CS268710B1

CS268710B1 - A method of applying a stationary liquid phase to a glass or quartz capillary of a chromatography column

Info

Publication number: CS268710B1
Application number: CS87423A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Rozpravka; Elektron A Mistrjukov
Original assignee: Jaroslav Rozpravka; Elektron A Mistrjukov
Priority date: 1986-01-21
Filing date: 1987-01-21
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS42387A1; SU1323952A1

Abstract

Rašeni ee týká modifikace způsobu výroby skleněných a křemenných kapilárnicn chromatografických kolon 9 prostorově polymerovanou silikonovou stacionární kapalinovou fázi. Cílem je vytvoření snadného způsobu výroby skleněných i křemenných kapilárních chromatografických kolon s prostorově chemicky vázanou stacionární kapalinovou fází na vnitřním povrchu. Cíle je dosaženo poržitim benzenu, Jako rozpouštědla stacionární silikonové kapané fáze, kterého chemická vlastnosti dovoluji provést polymeraci a vznik prostorově chemicky vázané struktury stacionární kapalinové fáze při jeho odpařováni. Odpařováni probíhá postupným kmitavým pohybem zóny přadehřiváni při aktivaci iniciátoru polymerace, postupně po celá délce kapiláry* Poté je provedeno termoetatováni temperovanou zónou při teplotě 150 až 200 °C, což Ja teplota kondenzace par benzenu.The solution concerns a modification of the method of manufacturing glass and quartz capillary chromatography columns with a spatially polymerized silicone stationary liquid phase. The aim is to create an easy method of manufacturing glass and quartz capillary chromatography columns with a spatially chemically bound stationary liquid phase on the inner surface. The aim is achieved by using benzene as a solvent for the stationary silicone drop phase, the chemical properties of which allow polymerization and the formation of a spatially chemically bound structure of the stationary liquid phase during its evaporation. Evaporation takes place by gradual oscillatory movement of the preheating zone when activating the polymerization initiator, gradually along the entire length of the capillary. Then, thermosetting is carried out in a tempered zone at a temperature of 150 to 200 °C, which is the condensation temperature of benzene vapor.

Description

Vynález se týká způsobu nanášení stacionární kapalná fáze do skleněná, nebo křemenné kapiláry chromatografické kolony.The invention relates to a method of applying a stationary liquid phase to a glass or quartz capillary of a chromatography column.

Vynález patří -do oblasti chromatografie, především plynové.The invention belongs to the field of chromatography, especially gas chromatography.

□e známo, že efektivnost separace kapilární kolony je závislá na kvalitě vrstvy stacionární kapalinové fáze, její stejné tloušťce, délce i průřezu kaliláry a na rovnoměrnosti prostorové chemické qtruktury, vzniklé polymerované vrstvy; Ve snaze dosáhnout takové vlastnosti se používá způeobu, ve kterém ee dezsktivovaná kapilára nejprve naplní roztokem stacionární kapalinové fáze a iniciátoru polymerace v organickém rozpouštědle, poté se nanáší etecionámí kapalinová fáze no vnitřní povrch kapiláry dynemickým, nebo Statickým způsobem, načež ee z vnitřního objemu kapiláry vakuováním, nebo proudem Inertního plynu zcela odstraní rozpouštědlo a provede se modifikace vytvořené vrstvy zahříváním, nebo ozařováním.It is known that the separation efficiency of a capillary column depends on the quality of the stationary liquid phase layer, its uniform thickness, length and cross-section of the capillary and on the uniformity of the spatial chemical structure of the resulting polymerized layer; In an attempt to achieve such a property, a method is used in which the deactivated capillary is first filled with a solution of the stationary liquid phase and a polymerization initiator in an organic solvent, then the ethesion liquid phase is applied to the inner surface of the capillary in a dynamic or static manner, after which the solvent is completely removed from the inner volume of the capillary by vacuuming or by a stream of inert gas and the modification of the formed layer is carried out by heating or irradiation.

