CN101023346A - 用于层析柱的液体分配器及液体收集器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于液态层析柱的液体分配器或者说液体收集器，具有优选为圆形的基面，该液体分配器或者说液体收集器尤其适合于与填料高度相比具有大直径的柱体。

Description

用于层析柱的液体分配器及液体收集器

技术领域

本申请涉及一种用于液态层析柱的液体分配器或者说液体收集器，该液体分配器或者说液体收集器尤其适合于与填料高度相比具有较大的横截面面积的柱体。

背景技术

在柱层析法中使用液体分配器或者说液体收集器，用于在通流横截面上均匀地分配或者说收集液体。这是一个用于实现所期望的分离效率必要的前提。

为了在柱体内安放为净化变得越来越大的馈给量所需要的吸附剂量，在层析法中的研发工作朝着使用更大的柱体直径这个方向进展，因为柱体长度由于压力损失和尽可能短的停留时间或者说处理时间向上受到限制。为了在这些与填料高度相比具有较大的横截面面积的柱体上也能够继续实现良好的分离效率，需要新式的液体分配器或者说液体收集器以进行均匀分配。

已经公开具有缝隙结构的液体分配器或者说液体收集器(WO03/005018 A1，WO 02/093159A2，WO 98/55198)，其中通过中心开口流进或者说流出，其中在开口和填料之间有一条很窄的缝隙，该缝隙应该保证均匀分配。在通流横截面不断增大的时候，分配的均匀性因流动行程的长度不同(从开口到中心或者说从开口一直到填料横截面的边缘)而下降。另一个解决途径在于，通过多个通往填料的开口来分配或者说收集所述液体(WO89/11901，WO99/48599)。其中在理想情况下实现均匀分配的方法是，相同的体积流量与每个开口相对应并且相同的停留时间与每个流动行程相对应。在设计上，通过用于流动通道的相同的长度以及相同的流动阻力(压力损失)来实现这一点。随着开口数量的增加(＞32)，再也无法同时满足所有的标准。要么一方面产生具有复杂的流动通道几何形状的解决方案，要么另一方面产生具有仅仅为一种特定的体积流量保证均匀分配的几何形状的解决方案。

一种得到证明的用于在通流横截面增加的情况下将液体分配到大量开口上的原理，规定了基于对称的T形分配器的分支的流动通道的使用(US 4537217，WO 99/48599)。该原理通过流动通道的相同长度及几何形状的相似性来保证相同的流动阻力，并且由此保证相同的体积流量和相同的停留时间。但在通流横截面增加的情况下，无法在用于任意横截面形状的流动性方面同时满足所有上述标准：在通流横截面很大的情况下流动通道的相同长度以及相同的流动阻力仅仅可以用正方形的通流横截面来实现(US 4537217)，而通过严格的几何形状的分配(WO 99/48599)将体积流量均匀地分配到开口上则只能通过复杂的三维流动通道装置来实现。

对于用于与填料高度相比具有大直径的层析柱的液体分配器或者说液体收集器来说，在液体在流动通道中的停留时间方面的设计迄今尚未公开。

发明内容

由此根据现有技术提出本发明的任务，该任务是提供一种液体分配器或者说液体收集器，它也可以设计用于大的通流横截面，并且通过均匀分配保证获得良好的分离效率的前提，以便在其形状方面不受限制并且可以尽可能简单地加以制造。

该任务通过按本发明的液体分配器或者说液体收集器得到解决，方法是：作为具有对称的T形分配器形状也就是分别具有相同长度和横截面面积的流动通道的补充，使用具有非对称的T形形状的流动通道，也就是说流动通道的长度和横截面面积可以为不同的大小。可以如此选择所述流动通道的布置和尺寸，从而需要相同的时间用于从液体分配器或者说液体收集器的进口到所有的出口或者说从其所有的进口到出口的通流。

其中，通过所述流动通道的布置和尺寸为每个开口配设的质量流量应该尽可能为相同大小。

将相同的穿流持续时间用作用于在通流横截面上液体均匀分配的决定性标准，以此可得到一种液体分配器或者说液体收集器，该液体分配器或者说液体收集器具有大量的开口，并且由此可以使用很大的通流横截面，可以简单地在一个平面中并且由一个构件制成，在其基面的形状上不受限制，并且因此也可以相应于大多数层析柱为圆形，并且可以标度到任意直径。由此可以从试验室尺度转换为工业生产尺度。在使用按本发明的液体分配器或者说液体收集器的情况下制造的层析柱与传统的具有相同几何形状的层析柱相比在相同的操作条件下具有分离效果得到改进的优点。

