěny.The temporary closure of the central thread 5 can be effected not only by the mercury column 14, but also by other, for example, local freezing or movable seals. The invention is applicable in the field of gas chromatography, not only for impregnating a capillary chromatography column, but also for exchanging solutions and for pretreating it by applying deactivating agents to its inner walls.

Claims

pSedmEt

A method of static impregnation of a capillary chromatography column with a stationary phase, wherein the capillary chromatographic column is filled with a solution of a stationary phase in a solvent, characterized in that the solvent evaporates simultaneously at both ends of the capillary chromatography column exposed to the same pressure and temperature.

ynAlezu

2. The method of static impregnation according to claim 1, characterized in that the capillary chromatography column is closed during the evaporation of the solvent in the middle of its length.

3. The method of static impregnation according to claims 1 and 2, characterized in that the capillary chromatography column is packed with gas in the range of the handling ends.