DE2315904C3

DE2315904C3 - Gepackte chromatographische Trennsäule

Info

Publication number: DE2315904C3
Application number: DE2315904A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Chem. Dr. 6602 Dudweiler Asshauer; Richard Dipl. Chem. 6600 Saarbruecken Endele; Klaus De Dipl.-Phys. Dr. 6603 Sulzbach Haas; Istvan Prof. Dr. 6600 Saarbruecken Halasz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-30
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1975-09-11
Also published as: DE2315904A1; GB1448632A; CA1014341A; NL7404269A; JPS49130794A; US3866308A; FR2223064B1; FR2223064A1; DE2315904B2

Description

Nach dem Aufbohren: von Tetrabromäthan-Methanal (Dichte 2,0) unter

a) saubere Oberfläche keine (vom Ziehen der Röhre öltraschallrühren suspendiert. Die untere Seite der stammende) poröse Oxydschicht sichtbar, Kolonne wird mit einem drahtnetzgehaiienen Papier-

b) keine längsgerichteten Rille, dafür quer zur Rohr- ^filtcr verschlossen. Die Kieselgelsucpension wird mit richtung liegende Schnitte und Grate von etwa ^{5 n}~Heptan überschichtet und mit 300 Atm. Druck in 50 μ Breite, die Säule gepreßt. Hinterher wird die Säule mit

c) durchgehende Spiralrillen von der Bewegung des n-Heptan gespült. Nach Einbau der Säule in ein Bohreis, flüssigkeitschromatographisches Gerät wird mit dem

d) konstanter Querschnitt Eluenten 2 Stunden gespült.

ίο Ein Chromatogramm, das mit eiacr solchen Säule

Weiche dieser unterschiedlichen Eigenschaften den erzielt wurde, ist in F i g. 2 dargestellt. Die Proben

günstigen Effekt erzeugen, kann nicht mit Sicherheit waren:

gesagt werden. Eine gewisse Vermutung geht dahin, q M_onan

daß die Entfernung der Innenschicht des Rohres von , _T" _t .,' - , ,

wesentlicher Bedeutung ist. Auf jeden FaU aber spielt 15 2 Benzol

die Glätte der Innenwandung, wie bisher vermutet ·> ^_{5 hf}{.._y

wurde, keine RoUe, denn sie wird durch das Bohren Z R h nvl

keinesfalls verbessert, eher verschlechtert. ₅ a^u-J'

An Stelle der spanabhebenden Bearbeitung kann g o-Terohenv!

auch eine^elektrolytische Bearbeitung,benutzt werden, 20 _Benzo(e)pvren

bei der die Innenwandung der Rohre durch eine ₈ τγ. , ^K _M ',

bekannte elektrolytische Methode um einen gewissen (J U**"'

Betrag abgetragen wird. Eine solche Bearbeitung ist

g ^

ebenfalls sehr einfach und erfordert keine besondere ■,, n-Ntrotolnöl

Hilfsmittel. 25 ^p

Um die KoiTOsionsfestigkeit zu erhöhen und das Die Ergebnisse sind praktisch identisch mit den in Säulenmaterial besonders inert zu machen, kann das Glasröhren erzielten. Es werden 100 theoretische Böden bearbeitete Rohr innen mit einer Schicht aus Edel- pro Meter und mehr bei einer linearen Geschwindigkeit metall oder Kunststoff belegt werden. Die Beschich- des Eluenten von 1 bis 2 cm pro Sekunde erzielt. Die tung der Innenwandung von Chromatographiesäulen 30 Analysengeschwindigkeit beträgt mehr als 100 theoreist an sich bekannt (DT-AS 1 955 276). tische Böden pro Sekunde.

Nachstehend werden einige Beispiele für die Se- . .

