Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка):
Теми же экономическими соображениями обусловлено и первостепенное требование стабильности, ведь стоимость обращенно-фазового сорбента, например в колонне диаметром 40 см и длиной 50 см превышает 100000 долларов. Количество хроматографических циклов (разделение — регенерация), которые может выдержать сорбент, в значительной степени определяет стоимость целевого продукта.
Опыт показывает, что не все хорошо зарекомендовавшие себя сорбенты для аналитической ВЭЖХ столь же эффективно работают при высоких нагрузках разделяемой смеси, свойственной промышленной ВЭЖХ. Зачастую механизм разделения в технологических процессах при высоких нагрузках на сорбент или перегрузках ничего общего не имеет с процессами аналитического разделения, осуществляемых при малых или средних степенях заполнения поверхности. Поэтому эффективность работы колонны в аналитическом режиме не может служить критерием правильности выбора сорбента для промышленного разделения той или иной смеси. Иногда это относится и к сорбентам одной марки с разным размером частиц. Оптимально, когда разные по размерам частицы матрицы сорбента получены как единый продукт с последующим выделением разных по размерам фракций. Тогда результаты технологических процессов разделения можно переносить на сорбенты с другим размером частиц. В противном случае необходимо вести отработку технологии на конкретной фракции сорбента.
8.2] Применение поверхностно-модифицированных материалов в хроматографии 453
Кроме упомянутых выше основных параметров, определяющих экономичность процесса, существенны и другие: инертность поверхности, узость фракционного состава, форма частиц, доступный в промышленных количествах ассортимент фаз.
Современные сорбенты, используемые в промышленности, недешевы. Технология их получения аккумулирует все лучшее, что достигнуто в производстве сорбентов для аналитической ВЭЖХ, отличаясь лишь размером частиц и ассортиментом.
За последнее десятилетие произошли существенные изменения качества промышленных ВЭЖХ-сорбентов. Сорбенты с частицами нерегулярной формы и размерами 20-60 мкм уже практически не используются. Такие сорбенты сохранили свое значение в варианте «Флэш-хроматографии» (например, фирма «Biotage Inc.», США) для решения относительно простых промышленных задач. Сферические сорбенты первого поколения также практически вытеснены новыми сорбентами на основе сверхчистого силикагеля с высочайшей культурой химического модифицирования.
Обычно фирма-производитель предлагает идентичные по характеристикам линии сорбентов в диапазоне 3-20 мкм для аналитических (3-7 мкм) и далее для препаративных и технологических целей.
Как правило, эти сорбенты получены на основе высокочистых сферических матриц с узким распределением пор и частиц по размерам. Технология химического модифицирования и в промышленном масштабе обеспечивает высокую плотность прививки и инертность поверхности. Промышленные партии ВЭЖХ-сорбентов для технологических процессов проходят целый ряд жестких тестов, обеспечивающих контроль воспроизводимости и химической стойкости.
В качестве примера приведем некоторые характеристики сорбентов марки Kromasil производства «Ека Chemicals АВ, Separation Products»
(Швеция), одного из ведущих мировых производителей модифицированных кремнеземных сорбентов для промышленных целей.
Прежде всего отметим, что на фирме реализован масштаб производства, позволяющий получать партии сорбентов более 100 кг (годовое производство — несколько тонн в год).
В мае 2002 г. введен в эксплуатацию новый завод компании с еще большей
а
1,6
1,5
1,4
1,3
? к' (бутилбензол)
? а
" **• '.•'v *, • „• >(>> V(< _I_I_I_I_
к'
18
14
10
0
V м2/г
380 330 280 230 180 130
10
20
30
40
50
?-ЧЛ
* Плотность прививки ? SW(E3T)
5,2
4,6
4,0
3,4
2,8
pa*N
к %
gi
is
10
20
30
40
50
Рис. 8.12. Воспроизводимость характеристик сорбента Kromasil Cie от партии к партии (50 промышленных партий), о — по селективности (а = бутилбензол/пропилбензол) и коэффициенту извлечения (к1 бутилбензола); условия: колонка 4,6 х 250 мм, элюент ацетоннтрил — вода (70:30), 2 мл/мин, УФ-254 нм. б— по удельной поверхности носителя (БЭТ, м2/г) и плотности прививки (мкмоль/м2)
мощностью. Это один из фактов, подтверждающих воспроизводимость технологии получения продукта.
454
Применение поверхностно-модифицированных материалов
[Гл. 8
Рис. 8.12 демонстрирует результаты по воспроизводимости характеристик силикагеля и плотности прививки октадецилсилильных групп для Kromasil Cig сорбента, полученные на основании анализа 50 промышленных партий.
Лишь при больших единичных партиях торбента можно обеспечить заполнение промышленных колонн полностью однородным сорбентом. Легко подсчитать, что колонна диаметром 600 мм и длиной 1 м требует для заполнения 270 литров или более 135 кг сорбента.
На рис. 8.13 показан общий вид промышленных колонн фирмы «PROCHROM».
Рис. 8.13. Общий вид промышленных колонн аксиального сжатия фирмы «PROCHROM»
Понятно, что ассортимент сорбентов у таких фирм, как «Ека Chemicals» существенно уже, чем у фирм, предлагающих их для аналитической ВЭЖХ, однако наряду с обращенно-фазовыми (С4, Се, Cjg) и полярными сорбентами, фирма предлагает в промышленных количествах хиральные ХМК. Это согласуется с главными направлениями использования ХМК в промышленной ВЭЖХ.
