HU190832B - Eljárás lekoptatott élű, szabálytalan szemcséjű nagyaktivitású folyadékkromatográfiás szorbens előállítására - Google Patents

Abstract

A folyadékkromatográfia területén alkalmazható, kevéssé szabálytalan szemcséjű szorbensek előállítására a kiindulási alap szorbenst előőrlés, előszétválasztás után gázáramban ütköztetve őrlik, majd ultrahangos kezelésnek teszik ki és pormentesítik.

Description

A találmány tárgya eljárás főként a folyadékkromatográfia területén alkalmazható, lekoptatott élű szabálytalan szemcséjű szorbensek előállítására, oly módon, hogy az alap szorbenst előszétválasztás után speciális őrlésnek vetjük alá, majd ultrahangos kezelésnek tesszük ki és pormentesítjük,

A széleskörűen elterjedt és a legkülönbözőbb célra alkalmas elválasztási technika, a folyadékkromatográfia területén az elérhető elválasztási hatékonyságot elsősorban az alkalmazott szorbens határozza meg. A folyadékkromatográfia fejlődése során kialakult nagy hatékonyságú oszlop és nagy hatékonyságú rétegkromatográfia, valamint a túlnyomásos rétegkromatográfia területén a szorbensekkel szemben támasztott követelmények ennek megfelelően, igen magasak.

Szorbensként leggyakrabban használják a kis (3-15 gm) átlagos szemcseméretű, teljesen porózus szilikagélt [ritkábban alumínium-oxid] eredeti állapotban vagy kémiai módszerekkel módosítva. Erről összefoglalás található:

R. E. Majors, J. Chromotogr. Sci. 18 488-524.

Amennyiben eltekintünk az alapanyag és a módosítás (lévén mindkettőt a megoldandó elválasztási feladatok szempontjából választják ki) hatásától, az elérhető hatékonyság az alkalmazott szorbens szemcseméretétől és a szemcsék alakjától függ. A jelenleg forgalomban lévő szorbensek a szemcsealak szempontjából két, a gömbszemcsés (reguláris) és a szabálytalan szemcséjű (irreguláris) csoportba oszthatók.

A reguláris szorbensek felhasználásával készült rendszerek (oszlop, réteg) hatékonyság tulajdonságai jobbak az irreguláris szorbensekkel készülteknél. A tulajdonságok közül a permeabilitás szempontjából van a legnagyobb eltérés. A reguláris szorbens esetén elérhető permeabilitás kétszer, háromszor nagyobb, mint az azonos átlagos szemcseméretű irreguláris szorbens esetén tapasztalt.

Egyéb tulajdonságai a speciális felhasználás (pl. a gélpermeációs elválasztás) kivételével nem indokolják felhasználásukat általános célra, lévén áruk jelentősen magasabb, mint irreguláris szorbenseké.

A kromotográfiás szorbensek előállítására többféle út ismeretes. A gömbszemcsés, szilíciumtartalmú szorbenseket általában valamilyen szilíciumvegyület oldatának különleges kezelésével állítják elő. A gömbszemcsés típus gyártási eljárásaira nem térünk ki, mivel a találmányunk szerinti eljárással a szabálytalan szemcséjű szorbensek csoportjába tartozó termék állítható elő.

Szabálytalan szemcséjű szorbensek előállítási eljárása során durvaszemcsés alapszorbenst készítenek és az alapszorbenst őrlik, osztályozzák. Egy ilyen eljárást ismertet a 490 749. sz. szovjet szabadalmi leírás, az eljárás során a hidrogélt kezelik, majd az így előállított anyagot őrlik, és ezt követően osztályozzák és a megfelelő frakciót használják szorbensként.