Dále je znám způsob výroby kapilárních kolon /Sandra P. a kol·, High Resolut· Chromatogr. Chrometogr. Commun·, 1981, vol·· 4, p. 411./,-po dezaktivaci vnitřního povrchu kapiláry kyselinou fluorovodíkovou, kapilára se naplní dynamickým způsobem roztokem stacionární kapalinové fáze a organického peroxidu v hexanu jako iniciátoru polymerace, načež se odstraní rozpouštědlo slabým proudem dusíku a poté se provádí polymerace zahříváním při teplotě 120 °C a vysušením vnitřního povrchu. Tímto způsobem vyrobené kapilární kolony mají sice sobrou stabilitu, ale nedostatkem je především značně vysoké kolísáni tloušťky vzniklé vrstvy stacionární kapalinové fáze s polymerovanou, prostorově chemicky vázanou strukturou, jak v průřezu, tak i po délce kapiláry. Mimo to způsob výroby je složitý, obsahuje vysoké procento ručních operací a je také časovš náročný.Furthermore, a method of manufacturing capillary columns is known /Sandra P. et al·, High Resolut· Chromatogr. Chrometogr. Commun·, 1981, vol·· 4, p. 411./, - after deactivating the inner surface of the capillary with hydrofluoric acid, the capillary is filled dynamically with a solution of the stationary liquid phase and organic peroxide in hexane as a polymerization initiator, after which the solvent is removed with a weak stream of nitrogen and then polymerization is carried out by heating at a temperature of 120 °C and drying the inner surface. Capillary columns manufactured in this way have good stability, but the main drawback is the significantly high fluctuation in the thickness of the resulting layer of the stationary liquid phase with a polymerized, spatially chemically bound structure, both in the cross section and along the length of the capillary. In addition, the manufacturing method is complex, contains a high percentage of manual operations and is also time-consuming.

Jiný způsob výroby kapilárních kolon /Springston S.R. a kol», Chromatogr·, vol. 267, p. 395·»/, je dezaktivovace dynamickým způsobem vodním roztokem kyseliny fluorovodíkové a silanizací trimetylchlorsilanem při teplotš 400 °C» Skleněná kapilární trubka se naplní roztokem stacionární kapalinové fáze a iniciátoru diazo-tercbutylenu v n-pentanu a poté ee rozpouštědlo odstraní zahřátím při vakuu a výsledná polymerace stacionární kapalinové fáze se provádí při teplotě 80 °C. Poté se kolona promyje metylenchloridem a vysuší·Another method of manufacturing capillary columns /Springston S.R. et al», Chromatogr·, vol. 267, p. 395·»/, is deactivation in a dynamic manner with an aqueous solution of hydrofluoric acid and silanization with trimethylchlorosilane at a temperature of 400 °C». The glass capillary tube is filled with a solution of the stationary liquid phase and the initiator diazo-tert-butylene in n-pentane and then the solvent is removed by heating under vacuum and the resulting polymerization of the stationary liquid phase is carried out at a temperature of 80 °C. Then the column is washed with methylene chloride and dried.

Tímto způsobem je možno vyrobit kapilární kolony s efektivností 2000 až 2500 efektivních ekvivalentních teoretických pater na metr /dále jen e.e.t.p.m¹/ /pomoci děkanu/, při kolísání pracovních parametrů při výrobě nepřevyšujícím + 10%·In this way, it is possible to produce capillary columns with an efficiency of 2000 to 2500 effective equivalent theoretical plates per meter /hereinafter referred to as eetpm ¹ / /with the help of the dean/, with fluctuations in operating parameters during production not exceeding + 10%.

Uvedený způsob má citelné nedostatky v rovnoměrnosti nanesení a vytváření prostorové chemické struktury vrstvy stacionární kapalinové fáze, což působí negativně na účinnost a zvyšuje kolísání pracovních parametrů při výrobě. Způsob je také časovš náročný /12 hodin/ a skládá se ze značného počtu kroků a značně části ručních operací··The method has significant shortcomings in the uniformity of application and the creation of the spatial chemical structure of the stationary liquid phase layer, which has a negative effect on efficiency and increases the fluctuation of operating parameters during production. The method is also time-consuming /12 hours/ and consists of a significant number of steps and a significant part of manual operations.

