CN105891369A - 以两个多通阀为切换装置的停流型二维液相色谱及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以两个多通阀为切换装置的停流型二维液相色谱及其应用，该二维液相色谱包括第一维分离部分、停流切换装置和第二维分离检测部分，所述的停流切换装置是由两个多通阀组成，其中，与第一维分离部分连接的是停流用多通阀，与第二维分离检测部分连接的是切换用多通阀。本发明的停流型二维液相色谱将第一维液相色谱的流出组分连接至多通阀的两个相邻输入端，当采样状态结束时，一维液相色谱泵流速停止的瞬间同时转动阀门，可以将第一维液相色谱柱的压力保持住，从而解决了停流瞬间压力变化大的问题，大大提高了其分离和分析的能力。

Description

以两个多通阀为切换装置的停流型二维液相色谱及其应用
技术领域
本发明属于仪器分析领域，具体涉及一种停流型二维液相色谱，特别涉及一种以两个多通阀为切换装置的停流型二维液相色谱及其应用。
背景技术
二维液相色谱是在一维高效液相色谱的基础上发展起来的一种高效二维分离分析技术，它通过各种各样的阀切换技术，将通过第一维高效液相色谱的组分全部或部分转入第二维的高效液相色谱系统，从而实现复杂组分的高效分离和分析。
由于阀切换技术对两维之间的连接和组分的转移起着至关重要的作用，因此一直被视为多维液相色谱的核心技术所在。多通阀主要由圆形密封垫(转子)和固定底座(定子)组成，转子上有一定数量的槽，起导流作用，而各个接口则为固定的，位于定子上面，用于连接管路，通过槽可以连通其两端的接口，而没有槽的位置，两端是互不相通的。当多通阀发生转动时，转子发生转动，从而槽的位置会发生改变，从而流动相的流向就会随之改变。而十通阀或八通阀由于转子表面导流槽较多，定子表面接口也较多，可同时连接多个流路并实现流路的切换，因而被广泛应用于多维液相色谱的切换。
目前，二维液相色谱的研究主要集中在连续环切换型二维液相色谱，该色谱系统在分离分析过程中，第一维液相色谱的流出组分按照一定的时间间隔连续切换至第二维液相色谱进行下一步的分离和分析。这种方式具有压力脉冲小、分析速度快、操作方便的特点，但该方法仍存在较多缺点。首先，该方法对第二维液相色谱系统要求较高，一般要求该系统具备中高压液相色谱泵(价格非常昂贵)或要求色谱柱在高温下进行分离(这将极大的缩短色谱柱的寿命)，同时由于第二维液相色谱的分离分析时间受第一维液相色谱的制约，因此分离时间极短(通常为30s左右)，极大降低组分在第二维色谱柱的保留，从而降低其分辨率。此外，二维液相色谱常被国内外仪器商以整机进行销售，从而导致仪器价格昂贵，同时对于已经配备有液相色谱的用户来说亦造成了极大的浪费。
近年来，停流型液相色谱由于流路停流瞬间压力变化较大，易造成色谱柱及泵损坏、峰形骤变、检测信号突变、流路分流不稳定等多种问题，而较少被采用，针对这方面的研究也因此较少。但停流型二维液相色谱由于其第二维液相色谱的分离分析时间不受第一维液相色谱的制约，因此其分辨率极高。此外，停流型二维液相色谱对设备要求极低，成本低廉，利用两台低压液相色谱或者一台二元中低压液相即可组成一台二维液相色谱。
鉴于其极高的性价比，停流型二维色谱在复杂成分的分离分析方面具有广阔的前景。
发明内容
为了克服现有的停流型液相色谱流路停流瞬间压力变化较大的问题，本发明的首要目的在于提供一种停流型二维液相色谱，该色谱采用两个多通阀组成流路切换装置，成功解决了停流切换瞬间的压力突变问题，且成功实现了第一维色谱的分流，提高了停流型二维液相色谱的检测效率。
本发明的另一目的在于提供上述停流型二维液相色谱的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种停流型二维液相色谱，包括第一维分离部分、停流切换装置和第二维分离检测部分；
所述的停流切换装置由两个多通阀组成，其中，与第一维分离部分连接的是停流用多通阀，与第二维分离检测部分连接的是切换用多通阀；
当处于采样状态时，从第一维色谱柱流出的管路经分流装置分流后分别与停流用多通阀的2和3号位连接，停流用多通阀的4号位连接压力平衡用定量环，其1号位则连接切换用多通阀的1号位，若停流用多通阀还有多余的接口则用堵头封闭；