Az ismert, szabálytalan szemcséjű kromatográfiás szorbens előállító eljárások a megfelelő intézkedések hiányában nem alkalmasak a gömbszemcsés szorbensekhez hasonló hatékonyságú tennék előállítására. A 490 749. sz. szovjet szabadalmi leírás is elsősorban a könnyen hozzáférhető alapanyagból készíthető durvaszemcsés alapszorbens előállítását célozza, és ennek feldolgozásánál a szokásos őrlést és osztályozást alkalmazza. A szokásos módon végzett őrléssel azonban csak erősen szabálytalan alakú szorbens állítható elő és ezen i\em változtat az a tény, hogy a kezelhetőség érdekében az őrlést és osztályozást vízzel telített állapotban végzik.

A kromatográfiás szorbensek előállításának lényeges művelete a szűk szemcseméret frakció készítését célzó osztályozás. A szűk szemcseméret frakció igen fontos a szorbens hatékonysága szempontjából. Ez a felismerés vezette a 137 396. sz. csehszlovák szabadalmi leírásban megnevezett feltalálókat, egy áramlásos szedimentáció elvén működő berendezés, ill. eljárás kifejlesztésére.

A fenti csehszlovák szabadalmi leírásban olvashatók csupán a kromatográfiás szorbens gyártás utolsó lépésére az osztályozásra vonatkoznak. Mivel az osztályozás a szemcsék alakját nem változtatja meg, maradnak az eredeti szabálytalan alakú szemcsék, ezekből nem lehet valóban szűk szemcseméretű frakciót a leírt berendezésben előállítani.

Az általunk kifejlesztett és a találmány tárgyát képező eljárás alkalmas a költséges gömbszemcsés szorbensekhez hasonló hatékonyságú, de szabálytalan szemcséjű szorbensek előállítására bármely ismert módon készüli: durvaszemcsés alapszorbens felhasználásával.

Az eljárás kidolgozását lehetővé tevő felismerések lényege a következő. Megállapítottuk, hogy a kereskedelemben kapható és az általunk különféle módon készített szort>ensek hatékonysági tulajdonságai leírhatók a Coulter-Counter szemcseanalízissel mérhető adatok segítségével. A szedimentációs technikával előállított azonos szemcseméretű, de eltérő, szabálytalan alakú szemcsékből álló mintákat vizsgálva megállapítottuk, hogy az alakszabálytalanság csökkenésével bekövetkező hatékonyság javulás is követhető a Coulter-Counter szemcseanalízis módszerével. Az alakszabálytaíanság változásának ilyen módon történő egyszerű követésével különféle őrlési technikákat és egyéb utókezelési módokat vizsgáltunk meg és megállapítottuk, hogy legcélszerűbben a szemcsék ütköztetése elvén működő őrléssel állítható elő a szabályos alaktól legkevésbé eltérő alakú szemcsehalmaz. Az őrléshez gyorsító közegként legcélszerűbb gázt, előnyösen levegőt, alkalmazni. Az így őrölt szorbensből zagyot készítünk és ultrahangfürdőben utókezeljük. Az ekkor fellépő felületi koptató hatás révén alakszabálytalanság további csökkenése észlelhető, és a felhasználás szempontjából előnytelen tapadó por is leválik.

Az így készített lekoptatott élű szabálytalan alakú szemcsékből álló nyerstermék a továbbiakban már a szokásos módon osztályozható a szokásosnál szűkebb tartományú frakcióba is.

A találmány szerinti eljárás során ismert módon készült durvaszemcsés szorbenst használunk alapanyagként. A 100 μιη maximális szemcseméretű alapanyagból osztályozó berendezéssel elkülönítjük az előállítani kívánt szorbens maximális szemcseméreténél kisebb szemcséket. Ezen művelet célja a szokásos őrlés során keletkező szabálytalan szemcsék bekeveredésének megakadályozása. A vissza-21