Tyto nedostatky odstraňuje způsob nanášení stacionární kapalinové fáze do skleněné nebo křemenné kapiláry chromatografické kolony podle vynálezu, jehož podstatou je, že skleněná nebo křemenná kapilára zatavená na jednom konci jejíž vnitřní povrch byl dezaktívován a opatřen silanisovanou vrstvou, se naplní roztokem stacionární silikonové kapalné fáze v benzenu a za přítomnosti iniciátoru polymerace diazo-tercbutylenu se kapilára posunuje při současném axiálním kmitavém pohybu rychlosti 10 až 15 mm · s^-^ nejprve předehřívací zórfou s teplotou 350 až 400 °C po dobu zdržení 2 ež 5 s a poté temperovanou zónou s teplotou 150 až 200 °C po dobu zdržení 10 min. až 1,5 hod.These shortcomings are eliminated by the method of applying the stationary liquid phase to the glass or quartz capillary of a chromatography column according to the invention, the essence of which is that a glass or quartz capillary sealed at one end, the inner surface of which has been deactivated and provided with a silanized layer, is filled with a solution of the stationary silicone liquid phase in benzene and, in the presence of a diazo-tert-butylene polymerization initiator, the capillary is moved with simultaneous axial oscillating movement at a speed of 10 to 15 mm s ^- ^ first through a preheating zone with a temperature of 350 to 400 °C for a residence time of 2 to 5 s and then through a tempered zone with a temperature of 150 to 200 °C for a residence time of 10 min. to 1.5 hours.

Cílem vynálezu je snížení kolísání pracovních parametrů a možnost určité standardizace, enlžení časové náročnosti, snížení procenta ručních operací a zvýšení efektivnosti vyráběných kapilárních kolon.The aim of the invention is to reduce fluctuations in working parameters and enable some standardization, reduce time requirements, reduce the percentage of manual operations and increase the efficiency of manufactured capillary columns.

Výhodou je zejména provedení procesu odpaření a odstranění rozpouštědla, nanesení stacionární kapalinové fáze a polymerací a vytvořeni její prostorové chemicky vázané struktury v jednom kroku·The advantage is mainly the performance of the process of evaporation and removal of the solvent, application of the stationary liquid phase and polymerization and formation of its spatial chemically bonded structure in one step.

Při pohybu předehřívací zónou axiálním kmitavým pohybem vpřed, rychlostí 10 ežWhen moving through the preheating zone in an axial oscillating forward motion, at a speed of 10

CS 268 710 Bl 2 mm s“\ se postupně odpařuje rozpouštědlo a vzniká aerosol stacionární kapalinové fáze, která při vznikájícím vysokém tlaku /2,5 al 3 MPa/, s vysokou rovnoměrnosti a energii zkrápí vnitřní aténu kapiláry» Zároveň nahříváním aktivovaný Iniciátor /diazotercbutylen/ vytváří energetické podmínky pro vznik polymerece a její průběh při stacionárním režimu e tím vytváření prostorové chemicky vázané struktury vznikající vrstvy . stacionární kapalinová fáze· Produkty rozpadu iniciátoru ee rychle odpařují /izobutan/, nebo unikají /Ng/ a usnadňují odstraňování odpařených molekul rozpouštědla·CS 268 710 Bl 2 mm s"\ the solvent gradually evaporates and an aerosol of the stationary liquid phase is formed, which at the resulting high pressure /2.5 al 3 MPa/, with high uniformity and energy, drops the inner athena of the capillary» At the same time, the initiator /diazotertbutylene/ activated by heating creates energy conditions for the onset of polymerization and its course in the stationary mode e thus creating a spatial chemically bound structure of the resulting layer. stationary liquid phase· The products of initiator decomposition e quickly evaporate /isobutane/, or escape /Ng/ and facilitate the removal of evaporated solvent molecules·

