восстановление аналитических и препаративных колонок для высокоэффективной жидкостной хроматографии (вэжх)

Формула изобретения

1. Способ регенерации хроматографических колонок для высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), включающий удаление загрязнений путем обработки колонки растворителем, отличающийся тем, что колонку обрабатывают двуокисью углерода в сверхкритическом состоянии при давлении 250 атм и температуре 120-140°С до полного восстановления эффективности колонки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для полного восстановления эффективности колонки ULTRASIL-ODS С 18 “BECKMAN”, 4,6×250 мм, размер частиц 5 мкм, колонку обрабатывают двуокисью углерода в сверхкритическом состоянии при температуре 120°С в течение 30 мин при обратном и прямом включении при расходе СO₂ 150 мл/мин по газу.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для полного восстановления эффективности колонки ULTRASIL-Si “BECKMAN” 10×250 мм, размер частиц 5 мкм, колонку обрабатывают двуокисью углерода в сверхкритическом состоянии при температуре 140°С в течение 30 мин при обратном и прямом включении при расходе СO₂ 250 мл/мин по газу.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для полного восстановления эффективности колонки ZORBAX-C8 4,6×250 мм, размер частиц 5 мкм, колонку обрабатывают двуокисью углерода в сверхкритическом состоянии при температуре 140°С в течение 60 мин при обратном и прямом включении при расходе СО₂ 150 мл/мин по газу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу регенерации хроматографических колонок для ВЭЖХ СО₂ в сверхкритическом состоянии с целью восстановления их эффективности, утраченной в процессе эксплуатации.

Причинами снижения, а в некоторых случаях и утраты эффективности в процессе эксплуатации могут быть: недостаточная чистота используемых растворителей, перегрузка колонок при передозировке вводимых проб, работа с реакционноспособными веществами, которые в результате реакции на колонке образуют нерастворимые в элюенте соединения. Особенно часто этот эффект возникает в варианте полупрепаративной и препаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии. Высокая стоимость колонок для ВЭЖХ неизбежно заставляет исследователей заниматься проблемами регенерации колонок.

Известен способ регенерации колонок, заполненных обращенно-фазовым адсорбентом, заключающийся в элюировании через колонку при небольших расходах 4-5 объемов дистиллированной воды, затем 2-3 объема смеси ацетонитрил - вода в соотношении 50:50 по объему и 4-5 объемов ацетонитрила [Сычев С.Н. Методы совершенствования хроматографических систем и механизмы удерживания в ВЭЖХ. Орел, 2000 г., с.55]. После указанных процедур хроматографическая колонка прокачивается 2-3 объемами рабочего элюента.

В случае загрязнения хроматографической колонки углеводородами с большой молекулярной массой ее промывают элюентом ацетонитрил - хлороформ (70:30), а затем 4-5 объемами ацетонитрила [Сычев С.Н. Методы совершенствования хроматографических систем и механизмы удерживания в ВЭЖХ. Орел, 2000 г., с.55].

Известен способ регенерации силикагелевых колонок тетрагидрофураном с метанолом в соотношении 50:50 [Стыскин Е.Л., Ициксон Л.Б., Брауде Е.В. Практическая высокоэффективная жидкостная хроматография. - М.: Химия, 1986, с.166, 167]. Однако все приведенные способы не позволяют полностью восстановить эффективность колонки, требуют большого количества растворителей и значительных трудозатрат, а в некоторых случаях образовавшиеся на поверхности сорбента полимерные пленки, продукты закоксовывания и осмоления не позволяют регенерировать колонку перечисленными способами.

Методы реставрации колонок с разборкой и частичной заменой сорбентов нами не рассматривались в качестве альтернативного способа, так как при этом происходит нарушение плотности упаковки сорбента, что приводит к необратимой потере эффективности и других исходных параметров колонки [РФ патент №2027181, кл. G 01 N 30/50, 1991 г.].

В настоящее время для регенерации различных адсорбентов и катализаторов широко применяются растворители в сверхкритическом состоянии (СКР). СКР представляют собой вещества при температурах и давлениях выше критических. Применение СКР для регенерации вызвано их огромной, по сравнению с органическими растворителями при нормальных условиях, растворяющей способностью. Наиболее часто в качестве СКР применяется двуокись углерода в сверхкритическом состоянии. Это связано с тем, что двуокись углерода нетоксичная и недорогая жидкость, которая переходит в сверхкритическое состояние в сравнительно мягких условиях (Р_кр=73 ат, Т_кр =31°С). Было показано, что обработка сверхкритической двуокисью углерода позволяет регенерировать силикагели [Van Bommel M.J., de Haan, A.B. Drying silica gels with supercritical carbon dioxide. J. Mater. Sci., 1994, 29(4), pp.943-8 (Eng.)], активированные угли [Supercritikal fluid extraction of pesticides and phithalate esters following solid phase extraction from water. Ezzel J.L., Richter B.E. J. Microcolums Cr. Sep. 1993, 4 (4) 319-23 (Eng). Nakai, Toshihiro et.al. Adsorption of organic chloro compounds by activated carbon and it's regeneration by supercritical carbon dioxide. Nippon Kogaku Kaishin, 1994 (4), pp.371-5 (Japan). Srinivasan M.P., Smith, J.M., Mc Coy B. Supercritical fluid desorption from activated carbon. J. Chem. Eng. Sci.,1990, 47 (7), pp.1885-95] и полимерные адсорбенты [Патент США №4061566 (Dec 6, 1977)], а также восстанавливать каталитическую активность некоторых катализаторов [Manos, Georgios et al. Coke Removal from a zeolite catalyst by supercritical fluids. Chem. Eng. Technol., 1991, 14, pp.73-78. Патент США №5725756 (Mar 10, 1998)].