190 832 maradó, a gyártani kívántnál legalább 0,5 pm-el nagyobb méretű szemcséket tartalmazó frakciót gázban, áramló szemcsék ütköztetésének elvén működő őrlőberendezésben, azaz sugármalomban őröljük. Az őrleményből ezután osztályozó bérén- ⁵ dezéssel elkülönítjük a gyártani kívánt frakciót. Ezt az anyagot ezután vizes zagy formájában ultrahangfürdőben kezeljük és pormentesítjük. Az ultrahangos kezelés előtt a 10 pm-nél kisebb átlagos szemcseméretű termék esetén célszerű előpormen- ¹⁰ tesíteni, mivel az ilyen esetekben a por jelenléte csökkenti a felületi koptatóhatást. A koptatás mértékét a zagykoncentráció és az energiaközlés változtatásával állíthatjuk be. A viszonylag nagy átlagos szemcseméretű szorbensek esetén a nagy zagy- ¹⁵ koncentráció és kis összesenergia közlés, míg a kisebb átlagos szemcseméretüek esetén a kis zagykoncentráció és a nagyobb összesenergia közlés a célszerű.

A termék pormentesitését a szokásos módon, ²⁰ például szereléssel, ülepítéssel végezhetjük.

A találmány lényegének jobb megvilágítására az alábbi példákat közöljük.

1. példa

Alapanyagként 40 pm maximális szemcseméretű szilikagélt használva a következő műveleteket végeztük el. 30

Légszér felhasználásával elkülönítettük az alapszorbens 12 pm-nél nagyobb szemcseméretű részét és légáramban történő ütköztetéssel őröltük. Az őrleményből légszér felhasználásával elkülönítettük a d₁₀=8,5 pm = 11,5 pm szemcseméret frakciót. 35

Ezt az anyagot ezután 10 tömeg % szárazanyagtartalmú vizes zagy formájában 25-35 KHZ frekvenciájú ultrahanggal kezeltük, 200 kJ/g szorbens összes energia közléséig, majd vizes közegben ülepítéssel pormentesítettük. Eredményként 10 ± 1,5 40 pm szemcseméretű speciálisan nagy hatékonyságú, folyadékkromatográfiás célra alkalmas szorbenst kaptunk. A nyersanyag-hasznosítás 35%.

I2. példa

Alapanyagként 40 pm maximális szemcseméretű szilikagélt használva, a következő műveleteket végeztük el. Légszér felhasználásával elkülönítettük 50 az alapszorbens 10 pm-nál nagyobb szemcseméretü részét és légáramban történő ütköztetés alkalmazásával őröltük. Az őrleményből légszár felhasználásával elkülönítettük a d₁₀ = 7,25 pm, d^ = 8,75 pm szemcseméret frakciót. Ezt az anyagot ezután 55 légszér felhasználásával előpormentesítettük, majd 8 tömeg% szárazanyagtartalmú vizes zagy formájában 25-35 kHz frekvenciájú ultrahanggal kezeltük,

250 kJ/kg szorbens összes energia közléséig, majd vizes közegben ülepítéssel pormentesítettük. Ered- θθ ményként 8 pm átlagos szemcseméretű, speciálisan nagy hatékonyságú folyadékkromatográfiás célra alkalmas oszloptöltetet kaptunk. A nyersanyaghasznosítás 19%.

3. példa

Alapanyagként 40 pm maximális szemcseméretü szilikagélt használva a következő műveleteket végeztük el. Légszér felhasználásával elkülönítettük az alapszorbens 10 pm-nél nagyobb szemcseméretű részét és légáramban történő ütköztetéssel őröltük. Az őrleményből légszér felhasználásával elkülönítettük a d₁₀ = 5,5 pm, d^ = 6,5 pm szemcseméret frakciót. Ezt az anyagot azután légszér felhasználásával előpormentesítettük majd 5 tömeg% szárazanyagtartalmú vizes zagy formájában 25-35 kHz frekvenciájú ultrahanggal kezeltük. 300 kJ/kg szorbens összes energia közléséig, majd vizes közegben ülepítéssel pormentesítettük.

Eredményként 6 ± 0,5 pm szemcseméretű speciálisan nagyhatékonyságú folyadékkromatográfiás célra alkalmas szorbenst kaptunk. A nyersanyaghasznosítás 9%.