Při nižší teplotě v předehřívací zóně odpařováni rozpouštědla probíhá pouze zvolna a nevytváří doeteteěný tlak a vhodný aerodynamický režim v zóně vypařování a nanášení, což má záporný vliv ne pracovní parametry kolon· Při vyšší teplotě může být poškozen vnější polybenzoimidní lek nebo vlastni struktuře stscionární kapalinové fáze· Teplota v temperovací zóně musí být přibližně o 200 °C nižší, než je teplete v zóně předehřivací· Při nižším rozdílu těchto teplot ae nedostatečně udržuje rozdíl stálých tisků mezi uvedenými zónami. Rovněž při použitém rozpouštědle musí být teploto vyšší cca o 150 °C, aby se zebrénilo možnosti vzniku kondenzátu, který může nerušit rovnoměrnost·At a lower temperature in the preheating zone, the solvent evaporation occurs only slowly and does not create the required pressure and a suitable aerodynamic regime in the evaporation and application zone, which has a negative effect on the working parameters of the columns. At a higher temperature, the outer polybenzoimide layer or the structure of the stationary liquid phase may be damaged. The temperature in the tempering zone must be approximately 200 °C lower than the temperature in the preheating zone. At a lower difference between these temperatures, the difference in permanent pressures between the mentioned zones is insufficiently maintained. Also, the temperature of the solvent used must be approximately 150 °C higher in order to prevent the possibility of condensate formation, which may disturb the uniformity.

Následující příklady ilustrují předmět vynálezu:The following examples illustrate the subject matter of the invention:

Přiklad 1 ·Example 1 ·

Skleněná kapilární trubka o délce 50 m e vnitřním průměru 250 um, vyrobená z /borátového skla/ značky “Pyrex/, se předem promyje postupně vodným roztokem 1 % kyseliny fluorovodíkové /5 ml/, vodou /5 ml/ a metanolem /2 ml/ e poté se vnitřní povrch sllanizuje při teplotě 400 °C trimetylchlorsilanem po dobu 1 hodiny· Po ochlazeni kapilární trubka se neplní roztokem silikonové stacionární kapalinové fáze a diazo-tercbutylenem v benzenu /2,5 mg cm^-3 stač· fáze, 0,25 % obj· iniciátoru/, a na jednom konci zataví· Vrstvy se tvoři pohybem vpřed v předehřívací zóně při stálém axiálním kmitáni, při teplotě 400°C, s rychlostí posuvu 1O mm s~^ e v následující temperovací zóně /v termostatu/ při teplotě 200 °C» Výsledná efektivnost kolon byla zjištěna v průměru 3100 a.e.t.p.m^-1/pomoci děkanu/ a kolísání parametru nepřevyšovalo + 7 %.A glass capillary tube 50 m long and 250 µm in internal diameter, made of /borate glass/ of the “Pyrex” brand, is pre-washed successively with an aqueous solution of 1% hydrofluoric acid /5 ml/, water /5 ml/ and methanol /2 ml/ and then the inner surface is silanized at a temperature of 400 °C with trimethylchlorosilane for 1 hour. After cooling, the capillary tube is filled with a solution of silicone stationary liquid phase and diazo-tertbutylene in benzene /2.5 mg cm ^-3 stationary phase, 0.25 vol % initiator/, and sealed at one end. The layers are formed by moving forward in the preheating zone under constant axial oscillation, at a temperature of 400 °C, with a feed rate of 10 mm s~^ and in the following tempering zone /in a thermostat/ at a temperature of 200 °C. The resulting column efficiency was found on average 3100 aetpm ^-1 /with the help of the dean/ and the parameter fluctuation did not exceed + 7%.