切换用多通阀的2号位连接废液输出管，第二维液相色谱泵的输出端连接切换用多通阀的5号位，而采样用定量环的两端则分别连接切换用多通阀的6号位和3号位；切换用多通阀的4号位与第二维液相色谱柱的输入端相连接；若切换用多通阀的接口数为8个，则7号位与8号位使用色谱管相连接；若接口数超过8个，则8号位以后的接口用堵头封闭；
采样用定量环主要用于缓存一定量的第一维液相流出组分，而压力平衡用定量环主要用于使用三通时，平衡流动相流过采样用定量环所产生的压降，通过改变压力平衡用定量环的长度来改变分流比。
当采样结束时，要转动两个多通阀，并使第一维液相色谱泵停止进液，第一维色谱进入停流状态，第二维色谱进入检测状态，这时候从第一维色谱柱流出的管路经分流装置分流后分别与停流用多通阀的2和3号位相通，实现流路的封闭，从而使第一维色谱的管路压力得以保持；第二维液相色谱泵的输出端流经切换用多通阀的采样用定量环，从而使采样用定量环中的一维流出组分进入第二维液相色谱中并得以分离；待第二维分析完成后，则重新进入第一维采样状态，依此循环至样品所需分析部分分析结束；
两个多通阀在采样与停流状态之间切换时，即可同时转动两个多通阀，也可先转动停流用多通阀，同时停止第一维液相色谱泵进液，使得第一维液相色谱泵进入停流状态，再转动切换用六通阀使得定量环中的组分进入第二维液相色柱进行洗脱和检测，待进行下一步采样时，先转动切换用六通阀使第二维流动相不经过采样用定量环，再转动停流用六通阀并同时使第一维液相色谱泵开始进液。
所述多通阀的号位仅为表明系统连接关系而使用，其具体使用号位可与厂商供货原号位不同，其号位命名和排序为从多通阀的任意接口开始按照逆时针或顺时针从1开始排序命名。
所述停流用多通阀的接口为偶数个，至少得是四通阀，可以为六通阀、八通阀、十通阀、十二通阀等等；
所述切换用多通阀的接口为偶数个，至少得是六通阀，可以为八通阀、十通阀、十二通阀、十四通阀等等；
所述的多通阀是二位的，即可以正反切换一下卡位；
所述的多通阀是手动的或电动的；
所述第一维分离部分包括色谱泵、进样装置、第一维色谱柱和分流装置；
所述第二维分离检测部分包括色谱泵、第二维色谱柱和第二维检测器；
所述的色谱泵可以是多泵或单泵，可以是高压、中压或低压液相泵中的任意一种；
所述的进样装置可以是手动的或电动的；
所述第一维色谱柱、第二维色谱柱可为任意常规液相色谱柱；所述第二维色谱柱要与液相分离条件匹配，若第二维液相色谱泵为高压泵，且运行于高压条件下，则第二维液相色谱柱为高压液相色谱柱；
所述的分流装置是接口数3个以上的多通管；若接口数超过3个，则多余接口用堵头封闭。
本发明的停流型二维液相色谱可用于特征性组分、有毒有害物质的检测，包括食品领域的检测等等。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明的停流型二维液相色谱将第一维液相色谱的流出组分连接至多通阀的两个相邻输入端，当采样状态结束时，一维液相色谱泵流速停止的瞬间同时转动阀门，可以将第一维液相色谱柱的压力保持住，从而解决了停流瞬间压力变化大的问题，大大提高了其分离和分析的能力。
2、本发明的停流型二维液相色谱采样时采用三通管将第一维的流出组分分流，从而减小了第一维的流出组分体积，解决了第二维液相色谱上样体积过大引起柱效下降和分离效果差的问题。
3、本发明的停流型二维液相色谱采样时，两个定量环输出端为废液端，不与第二维液相色谱直接相通，对第二维液相色谱的分析压力影响极小。与传统的直接将第一维组分泵入第二维液相色谱的方式相比，其第二维液相色谱的压力更平稳，分析准确性更高，且可大大延长色谱柱的寿命。
4、本发明的切换装置采用两个六通阀时，可直接采用液相色谱的手动进样阀，从而降低了二维液相色谱的装备成本，且不要求同时切换两个阀门，一维液相色谱的停流对第二维液相色谱的分析过程不造成影响，因而具有更方便的操作性。
5、本发明二维液相色谱的第二维液相色谱不受第一维分析的限制，因而具有更高的分离效率，且两维色谱泵均可采用常规液相色谱泵，液相色谱柱也可为常规HPLC柱，从而大大降低了二维液相色谱的成本，且有利于实验室对现有液相色谱进行改装升级以满足复杂成分的分析需要，从而推动二维液相色谱及复杂成分分析的发展。