arbeitung der Röhre zur Verwendung gemäß der Beispiel 3

Erfindung angegeben. Sämtliche Bedingungen sind iderti ch wie im Bei-

_n . 35 spiel 2, nur anstatt Tetrabron äthan Me hanolgemisch

Beispiel 1 wurde als Suspendiermittel ei 1 Paraffinöl (dünn-

Das Säulenmaterial ist ein Rohr aus korrosions- flüssig) der Firma Merck A. G., Darmstadt, mit einer festem Edelstahl mit einem Innendurchmesser von Dichte von 0,8 g/ml mit einer Viskosität von 0,2 Poise 2 mm, einem Außendurchmesser von 4 mm und einer verwendet.
Länge von 50 cm. Dieses Rohr wurde auf beiden 40 . .
Seiten mit einem 30 cm langen Bohrer auf 2,3 mm B e 1 s ρ 1 e 1 4
aufgebohrt. Die Innenwandung des aufgebohrten ge- Die Edelstahlröhre wird mit 10 bis 40% (von der reinigten Rohres wird mit Hilfe bekannter elektro- Beschaffenheit des Edelstahlmaterials abhängig, vorchemischer oder anderer Methoden vergoldet. Das zugsweise 20%) meta Phosphorsäure in Glycerin ge-K "lonnenpackungsmaterial war ein Kieselgel (SI 100 45 füllt und diese Lösung kontinuierlich durch die Röhre de. Firma Merck A. G., Darmstadt, mit einer Sieb- geführt. In der Mitte des Rohres ist ein Draht als fraktion von 25 bis 32 μ). Die Packung erfolgte nach Elektrode gespannt. Diese Elektrode ist negativ, also der in der Gaschromatographie bekannten Trocken- Kathode, die Röhre selbst ist positiv, also Anode. Die packungsmethode. Die Säule ist nach 4stündiger Stromdichte beträgt 0,2 Ampere pro cm*. Sie muß Spülung mit dem Eluenten betriebsbereit. 50 unter Umständen auf die Beschaffenheit des Materials . -I₁ ^und ^au' die abzuhebende Schicht abgestimmt werden. Beispiel la rji_e Behandlung wird so lange durchgeführt, bis die

Sämtliche Bedingungen sind identisch mit Beispiel 1, gewünschte Materialmenge an der Innenwandung ent-

nur das gereinigte Rohr wird in bekannter Weise mit fernt ist. Danach wird das Rohr mit Aceton gespült

einer etwa 10 μ dicken Polyamidschicht belegt. 55 und entweder direkt gepackt oder in bekannter Weise

. . vergoldet oder mit einer Kunststoffschicht belegt.

B e 1 s ρ 1 e 1 2 Bei der Verwendung des nach diesen Beispielen be-

Das Säulenmaterial ist ein Rohr aus korrosions- handelten Säulenmaterials als gepackte Trennsäule für

festem Edelstahl mit einem Innendurchmesser von die Chromatographie ergab sich nicht nur eine sehr

4 mm, einem Außendurchmesser von 6 mm und einer 60 gute Reproduzierbarkeit bei Siebfraktionen für die

Länge von 27 cm. Es wird auf 4,2 mm aufgebohrt. Packung im Bereich von 20 bis 50 μ sondern auch bei

Kieselgel (SI 100 der Firma Merck A. G., Darmstadt, Siebfraktionen unterhalb 20 μ bei guter Reproduzicr-

mit Siebfraktion von 5 bis 9 μ) wird in einer Mischung barkeit eine außergewöhnlich gute Effizienz.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

wendet werden. Da es äußerst aufwendig und schwierig Patentansprüche: ist, Glasröhren dusch entsprechende Metallummante- lung für diese hohen Drücke brauchbar zu machen,

1. Gepackte chromatographische Trennsäule, ist man zur Benutzung von Metallrobren als Säulenbestehend aus einem gezogenen Metallrohr, ins- 5 material für die gepackten Säulen übergegangen. Es besondere Edelstahlrohr, dadurch gekenn- wurden hierfür präzisionsgezogene Tantal- oder korzeichnet, daß die Innen wandung des Rohres rosionsfeste Edelstahlröhren genommen. Tantalröhren unter Belassung einer rauhen Oberfläche material- sind sehr teuer, so daß Edelstahlröhren an. geeigabb.eb.aid bearbeitet ist. netsten erschienen. Mit diesen machte man aber die

2. Trennsäule nach Anspruch 1, dadurch ge- «> Erfahrung, daß bei Siebfraktionen über 20 und 25 μ kennzeichnet, daß die Bohrung eines gezogenen trocken oder naß die Reproduzierbarkeit der Säulen-MetaUrohres durch spanabhebende Bearbeitung packung nicht zufriedenstellend ist verblichen mit den aufgeweitet ist. Ergebnissen bei Glasröhren. Werden Siebfraktionen

3. Trennsäule nach Anspruch 1, dadurch ge- unterhalb 20 μ, z. 3. 3 bis 8 μ verwendet, so in an kennzeichnet, daß von der Innenwandung eines 15 den Chromatogrammen meistens große Bandverbreitegezogenen Metallrohres elektrolytisch Material rangen, sogar das Auftreten von Doppelbanden einabgenommen ist. heitlicher Substanzen und Schwanzbildung der Kurven

4. Trennsäule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zu beobachten.

dadurch gekennzeichnet, üaß die materialab- Ein Beispiel hier zeigt Fig. 1. Das in dieser Figur

hebend bearbeitete Innenwandung mit einer dünnen 20 dargestellte Chromatogramm wurde bei Verwendung

Edelmetallschicht belegt ist. eines korrosionsfesten Edelstahlrohres als Säulen-

5. Trennsäule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, material mit einem Außendurchmesser von 4 mm und dadurch gekennzeichnet, daß die materialab- Innendurchmesser von 2 mm und eine Länge von hebend bearbeitete Inneawandung mit einer dünnen 30 cm gewonnen. Die Säule war mit Kieselgel (SI 100 Kunststoffschicht belegt ist. 25 der Firma Merck, Darmstadt) mit einer Siebfraktion

von 3 bis 8 μ gepackt. Der Eluent war n-Heptan und die Temperatur 20°C. Als Proben dienten: 1. Benzol, 2. Biphenyl. Das Chromatogramm zeigt deutlich

Band Verbreiterung, Doppelbanden und Schwanz-

30 bildung der Kurven.