将液体均匀分配到很大的通流横截面上，这在按本发明的液体分配器和液体收集器上通过数量尽可能多的等距离的开口来实现。其中为柱形填料(Sulenpackung)的横截面面积配设50到5000、优选200到800、尤其优选300到400平方毫米的开口。

此外，所述按本发明的液体分配器或者说液体收集器的特征在于，在一个平面中布置了连接用的液体通道(流动通道)，其中基面可以为任意形状，优选为圆形或者矩形，尤其优选为圆圈形。

所述按本发明的液体分配器或者说液体收集器可以由金属、由玻璃或者由一种任意的合适的塑料(比如聚碳酯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯)制成，优选由金属制成，尤其优选由耐腐蚀的金属制成，其中更加特别优选由特种钢制成。为制造按本发明的液体分配器或者说液体收集器，所述流动通道可以通过对材料的切屑加工(比如钻孔、铣削)来掏制，但所述液体分配器或者说液体收集器也可以通过浇注(比如由玻璃或者塑料)制造而成。

所述液体分配器或者说液体收集器也可以由多个经过相应加工的部件所组成(比如通过焊接、钎焊、粘结或者通过螺纹连接)或者也可以由一个唯一的工件制成。

在一种特别优选的用于制造所述按本发明的液体分配器或者说液体收集器的方法中，一个唯一的特种钢制成的工件通过铣削及钻孔来设置相应的流动通道和开口。

其中，按如下方法求得用于所述按本发明的液体分配器或者说液体收集器的流动通道的布置和尺寸：

为求得最佳的可以配属于所述液体分配器或者说液体收集器的开口的通流横截面面积，在试验室中和/或在控制尺度中，将一个脉冲在其它方面条件相同的情况下加到多个具有不同的横截面的柱体上，并且在保持时间、级数、对称性及峰值分辨率方面对由探测器所提供的色层谱进行分析。在分离效率尚令人满意的情况下从该次序中选择最大的通流面积作为最佳通流横截面面积。

从在生产尺度中的柱形填料的通流横截面面积和在试验室中求得的最佳通流横截面面积的商数中，可以得出所述液体分配器或者说液体收集器的所需要的开口的最佳数目。

所述液体分配器或者说液体收集器的开口等距离地布置在由有待使用的柱体在生产尺度中预先设定的通流横截面上。单个的开口通过流动通道彼此相连接，这些流动通道则形成对称的T形分配器的一个网络。其中，相邻的开口或者说通道分别通过一条通道相连接。在第一近似中由于几何形状的考虑及经验值如此对流动通道的位置以及单个流动通道的尺寸(高度和宽度)进行调整，从而近似地为通向每个开口的流动通道配设相同的停留时间，由此不仅产生具有长度相同和横截面面积相同的流动通道区段的区域，而且产生具有长度和/或横截面面积与此不同的流动通道的区域。此外，所述配设给单个开口的体积流量应该尽可能类似。比如借助于数字流动模拟来设计所述停留时间和体积流量，但也可以考虑其它近似方法和模拟方法。因此，可以比如在第一近似中，基于用于单维流动的质量平衡和能量平衡或者说脉冲平衡来确定所述停留时间和体积流量，所述单维流动则沿着处于单个选出的通流横截面之间的流动线路进行。在此建立计算机辅助的液体分配器或者说液体收集器模型，并且基于流动模拟法来确定所述停留时间和体积流量。而后通过模型几何形状的变化，可以确定所述液体分配器或者说液体收集器的几何形状，从而满足上述条件。通常需要多次迭代循环，优选至少两次迭代循环。

而后在试验中对所述液体分配器或者说液体收集器进行测试，其中必要时可能还要在几何形状上进行改进。与在试验室尺度或者说控制尺度中的处理方式相类似，将脉冲加到所述柱体上。从色层谱中求得保持时间、级数、对称性和峰值分辨率，并且与来自试验室尺度或者说控制尺度的数值进行比较。如果所述构件由一种透明的材料制成，也可以使用颜色试验，也就是说在填料中在分配器中并且在收集器中染色的液体前沿的前进。

在规定了开口的数目的情况下，将所述液体分配器或者说液体收集器在保持所述流动通道原始的尺寸比例的情况下标度到每种在技术上有意义的直径上。在这种情况下，为一种规定的液体分配器或者说液体收集器求得的用于所述流动通道的尺寸，也就是说不仅仅所述开口彼此之间的间距而且所述流动通道的长度、高度以及宽度，都在保持原理上的几何形状的结构的情况下配有一个通向目标参数的因数。