6、本发明以两个二位多通阀的创新连接方式作为两维液相色谱之间的切换阀，成功解决了停流切换瞬间的压力突变问题，且成功实现了第一维色谱的分流，提高了停流型二维液相色谱的检测效率，与此同时，极大程度地降低了二维液相色谱整机的构建成本，对于推动停流型液相色谱以及复杂成分分离分析的发展有着重要意义。
7、本发明的停流型二维液相色谱系统解决了传统二维液相色谱系统的第二维液相色谱必须在高温或高压下运行而无法使用凝胶色谱柱的问题，可满足常规凝胶色谱柱分析时低温低压的要求，利用其分子筛效应对第一维液相色谱的流出组分进行分离分析。
附图说明
图1是实施例1处于采样状态时二维液相色谱的连接示意图；
图2是实施例1处于检测状态时二维液相色谱的连接示意图；
图3是实施例2处于采样状态时二维液相色谱的连接示意图；
图4是实施例2处于检测状态时二维液相色谱的连接示意图；
其中，a-色谱泵；b-进样装置；c-第一维色谱柱；d-分流装置；e-压力平衡用定量环；f-停流用多通阀；g-切换用多通阀；h-采样用定量环；i-第二维色谱柱；j-第二维检测器；k-色谱泵。
图5是实施例1样品的第一维液相色谱图。
图6是实施例1样品对应图5中虚线部分的第二维液相色谱图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种停流型二维液相色谱，如图1-2所示，包括第一维分离部分、停流切换装置和第二维分离检测部分；
所述的停流切换装置由两个六通阀组成，其中，与第一维分离部分连接的是停流用六通阀f，与第二维分离检测部分连接的是切换用六通阀g，都是三槽二位六通阀(Valco EUDB-C6W)；
当处于采样状态时(图1)，第一维液相色谱泵a将流动相泵入进样装置b，将样品一起泵至第一维液相色谱柱c进行分离，流出组分经过三通管d后分成两个流路，假如三通管后的两个流路长度相等，流出组分按照1:1分流进入六通阀f的2号和3号位，其中流经3号位的组分经过六通阀的4号位流向压力平衡用定量环e，再进入废液管，而流经2号位的组分经过1号位进入六通阀g的1号位，此时六通阀g的1号位与6号位相通，组分进一步流入采样用定量环h，再经过六通阀g的3号位和2号位，再通向废液管。六通阀f的5号位和6号位用堵头封闭。此时，第二维液相色泵k连续泵入流动相至六通阀g的5号位，再通过六通阀的4号位依次流经第二维液相色谱柱i和检测器j。
当采样结束时，要同时转动两个六通阀，第一维液相色谱泵a停止进液，第一维色谱进入停流状态，第二位色谱进入检测状态(图2)，这时候从第一维色谱柱c流出的管路经分流装置d分流后分别与停流用六通阀f的2和3号位相通，实现流路的封闭，从而使第一维色谱的管路压力得以保持；第二维液相色谱泵k的输出端流经切换用六通阀g的采样用定量环h，从而使定量环中的一维流出组分进入第二维液相色谱中并得以分离；待第二维分析完成后，则重新进入第一维采样状态，依此循环至样品所需分析部分分析结束。
第一维分离部分包括：中低压输液泵a(AKTA Explorer10(P900))，自动进样器b(Waters 2707)、第一维C18色谱柱c(Waters Xselect CSH130，4.5×250mm，5μm)、Waters三通d。流动相由乙腈(12％)、水(88)和三氟乙酸(0.04％)组成，采用等度洗脱，采样状态流速0.3mL/min，停流状态流速为0。单维运行样品(酵母抽提物、0-15min)时结果如图5。
第二维分离检测部分包括：中压输液泵k(Waters 600)、第二维凝胶色谱柱i(thermo Biobasic SEC 60)、第二维紫外检测器j(Wat ers 2487)。流动相由乙腈(20％)、水(80)和三氟乙酸(0.04％)组成，采用等度洗脱，流速1.8mL/min，检测波长：220nm，运行时间10min。二维色谱运行时，选择第一维色谱分离洗脱组分第8.5-10.5min作为二维分析目标。分析结果如图6。
