196719. lajstromszámú szabadalom • Eljárás sztirol-(divinil-benzol) kopolimer gyöngy felületén egységes szerkezetű kationcserélő réteg előállítására, ion-kromatográfiás célokra
1 2 letére juttatjuk, akkor a pórusokban még jelenlévő kénsav és az alkoholok vagy ketonok közötti reakció mechanikai és jelentős hőhatás nélkül játszódik le. A találmány szerinti eljárással előállított kationcserélő réteg előnye, hogy analitikai oszlopba töltve, egy ion-kromatográdiás rendszerben egyszerű elució mellett lehetővé teszi különböző eredetű minták (pl. atomerőművi vízminta, humán vérszérum) ionos komponenseinek gyors, hatékony analízisét. A találmány szerinti eljárást részletesen kiviteli példák segítségével ismertetjük. A mellékelt rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti eljárás kivitelezésére alkalmas berendezés, a 2—5 ábrák a találmány szerinti eljárással előállított kationcserélőn felvett ioncserés kromatogrammok. Az 1. ábrán látható berendezés a szulfonálási eljárás lefolytatására alkalmas reaktor. Az 1 keverőmotor a 2 hőmérő és 3 adagoló nyílással ellátott 4 reakciótér vastagfalú üvegből készült, amely 6 termosztáló köpennyel van ellátva. Ehhez egy vákuumcsapon keresztül csatlakozik az 5 szűrőrendszer, amely a 7 vezetéken keresztül vákuum alá helyezhető. A 2. ábra alkáli ionok modelloldatának ion-kromatográfiás elválasztását szemlélteti. Eluensként 3,07 ml/min sebességgel, 0,005 mól/1 koncentrációjú salétromsavat használtunk. Az oszlop kapacitása 0,027 mmól/g, a kopolimer 2 tömeg% divinil-benzolt tartalmazott. A 3. ábra nagytisztaságú atomerőművi vízminta, a 4. ábra humán vérszérum ion-kromatogrammját mutatja. Az 5. ábrán szintén alkáli ionok modelloldatának ionkromatográfiás elválasztását mutatjuk be. A 3—5. ábrák szerinti kromatogrammok felvételekor 3,84 ml/min. sebességű, 0,01 mól/1 koncentrációjú salétromsavval eluáltunk. Az oszlop kapacitása 0,027 mmól/g, a kopolimer 2 tömeg% divinil-benzolt tartalmazott. 1. példa Kationcserélő réteg előállítása gyöngypolimeren. A reakciótér alatti vákuumcsapot elzáijuk, majd a 7 vezetéket vízsugárszivattyúhoz csatlakoztatva az 5 szűrőrendszert vákuum alá helyezzük. 250 g 96 tömeg/%os tömény kénsavat engedünk a 3 adagolónyíláson keresztül a 4 reakciótérbe, és az 1 keverőmotort megindítva a 6 termosztáton keresztül 80 °C-ra termosztáljuk. Ha a kénsav hőmérséklete eléri a 80 °C-t, akkor a 3 nyíláson keresztül 25 g 2 tömeg% divinil-benzo! tartalmú és 30 -50 /um szemcseátmérőjű sztiroI-(divinil-benzol) kopolimert juttatunk a reakciótérbe, majd az adagolónyílást lezárjuk. 2 perc szulfonálási idő után a vákuumcsapot kinyitjuk, a keverőmotort kikapcsoljuk. A vákuum hatására a polimer fázis a szűrőlemezre, a kénsav a gyűjtőedénybe kerül. 10 perc vákuumszívás után a szűrőrendszert vákuum-mentesítjük. A vákuumcsaport zárjuk, és 3 adagolónyíláson 250 g acetont engedünk a reakciótérbe, majd a csap nyitásával tartalmát a szűrőrendszerre juttatjuk. A polimer fázist 5 percig állni hagyjuk aceton alatt, majd újra vákuumot létesítve az aceton leszívjuk. A műveletet megismételjük 250 g etil-alkohol alkalmazásával. Vál‘ tozatlan minőségű terméket kaptunk, ha az első 250 g oldószerként is etanolt alkalmaztunk. Ezáltal kénsavtól mentesített felületileg szulfonált polimer fázist nyertünk. A szűrőn levő anyagot ioncserélt vízzel 1 mól/1 NaCl-al, 1 mól/1 HCl-al öblítjük, majd először levegőn, ezt követően vákuumban súlyállandóságig szárítjuk. A száraz gyantából 100-100 mg mintát veszünk és kapacitását coulometriás sav-bázis titrálással, Pt katód, Ag anód és 0,5 mól/1 KBr alapelektrolit alkalmazásával meghatározzuk. A szulfonálási eljárás révén nyert gyanta kapacitása 0,027 mmól/g, amely meghaladja a számítható határkapacitás — jelen esetben 0,014 mmól/g — értékét, így a felületileg szulfonált kationcserélő ion kromatográfiás célokból előnyösen alkalmazható. A találmány szerinti eljárás alapján előállított felületi kationcserclő nagy elválasztási sebességet (4-5 perc/alkáii ion), kellően rövid analízisidőt (15-20 perc/4 ion), nagy elméleti tányérszámot (1250-2077/- 25 cm elválasztó oszlop), és jól felbontást (1,75- 3,68) biztosít. 2. példa összehasonlító vizsgálat ion-kromatográfiás alkalmazások alapján Az ion-kromatográfiás elválasztások alapján kivitelezhető összehasonlító vizsgálatokat ún. kétoszlopos ion-kromatográfiás rendszerben azonos készülékben, azonos méretű analitikai oszlop (250x9 mm) és semlegesítő oszlop (250,12 mm), továbbá azonos eluciós körülmények biztosításával végeztük. Az oszlopokra kerülő mintái 100 /ul térfogató és 10-10 mg/1 koncentrációjú Li*, Na\ K+, Rl/ ionok voltak. Az 1. és 4. kísérletben a Dionex-10, a 3 966 596 sz. USA-beli szabadalmi leírás szerinti kationcserélő gyanta-oszloppal, a 2., 3., 5. és 6, kísérletben a találmány szerint előállitott kationcserélő gyanta-oszloppal végeztünk méréseket. Az összehasonlításra alkalmas mérési adatokat és az abból számítható jellemzőket az I. táblázatban foglaltuk össze. Az adatokból megállapítható, hogy azonos elválasztási körülmények között a találmány szerinti eljárással előállított felületi kationcserélő anyag valamennyi alkáli ion esetében nagyobb felbontási értéket, azaz tisztább elválasztást és egy esetet kivéve (4. kísérlet Na/K elválasztás) valamennyi alkáli ion esetében nagyobb Rs/t^ értéket, azaz hatékonyabb elválasztást biztosított. Látható továbbá, hogy az eljárási jellemzők következtében jelentkező minőségjavulást (3. és 6. kísérlet), miszerint a kationcserélővei töltött oszlopot nagyobb eluensterhelésnek (3,84 ml/min) kitéve a rétén ciós idők lényeges csökkentése mellett az leválasztások tisztasága (Rs értékek) még mindig kedvezőbb, mint az összehasonlításra került oszlop kisebb terhelése (3,07 ml/min) esetén (1. és 4. kísérlet). 196.719 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 3