Наиболее близким к предлагаемому в данной заявке способу регенерации является способ, предложенный в патенте SU №1270689 от 23.10.1992, заключающийся в длительной промывке хроматографической колонки органическими растворителями при температуре 100-120°С. Данный способ имеет ряд существенных недостатков по сравнению с предложенным в заявке. Время регенерации колонки в патенте SU №1270689 составляет 2-5 часов, в то время в предложенном способе максимальное время регенерации составляет 1,5 часа, при этом размеры регенерируемой колонки (6×100 мм) в 2,5 раза уступают по длине и в 3-7 раз по объему колонкам, описанным в заявке. Стоимость используемых для регенерации органических растворителей (гексан, изопропиловый спирт) в 2-5 раз превосходит стоимость сжиженной двуокиси углерода. Использованные в процессе регенерации органические растворители в отличие от двуокиси углерода, которая в газообразном виде может быть выпущена в атмосферу, необходимо либо утилизировать, либо подвергать регенерации, что также требует дополнительных затрат. Кроме того, в данном патенте отсутствуют сведения о возможности регенерации обращено-фазовых колонок, а также о возможности регенерации колонок для препаративной ВЭЖХ.

Вышеизложенные замечания позволяют сделать вывод о том, что предложенный в заявке способ регенерации колонок для ВЭЖХ является более универсальным, быстрым и дешевым по сравнению со способом, описанным в патенте SU №1270689.

Цель изобретения: полное восстановление исходных хроматографических параметров колонок без их разборки.

Цель достигается тем, что СO₂ в сверхкритических условиях растворяет и удаляет загрязнения, которые сорбируются на хроматографической колонке.

Способ реализуется следующим образом: хроматографическая колонка помещается в установку (фиг.1), состоящую из насоса высокого давления (Н), соединенного с помощью стальных капиллярных линий (d=1,5 мм) через вентили с баллоном с жидкой двуокисью углерода и хроматографической колонкой, термостата (Т), позволяющего поддерживать температуру в интервале 40-300°С с точностью ±1°С, фильтра (Ф) для улавливания десорбируемых соединений и ротаметра для измерения расхода двуокиси углерода до 350 мл/мин. Затем проводится ее обработка двуокисью углерода в сверхкритическом состоянии в заданных условиях.

Обработка колонки проводилась СО₂ в сверхкритическом состоянии при давлении 250 атм, температуре 120-140°С; время обработки при обратном включении 30-60 минут в зависимости от степени загрязнения (при этом происходит регенерация начальной части колонки). Затем колонка охлаждалась до комнатной температуры, переворачивалась и обрабатывалась при прямом включении в тех же условиях 30 минут. Расход CO ₂ варьировался в зависимости от диаметра колонки и степени ее загрязнения от 150 до 250 мл/мин (по газу).

Пример 1. Колонка 4,6×250 мм, ULTRASIL-ODS C18 “BECKMAN”, размер частиц 5 мкм. Первоначально эффективность колонки составляла 13000 т.т/м, после длительной работы по разделению аминов эффективность колонки понизилась до 6000 т.т/м.

После обработки колонки CO ₂ в сверхкритическом состоянии при давлении 250 ат и температуре 120°С в течение 30 минут, обратном и в прямом включении при расходе СО₂ 150 мл/мин по газу, эффективность восстановилась до 13000 т.т/м.

Пример 2. Колонка 10×250 мм, ULTRASIL-Si “BECKMAN”, размер частиц 5 мкм. Первоначальная эффективность колонки составляла 12000 т.т/м, после длительной работы по выделению серосодержащих соединений из экстрактов чеснока эффективность колонки снизилась в три раза до 4000 т.т/м.

После обработки колонки при давлении 250 ат и температуре 140°С в течение 60 минут, обратном и в прямом включении при расходе CO₂ 250 мл/мин по газу, эффективность восстановилась полностью до 12000 т.т/м.

Пример 3. Колонка 4,6×250 мм, ZORBAX-C8, размер частиц 5 мкм. Первоначально эффективность колонки составляла 13000 т.т/м, после длительной работы с аминами, серосодержащими и другими веществами с высокими концентрациями колонка полностью потеряла эффективность (элюент не проходил через колонку даже при максимальном давлении и минимальном расходе).

После обработки колонки при давлении 250 ат и температуре 120°С в течение 60 минут, обратном и в прямом включении при расходе СО₂ 150 мл/мин по газу, эффективность восстановилась до 13000 т.т/м.