图5作为酵母抽提物的单维运行图，说明单维液相色谱只能对酵母抽提物中的肽混合物进行一次分离，因而对目标组分的分离不是很完全和彻底。图6在图5的分析条件下，有目标性的对第一维色谱分离洗脱组分第8.5-9.0min、9.0-9.5min、9.5-10.0min以及10.0-10.5min四个峰段进行二次分离，由图6可知，使用停流型二维液相色谱可使用常规凝胶色谱柱作为第二维液相色谱对第一维液相色谱的流出组分进行进一步的分离纯化和分析。
实施例2
一种停流型二维液相色谱，如图3-4所示，与实施例1不同的是，其停流用多通阀f是二槽二位四通阀，而切换用多通阀g是四槽二位八通阀，且切换用多通阀的7号位和8号位使用色谱管相连接。此外，其分流装置d采用四通管，第一维液相色谱泵a采用双泵。除此之外，其构造和工作原理与实施例1一致。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种停流型二维液相色谱，包括第一维分离部分、停流切换装置和第二维分离检测部分，其特征在于：
所述的停流切换装置是由两个多通阀组成，其中，与第一维分离部分连接的是停流用多通阀，与第二维分离检测部分连接的是切换用多通阀；
当处于采样状态时，从第一维色谱柱流出的管路经分流装置分流后分别与停流用多通阀的2和3号位连接，停流用多通阀的4号位连接压力平衡用定量环，其1号位则连接切换用多通阀的1号位，若停流用多通阀还有多余的接口则用堵头封闭；
切换用多通阀的2号位连接废液输出管，第二维液相色谱泵的输出端连接切换用多通阀的5号位，而采样用定量环的两端则分别连接切换用多通阀的6号位和3号位；切换用多通阀的4号位与第二维液相色谱柱的输入端相连接；若切换用多通阀的接口数为8个，则7号位与8号位使用色谱管相连接；若接口数超过8个，则8号位以后的接口用堵头封闭；
当采样结束时，要转动两个多通阀，并使第一维液相色谱泵停止进液，第一维色谱进入停流状态，第二维色谱进入检测状态，这时候从第一维色谱柱流出的管路经分流装置分流后分别与停流用多通阀的2和3号位相通，实现流路的封闭，从而使第一维色谱的管路压力得以保持；第二维液相色谱泵的输出端流经切换用多通阀的采样用定量环，从而使采样用定量环中的一维流出组分进入第二维液相色谱中并得以分离；待第二维分析完成后，则重新进入第一维采样状态，依此循环至样品所需分析部分分析结束。
2.根据权利要求1所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述停流用多通阀的接口为偶数个，至少得是四通阀。
3.根据权利要求1所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述切换用多通阀的接口为偶数个，至少得是六通阀。
4.根据权利要求1所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述的多通阀是二位的。
5.根据权利要求1所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述第一维分离部分包括色谱泵、进样装置、第一维色谱柱和分流装置。
6.根据权利要求1所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述第二维分离检测部分包括色谱泵、第二维色谱柱和第二维检测器。
7.根据权利要求5或6所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述的色谱泵是多泵或单泵，是高压、中压或低压液相泵中的任意一种。
8.根据权利要求5或6所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述的色谱柱为常规液相色谱柱。
9.根据权利要求5所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述的分流装置是接口数3个以上的多通管。
10.权利要求1-9任一项所述的停流型二维液相色谱在检测特征性组分和有毒有害物质中的应用。
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