Газохроматографическое определение неполярных примесей в этаноле и ацетоне с использованием заполненного оксидом алюминия вкладыша в инжекторе

Abstract

Gas chromatographic determination of impurities in organic solvents is complicated by the presence of a wide solvent peak on the chromatogram that can overlap with the peaks of the analytes. Especially difficult is the determination of analytes that are held in the gas chromatography column stronger than the main component since the peak of the latter usually has an elongated tail. The purpose of this paper is to evaluate the analytical capabilities of the gas chromatographic determination of nonpolar impurities in polar solvents with the selective solvent retention using a liner filled with a high-polar sorbent. We have a priori evaluated the possibility of using highly polar adsorbents, such as zeolites, silica gels and aluminum oxide, which are most common in gas chromatography for the retention of polar solvent vapors. Zeolites had to be rejected due to a high temperature requirement for their regeneration. In contrast to silica gel (silicon dioxide), aluminum oxide, along with the specific molecular adsorption, is also capable of strong chemisorption of polar and, above all, oxygen-containing organic compounds. Since the latter circumstance should promote stronger retention of these compounds over a wide temperature range, a preference is given to an aluminum oxide. Aluminum oxide as an adsorbent has several advantages: thermal stability and ease of regeneration, high mechanical strength and low cost. A scheme for gas chromatographic determination of nonpolar impurities (aliphatic and aromatic hydrocarbons) in polar solvents (ethanol, acetone) based on the selective retention of solvents in a liner filled with aluminum oxide is proposed. A group of low boiling polar organic compounds having a sufficiently high affinity for aluminum oxide and a group of nonpolar compounds that are practically not retained on this sorbent have been established. The affiliation of a compound to a particular group is determined by its dielectric permittivity. The analytical possibilities of the proposed scheme is investigated using standard solutions of aliphatic and aromatic hydrocarbons in ethanol and acetone. The possibility of increasing the repeatability and repeatedly decreasing the detection limits of analytes having retention parameters close to the retention parameters of the main component at the capillary column selected for separation is shown. At the same time, the metrological characteristics for the other components change insignificantly. The possibilities of the proposed scheme of analysis are also illustrated by chromatograms of separation of solutions containing a micro impurity of gasoline in ethanol and acetone.

Газохроматографическое определение примесей в органических растворителях осложняется присутствием на хроматограмме широкого пика растворителя, который может перекрывать пики аналитов. Особенно затруднено определение аналитов, которые удерживаются в газохроматографической колонке сильнее основного компонента, поскольку пик последнего, как правило, имеет вытянутый хвост. Цель настоящей работы - оценка аналитических возможностей схемы газохроматографического определения неполярных примесей в полярных растворителях с селективным удерживанием растворителя в лайнере, заполненном высокополярным сорбентом. Мы априорно оценили возможность применения для удерживания паров полярных растворителей наиболее распространенных в газовой хроматографии высокополярных адсорбентов, таких как цеолиты, силикагели и оксид алюминия. Цеолиты пришлось отвергнуть, так как для их регенерации требуется слишком высокая температура. В отличие от силикагеля (диоксида кремния) оксид алюминия наряду со специфической молекулярной адсорбцией способен также к сильной хемосорбции полярных и, прежде всего, кислородсодержащих органических соединений. Поскольку последнее обстоятельство должно способствовать более сильному удерживанию указанных соединений в широком диапазоне температур, предпочтение было отдано оксиду алюминия. Оксид алюминия как адсорбент обладает рядом достоинств, термическая стабильность и легкость регенерации, высокая механическая прочность и невысокая стоимость. Предложена схема газохроматографического определения неполярных примесей (алифатические и ароматические углеводороды) в полярных растворителях (этанол, ацетон), основанная на селективном удерживании растворителей во вкладыше инжектора, заполненном оксидом алюминия. Установлена группа легкокипящих полярных органических соединений, имеющих достаточно высокое сродство к оксиду алюминия, и группа неполярных соединений, которые практически не удерживаются на этом сорбенте. Принадлежность соединения к той или иной группе определяется величиной его диэлектрической проницаемости. Аналитические возможности предложенной схемы исследованы на примере стандартных растворов алифатических и ароматических углеводородов в этаноле и ацетоне. Показана возможность повышения повторяемости и многократного снижения пределов обнаружения аналитов, имеющих на выбранной для разделения капиллярной колонке параметры удерживания, близкие к параметрам удерживания основного компонента. При этом метрологические характеристики для других компонентов изменяются незначительно. Возможности предложенной схемы анализа проиллюстрированы хроматограммами разделения растворов, содержащих микропримесь бензина в этаноле и ацетоне.