197797. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés rugalmas, állandó belső átmérőjű kvarc kapilláris kromatográfoszlop előállítására
197797 2 A találmány tárgya eljárás rugalmas, szabályos belső átmérőjű kvarc kapilláris-kromatográfoszlop előállítására és ennek megvalósítására alkalmas berendezés. A gázkromatográfiában széles körben alkalmazzák az üveg kapilláris-oszlopokat, amellyel hatékony elválasztás érhető el különböző anyagok bonyolult keveréke esetén is. Nagy érzékenységű oszlopok előállításának fontos feltétele, hogy a kapilláris belső fala inert felülettel rendelkezzen, mert ehhez a falhoz csatlakozik az álló fázis. A kapilláris felületén lévő aktív helyek, amelyek az üvegben lévő szilanolcsoportokból és fémoxidokból erednek, az analizálandó anyag megnövekedett adszorpciója miatt deformálják a kromatográfiás zónát. Az aktív helyek különösen erősen poláros anyagok analízise során nehezítik meg a kromatográf kifejlesztését és zavarják az analízis eredményét. Ezért az üvegoszlopokat az álló fázis betöltése előtt belső felületükön hosszú időn keresztül dezaktiválni kell. Az üvegoszlopok leggyakoribb hátránya azok csekély rugalmassága, ami a használat során gyakori töréshez vezet. Az üvegoszlopok fenti hátránya miatt egyre nagyobb figyelem terelődik kvarc kapillárisoszlopok kifejlesztésére. A Journal for high resolution chromatographs and chromatography 2, 2 (1979) és az American Laboratory 61 (1979) folyóiratok által ismertetett kvarc kapilláris oszlopok előnyös tulajdonságai, hogy kellően rugalmasak és az üvegoszlopokhoz viszonyítva csak csekély mennyiségű fémoxidot tartalmaznak. Az üvegoszlopokhoz képest szilanolcsoport tartalmuk is alacsonyabb, így a belső felület ismert módszerekkel végrehajtott dezaktiválása sokkal könnyebb. Ismert, hogy kvarc kapillárisok belső felülete dezaktiválható például polietilén-oxid, dimetil-diklór-szilán, trimetil-klór-szilán vagy hexametil-diszilazán segítségével. Ismert az is hogy kvarc kapillárisok külső felülete szilikongumival, poliimiddel, szilikon-nitriddel, fémmel vagy ezek keverékével vonható be. Ismert továbbá az is, hogy kvarc kapilláris-oszlopok előállíthatok módosított húzóberendezésen, ahol a kvarccsővet oxigén-hidrogén vagy oxigén-propán láng hevíti. Ismert az is, hogy elektromos ellenállás kemencék vagy nagyfrekvenciás indukciós kemencék által felmelegített kvarccsőből is húzhatók kapillárisok (82 03 723. számú JP közzétételi irat). Az ismert eljárások és berendezések hátránya, hogy a húzás során a kapilláris belső átmérője nem tartható állandó értéken, valamint, hogy szabályos alakú és kiváló minőségű kvarccsövet kell alkalmazni, amelyre a levegő nedvességtartalmának hatására nemkívánatos szilanolcsoportok rakódhatnak, amelyek megjelennek a kapilláris belső felületén. 1 További hátrány, hogy a kapilláris belső fala különböző szennyeződéseket, elsősorban fémoxidokat tartalmazhat, ami kedvezőtlen irányban befolyásolja a kromatográfoszlop tulajdonságait, valamint, hogy nehezen érhető el állandó vastagságú külső polimer réteg. Az álló fázis alkalmazása a kapilláris oszlop belső felületén viszonylag nehézkes és időigényes (például az úgynevezett statikus módszer alkalmazása esetén az álló fázis megkötődéséhez néhány nap szükséges). A találmány feladata, hogy olyan eljárást és annak megvalósítására alkalmas berendezést dolgozzon ki, amely lehetővé teszi állandó belső átmérőjű kvarc kapilláris-kromatográf-oszlop előállítását. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a pontos belső átmérőjű kolonna előállításához a kvarccsövet 1800—2100°C közötti hőmérsékletű kemencében továbbítjuk a kapilláris belső átmérőjét ellenőrző árnyékfotométerrel szabályozott sebességgel, majd a kapilláris külső felületét poliimid vagy poíiészterimid vagy poliamidimid lakkal kezeljük és 20—35;°C közötti hőmérsékleten keményítjük, végül a kapilláris belső falát az álló fázissal bevonjuk. A találmány további jellemzője, hogy a kvarccső felületét kapilláris húzása előtt oxigén-hidrogén lángban legalább kétszer átfényezzük. Az első szakaszban az oxigénhidrogén láng hőmérséklete 1800—1900°C, a cső forgási sebessége 40—60 fordulat/perc, és az égő továbbítási sebessége 30—50 mm/ /perc. A következő szakaszban a cső forgási sebessége és a láng hőmérséklete változatlan, míg az égő továbbítási sebessége 120— 160 mm/perc. Előnyös, ha a kvarccsövet átfényezés előtt 5—10 percen keresztül hidrogén-fluoriddal vagy hidrogén-fluorid és salétromsav 1:10—10:1 arányú elegyével, majd desztillált vízzel öblítjük. Lehetséges továbbá, hogy a húzás során a cső és a kihúzott kapilláris belsejében védő atmoszférát alakítunk ki száraz gázok, így oxigén, klór, hélium vagy argon bevezetésével. A poliimid, poliészterimid vagy poliamidimid lakk keményítéséhez a hőmérsékletet fokozatosan emeljük 1 — 10°C/perc sebességgel. Lehetséges végül, hogy az álló fázis felviteléhez és 150—250°C hőmérsékletű termosztátban feltekercseljük. A találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezés a kvarccső továbbítására alkalmas eszközből áll, amely a cső melegítésére alkalmas kemence előtt helyezkedik el, ahol a kemence alatt található a kapilláris belső átmérőjének mérésére szolgáló árnyékfotométer, továbbá a poliimid-, poliészterimid- vagy poliamidimid-réteg felvitelére alkalmas eszközből áll, amelyhez szárítókályha és húzásra alkalmas esz5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