4. példa

Alapanyagonként 100 pm maximális szemcseméretű szilikagélt használva a következő műveleteket végeztük el. Légszér felhasználásával elkülönítettük az alapszorbens 14,5 pm-nél nagyobb szemcseméretű részét és légáramban történő ütköztetés alkalmazásával őröltük. Az őrleményből légszér felhasználásával elkülönítettük a d₁₀ = 10 pm, d<,₀ = 14 pm szemcseméret frakciót. Ezt az anyagot ezután 20 tömeg % szárazanyagtartalmú vizes zagy formájában 25-35 kHz frekvenciájú ultrahanggal kezeltük 100 kJ/kg szorbens összes energia közléséig, majd vizes közegben ülepítéssel pormentesítettük.

Eredményként 12 ± 2 pm szemcseméretű speciálisan nagy hatékonyságú folyadékkromatográfiás célra alkalmas szorbenst kaptunk. A nyersanyaghasznosítás 42%.

A négy töltet alapvető tulajdonságait az I. táblázatban foglaltuk össze, amelyben összehasonlítás céljából a kereskedelemben kapható szabálytalan szemcséjű szorbensek adatait is feltüntettük.

Eljárásunk előnyei, az eddig ismert eljárásokhoz képest, a készíthető szorbens nagyobb hatékonyságában nyilvánulnak meg. összehasonlítva az eljárásunkkal készített és a kereskedelemben kapható szabálytalan szemcséjű szorbensek tulajdonságait megállapíthatjuk, hogy azonos szemcseméret esetén az elméleti tányérszám 1,3-1,5; a permeabilitás

1.4-1,7; a csúcs szimmetria 1,1-1,5-szeresére javult.

I. táblázat

A találmány szerinti eljárással készült és a kereskedelemben kapható nagy hatékonyságú folyadékkromatográfiás szorbensek összehasonlítása.

190 832

Sor- szám	szár- ma- zás	alak	a (m)	Ad (m)	Hatékonyság adatok (a)
Ν(πΓ')	Kr	As
I	E	LK	10	±1,50	4,0· 10*	1,7	1,4
2	E	LK	8	±0,75	6,0· 10*	1,0	1,0
3	%	LK	12	±2,0	2,5·10*	2,5	1,4
4	E	LK	6	±0,50	9,0-10*	0,7	1,2
5	K	SZ	10	±2,25	3,0· 10*	1,0	1,5
6	K	SZ	7	±1,70	4,0-10*	0,65	1,5
7	K	SZ	5	±1,50	5,5-10*	0,50	1,5

(a) A hatékonyság adatok szokásos módon mértek

Jelölések:

E: a találmány szerinti eljárással készült K: kereskedelmi

LK: lekoptatott élű szabálytalan

SZ: szabálytalan

3: átlagos szemcseméret

Ad = ±0,5 (dgQ-dio), ahol : d^: a szemcsék 90 tömeg%-a kisebb méretű d^-nél, d₁₀: a szemcsék 10 tömeg %-a kisebb méretű d₁₀-nél

N: elméleti tányérszám

K_R: relativ permeabilitás (egységként az 5. sz. szorbens permeabilitását tekintve)

A_s: csúcs szimmetria

Claims (1)

1. Eljárás lekoptatott élű, szabálytalan szemcséjű 5-15 ± 0,5-2 pm szemcseméretü nagyaktivitású fo⁰ lyadékkromatográfiás szilikagél szorbens előállítására azzal jellemezve, hogy a 100 pm-nél kisebb szemcseméretű alapszorbensből osztályozással elkülönített, az előállítani kívánt végtermék megengedhető maximális szemcseméreténél legalább 0,5 ⁵ pm-el nagyobb minimális szemcseméretű szorbensfrakciót gázáramban ütköztetve őrölünk, az őrleményt osztályozzuk, az előirt szemcseméretű frakcióból - 10 pm-nél kisebb átlagos szemcseméret esetén előpormentesítés után - 5-20 tömeg % szárazanyag-tartalmú szorbenszagyot készítünk és a zagyot 100-300 KJ/kg szorbens összes energia közléséig ultrahanggal kezeljük és pormentesítjük.