Příklad 2Example 2

Křeměnná kapilární trubka /syntetický křemen/ byla pokryta termostabilnim polybenzoimidním lakem, o vnitřním průměru 250 um a délce 20 m, a promyte postupně 1 % kyselinou fluorovodíkovou /5 ml/, vodou /5 ml/, metanolem /2 ml/, její vnitřní povrch byl poté silanizován při teplotě 350 °C sílaném po dobu jedné hodiny» Po ochlazeni kapilární trubka byla naplněna roztokem stecionární kepelinové fáze a 2,5 mg cm~^ rozpouštědla, obsahujícího 0,25 % obj. iniciátoru. Vytváření vrstvy bylo provedeno pohybem vpřed v předehřívací. zóně při stálém exiálnim kmitáni a při teplotě 350 °C, /rychlosti posuvu » 15'mm s¹/ a dále při t-eplotě v temperované zóně 150 °C. Efektivnost kolon byla v průměru 3300 e.e.t.p.m”! /pomoci děkanu/ při kolísání parametrů nepřevyšujícím + 6 Také tento způsob má vyšší pracovní parametry ve srovnání se známými způsoby·A quartz capillary tube (synthetic quartz) was coated with a thermostable polybenzoimide varnish, with an internal diameter of 250 μm and a length of 20 m, and washed successively with 1% hydrofluoric acid (5 ml), water (5 ml), methanol (2 ml), its inner surface was then silanized at a temperature of 350 °C for one hour. After cooling, the capillary tube was filled with a solution of the stationary keppelin phase and 2.5 mg cm~^ of solvent, containing 0.25 vol. % of the initiator. The layer formation was carried out by moving forward in the preheating zone under constant axial oscillation and at a temperature of 350 °C, (feed rate » 15'mm s ¹ / and further at a temperature in the tempered zone of 150 °C. The efficiency of the columns was on average 3300 eetpm”! /with the help of the dean/ with parameter fluctuations not exceeding + 6 This method also has higher operating parameters compared to known methods.

Celkové hodnoceni ukázalo, že způsob podle vynálezu má ve srovnání s nejbližšim známým způsobem tyto výhody:The overall evaluation showed that the method according to the invention has the following advantages compared to the closest known method:

1. Způsob mé malé kolísání pracovních parametrů. Kolísáni efektivnosti při výrobě nepřevyšuje + 7 % při'3tejné kvalitě materiálu.1. The method of small fluctuations in working parameters. The fluctuations in production efficiency do not exceed + 7% for the same material quality.

2. Způsob má vysokou efektivnost vyrobených kapilárních kolon 3100 až 3350 e.e.t.p.m'1 ve srovnání s efektivnosti kolon známého způsobu 2500 až 3000 e.e.t.p.m^-^ /2/.2. The method has a high efficiency of the produced capillary columns of 3100 to 3350 eetpm-1 compared to the efficiency of the columns of the known method of 2500 to 3000 eetpm ^- ^ /2/.

3. Proces výroby kolon je mnohem snadnější a kratší /4,5 hodiny/, ve srovnání se známým způsobem /12 hodin/, protože a/ krok nanesení je spojen e krokem polymerace;3. The process of manufacturing the columns is much easier and shorter /4.5 hours/, compared to the known method /12 hours/, because a/ the deposition step is combined with a polymerization step;

b/ je zkrácen čas,který je potřeba na polymeraci vrstvy po celé délce kapiláry} c/ značně je sníženo procento ručních operaci při výrobě ’ kolon.b/ the time required for polymerization of the layer along the entire length of the capillary is reduced; c/ the percentage of manual operations in the production of columns is significantly reduced.

Claims

A method of applying a stationary liquid phase to a glass or quartz chromatography column, characterized in that a glass or quartz capillary sealed at one end, the inner surface of which has been deactivated and provided with a silanized layer, is filled with a solution of a stationary silicone liquid phase in benzene and in the presence of a diazo-tert-butylene polymerization initiator, the capillary is moved with simultaneous axial oscillating movement at a speed of 10 to 15 mm » s«^ first through a preheating zone with a temperature of 350 to 400 °C for a residence time of 2 to 5 s and then through a tempered zone with a temperature of 150 to 200 °C for a residence time of 10 min· to 1.5 h·