通过在设计上及加工中的限制，可以在实际的实施方式中出现与理论分配较小的偏差。

所述按本发明的液体分配器或者说液体收集器可以用于制造任意的用于液体层析(LC)、超临界流体层析(SFC)以及高压或者说高功率层析(HPLC)的层析柱，其中优选在用与填料高度相比具有大直径的层析柱时，这些层析柱本身可以在分析的和初步的层析法中以及在过程层析法中、在洗提层析法中、吸附层析法(LSC)和置换层析法中使用，其中可以在手征性层析法、标准相位层析法、逆转相位层析法(RPC)、离子交换层析法(IEC)、离子偶层析法(IPC)、离子排除层析法、凝胶渗透层析法(GPC)或者说凝胶过滤层析法(GFC)或者说尺寸排除层析法(SEC)、疏水作用层析法(HIC)、羟磷灰石层析法、亲合层析法、固定化金属亲合层析法(IMAC)中以及不仅在批层析法而且在象环形层析法一样的连续方法中以及在模拟移动床(SMB)层析法中加以使用。优选使用在初步的层析法，尤其优选使用在初步的手征性层析法、标准相位层析法、逆转相位层析法(RPC)、离子交换层析法(IEC)、凝胶渗透层析法(GPC)、疏水作用层析法(HIC)、羟磷灰石层析法、亲合层析法、固定化金属亲合层析法(IMAC)中以及不仅使用在批层析法而且使用在连续方法中，在这种情况下特别优选使用在模拟移动床(SMB)层析法中。

这样的柱体及其在分析的和初步的层析法中的使用同样是本发明的主题。

优选由金属、陶瓷、塑料、玻璃，优选由烧结金属和金属网制成的，特别优选作为多层金属网(标称通径5到500微米)的也具有粗孔的排出线网(标称通径0.5到5毫米)的玻璃原料混合物的使用，可以进一步改善所述液体分配器和液体收集器的均匀分配。

所述按本发明的液体分配器和液体收集器也可以用于其它的任务，这些任务通过规定数目的开口将液体均匀分配到一个表面上，在该表面上允许比如也布置属于这些开口的容器。可以考虑用于比如在高通量筛选(High Throughput Screening)中的试样应用。

附图说明

下面借助于附图示例性地对本发明进行详细解释，但本发明不局限于此。其中：

图1是所述液体分配器或者说液体收集器的朝着柱形填料的一侧；

图2是所述具有进口或者说出口以及流动通道的液体分配器或者说液体收集器的远离柱形填料的一侧。

具体实施方式

图1示出了所述液体分配器或者说液体收集器的朝着柱形填料的一侧。从中可以看出96个等距离的开口，这些开口均匀地布置在圆形的通流横截面上。这些开口为圆形。

图2示出了所述具有处于中心位置的进口或者说出口的液体分配器或者说液体收集器的远离柱形填料的一侧。这里示出了对称的和非对称的T形分配器形状的流动通道。通往柱形填料的开口分别处于T字的尖端中。

Claims (10)

1.用于层析柱的液体分配器和液体收集器，具有至少一个液体进口或者说液体出口以及在通往等距离布置的用于柱形填料的开口的进口或者说出口之间的连接用的液体通道(流动通道)，其特征在于，需要相同的时间用于穿过不同的液体通道(流动通道)从液体分配器或者说液体收集器的进口到出口的穿流。

2.按权利要求1所述的液体分配器和液体收集器，其特征在于，配设给每个开口的质量流量尽可能为相同大小。

3.按权利要求1或2所述的液体分配器和液体收集器，其特征在于，所述连接用的液体通道(流动通道)的一部分具有对称的T形分配器形状，而其它部分则具有非对称的T形形状。

4.按权利要求1到3中任一项所述的液体分配器和液体收集器，其特征在于，所述柱形填料的横截面面积对应于每个50-5000平方毫米的开口。

5.按权利要求1到4中任一项所述的液体分配器和液体收集器，其特征在于，所述连接用的液体通道(流动通道)布置在一个平面中。

6.按权利要求1到5中任一项所述的液体分配器和液体收集器，其特征在于，所述分配器或者说收集器的基面是圆形或矩形的。

7.用于制造按权利要求1所述的液体分配器或者说液体收集器的方法，其中由金属或塑料制成的工件通过切屑加工来设置所述连接用的液体通道(流动通道)和开口，其特征在于，利用数字流动模拟基于相同的停留时间和相同的体积流量来设计所述流动通道。

8.包括按权利要求1所述的液体分配器或者说液体收集器的层析柱。

9.按权利要求1到7中任一项所述的液体分配器和液体收集器的使用，或者按权利要求8所述的用于分析的以及初步的层析法的层析柱的应用。

10.用于改善按权利要求1到7中任一项所述的液体分配器和液体收集器的均匀分配的玻璃原料混合物的应用。

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