?

泰特仪器

10年专业品质
色谱仪行业领导者

产品常识

新型毛细管气相色谱柱的制备及分离性能研究

编辑:小T来源:泰特仪器日期:2018-06-04

 

泰特仪器是专业生产气相色谱仪、便携式色谱仪及相关色谱耗材(色谱进样垫、色谱柱、色谱进样针等)的厂家,生产的设备符合国家标准,在市场受到用户的青睐和认可,以下是对新型毛细管气相色谱柱的制备及分离性能研究。GC2030Plus气相色谱仪泰特气相色谱仪中的实验室专用机型,适用于对混合气体中的各种成分进行精确定性和定量分析。

以聚乙二醇共价键接枝多壁碳纳米管(PEG-g-MWCNTs)作为色谱分离介质,采用溶胶-凝胶法制备了一种新型的毛细管气相色谱柱.考察了PEG-g-MWCNTs溶胶-凝胶固定相的热稳定和柱效的影响因素以及对芳香烃、酯等有机混合物分离性能.结果表明,该柱在180℃柱温下,固定相流失很少,具有较好的热稳定性.实验以辛醇作为测试物,测得柱与柱之间(n=5)保留时间的RSD小于4.5%.使用6个月后保留时间的RSD小于1.30%.

碳纳米管(CNTs)由于其独特的物理、化学、电学和机械性能引起广泛的关注.尤其是它具有纳米尺寸、良好的吸附性能和热稳定性,在分析分离科学领域中具有潜在的发展前景.本文以聚乙二醇接枝多壁碳纳米管作为毛细管气象色谱固定相,用溶胶-凝胶技术制备了气相色谱毛细管柱,并分别对芳香烃、酯等混合物进行了分离.实验结果表明,制备的色谱柱具有制备时间短、成本低、色谱分离效能高等优点.

毛细管气相色谱柱的制备

PEG-g-MWCNTs固定相的合成取0.3 g的多壁碳纳米管置于40mLH2SO4/HNO3(体积比为1∶1)的混合溶液中,80℃的恒温水浴中,冷凝回流4 h后加入1000mL的去离子水进行稀释冷却,终止反应.再过滤,洗涤至中性,60℃干燥至恒重.然后称取上述产物0.2g,加入15mLSOCl2(氯化亚砜),1mL无水DMF(N,N-二甲基甲酰胺),70℃回流搅拌,反应24h,产物用二氯甲烷过滤,洗涤,干燥得酰氯化多壁碳纳米管(MWCNTs-COCl).

聚乙二醇(PEG)修饰MWCNTs的合成方法:取干燥的MWCNTs-COCl(0.2 g)置于100mL的三颈瓶中,加入3gPEG(20M),2mL三乙胺,20mL甲苯/四氢呋喃(体积比为3∶1)加热至80℃,磁力搅拌冷凝回流52 h,该混合体系需氮气保护.得到反应溶液趁热过滤,用无水的四氢呋喃淋洗.得到黑色产物放入真空干燥箱60℃干燥12 h,得到PEG修饰的多壁碳纳米管(PEG-g-MWCNTs).

色谱柱的制备截取石英毛细管柱0.32mm i.d×10m,使用自制的高压涂覆装置,通过氮气分别将二氯甲烷,1.0mol·L-1NaOH,0.1mol·L-1HCl溶液压入毛细管并流出进行预处理,最后再用去离子水冲洗30min.经洗涤后的石英毛细管柱在温度120℃,N2流速1mL·min-1下干燥6h.

取30mgMWCNTs-g-PEG,150mg PEG,1 200μL丙酮,150μL甲基三甲氧基硅烷(MTMOS),130mg含氢硅油(PHMS),90μL的三氟乙酸(TFA,含水5%),温度30℃,混合超声30min.得到均一黑灰色粘稠的溶胶溶液.将制备好的溶胶溶液压入毛细管柱,并在毛细管内壁留下一层薄而均匀的PEG-g-MWCNTs涂层,涂覆过程中将毛细管柱浸在30℃的恒温水浴中.待毛细管中的液柱全部从缓冲柱(5m)流出后,继续通N2 60min,将毛细管内壁的残液吹干.然后将毛细管柱一端连接气化室(N2,1mL·min-1),另一端放空.从40℃开始,以1℃·min-1速率升温到200℃,并在此温度下保持6h.

气相色谱分离条件

气化室温度:180℃;载气:N2;流速:45 cm·s-1;分流比:80∶1;FID温度:200℃.

测试二甲苯的柱温:70℃;测试酯的柱温:90℃.

溶胶-凝胶法制备PEG-g-MWCNTs毛细管气相色谱柱

本实验采用溶胶-凝胶技术,使固定相(PEG-g-MWCNTs)与溶胶-凝胶前驱体(MTMOS)水解、缩合生成的低聚度的聚硅氧烷发生反应,形成三维网状结构.同时,三维网状结构与石英毛细管内壁的硅羟基键合,将固定相固化在毛细管的内壁上,建立一个新生的有机-无机凝胶涂层.此涂层与毛细管内壁间形成化学键,覆盖了毛细管内壁的硅羟基,起到了对毛细管内表面去活处理的作用.同时,固定相和三维网状结构缩合,又是固定相的固载化、涂渍与去活的过程.所以,毛细管的表面处理、固定相的固载化和固定相的涂渍等几个步骤在溶胶-凝胶反应过程中一步完成,大大简化了色谱柱的制备工序,缩短了制柱时间.溶胶-凝胶制柱技术无需高温、高压较苛刻的条件,就可以将固定相结合在无机聚合体中,而且该溶胶-凝胶体系中所用的反应物均为常用且价格低廉的制柱溶剂,大大减少了制柱时间和制柱成本.

制柱过程中的影响因素

催化剂用量对PEG-g-MWCNTs溶胶-凝胶固定相热稳定的影响实验考察了催化剂三氟乙酸(TFA)的用量对PEG-g-MWCNTs溶胶-凝胶固定相的影响.TFA的用量分别为35,70,90,120,150μL,其它反应条件均相同.甲基三甲氧基硅烷(MTMOS)为150μL,MWCNTs-PEG为30mg,PEG为150mg,丙酮为1 200μL,含氢硅油(PHMS)为130mg.制备完成5组溶胶溶液后,置于马弗炉中,从40℃开始,以1℃·min-1速率升温至100℃,并在此温度下保持2 h.取出置于常温冷却形成干凝胶后,对每组样品进行热重分析(操作条件:通N2,初始温度40℃,以10K·min-1的速率升至400℃).三氟乙酸不同加入量对固定相影响的热重曲线见图1.由图1可以看出,催化剂TFA对反应的影响比较复杂.用量不足会使MTMOS(前驱体)的水解缩合反应时间过长,三维网状结构生成不完全也会影响固定相的热稳定性.用量过多会导致凝胶生成速度过快,产生絮状沉淀,使溶胶溶液的结构组成发生变化,影响PEG-g-MWCNTs溶胶-凝胶固定相的热稳定性.实验结果表明,TFA与MTMOS投料体积比为3∶5为最佳方案.

本实验采用溶胶-凝胶制柱工艺缩短了制柱时间,降低了制柱成本.实验结果表明,PEG-g-MWCNTs是一种性能优异的气相色谱固定相.该柱能够较好地分离芳香烃、酯等化合物,尤其是对二甲苯的异构体化合物具有更好的分离选择性.
 

?

澳门新萄京59533com 版权所有
鄂公网安备 42011502000350号 ICP:鄂ICP备16004356号

客服热线:027-62436458

027-62436458
销售客服
XML 地图 | Sitemap 地图