In der Literatur wird dieses unterschiedliche Verhalten von Glas- und Edeistahlrohren darauf zurück-

Die Erfindung betrifft eine gepackte chromate- geführt, daß die Innenwandung des Säulenmaterials graphische Trennsäule, bestehend aus einem ge- besonders glatt und der Innendurchmesser konstant rogenen Metallrohr insbesondere Edelstahlrohr. Der- 35 sein muß, um ein einheitliches Strömungsprofil des artige Säulen werden aus Rohren mit Innendurch- Eluenten zu erzwingen. Selbst aber bei Beachtung messern bis zu einigen Millimetern hergestellt, die mit dieser Vorschriften erreichte man die mit Glas als kleinen Teilchen aus Sorptionsmaterial, z. B. Kieselgel, Säulenmaterial erzielten Werte nicht. (J. J. Kirkgefüllt, d. h. gepackt, werden. Bei Teilchengrößen im land, J. Chromatog. Sei. 7, 361 [1969]; B. L. Bereich von 50 bis 1 μ wächst die Schwierigkeit der 4° Karger, K. Conroe, H. Engelhard t, J. Packungen mit abnshmender Teilchengröße. Im Be- Chromatog. Sei. 8, 242 [1970]; B. Versino, reich von 50 bis 20 μ kann die Packung trocken oder H. S c h I i 11, Chromatographie 5, 332 [1972]). naß erfolgm. Unterhalb von 20 μ wird zweckmäßiger- Nach der Erfindung ist die Innenwandung der aus

weise das in einer Flüssigkeit suspendierte Material einem gezogenen Metallrohr, insbesondere Edelstahlin die Bohrung des Säulenrohres eingeschwemmt. 45 rohr, bestehenden chromatographischen Säule unter An derartige chromatographische Säulen werden Belassung einer rauhen Oberfläche materialabhebend verschiedene Anforderungen gestellt. Das Säulen- bearbeitet. Es wurde gefunden, daß eine solche Trennmaterial muß möglichst korrosionsfest und inert sein. säule in ihren Eigenschaften einer Trennsäule aus Diese Forderung ergibt sich bei der Flüssigkeits- einem Glasrohr entspricht. Die Herstellung der Säulen Chromatographie z. B. daraus, daß saure oder basische 50 nach der Erfindung ist sehr einfach. Eine sehr gut zu wäßrige Γ uff Erlösungen verwendet werden müssen. handhabende materialabhebende Bearbeitung der Andererseits können Spurenelemente, die im Säulen- Innenseite der Bohrung ist die spanabhebende. Diese material voihanden sind, als Katalysator die Zer- spanabhebende Bearbeitung kann in günstiger Weise Setzung pharmazeutischer oder biochemisch interes- durch Aufbohren der Bohrung eines gezogenen santer Produkte verursachen. 5? Rohres verwirklicht werden. Bei längeren Rohren

Eine weitere Forderung ist die Reproduzierbarkeit, kann die Aufbohrung von zwei Seiten erfolgen. Der d. h., mit gleichartigem Material gepackte Säulen Bohrer soll etwa 5 bis 10% Übermaß haben, um zu sollen möglichst gleichartige Eigenschaften aufweisen. gewährleisten, daß von der Innenwand der Säule $cb!^:: riich sollen Band Verbreiterungen und andere überall Material abgenommen wird. Nach dem Aufungünstige Beeinflussungen der Chromatogramme 60 bohren ist die Wand keineswegs glatt. Wesentliche ekht auftte en. Merkmale der Innenwand vor und nach dem Auf-

Ais ein geeignetes Material für die Herstellung von bohren sind wie folgt zusammenfaßbar. Vor dem chromatographischen Säulen hat sich Glas erwiesen. Aufbohren des gezogenen Rohres: Glas ist aber nicht in allen Fällen verwendbar, insbesondere laßt es nur Drücke bis zu 100 Atm. zu. 65 a) Querschnittsänderung von etwa 5 %, in vielen Fällen, insbesondere aber in der Flüssigkeits- b) längsgerichtete Rinnen von 30 bis 50 μ breit, Chromatographie müssen, um tragbare Analysenzeiten c) durchgehende poröse Schicht mit 1 μ Poren, zu erzielen. Eingangsdrücke bis zu 500 Atm. ver- d) viele isolierte Poren mit 20 bis 50 μ Durchmesser.