CN109917035B - 具有压降测量功能的洗脱装置及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有压降测量功能的洗脱装置及其用途。具有压降测量功能的洗脱装置包括第一管路、第二管路和第三管路。其中第一管路包括依次连接的洗脱液第一储罐、精密进液泵、洗脱柱、第一三通阀、排出液加压泵、第二三通阀和样品接收器；第二管路设置于洗脱柱的入口和出口之间，且包括依次连接的第三三通阀、第一测压管、第四三通阀、第二测压管和第五三通阀；第三管路包括由第二三通阀连接的洗脱液第二储罐。本发明的洗脱装置可以精确地读出洗脱液入口与洗脱液出口之间的压降，将其应用于研究洗脱过程中的压力降，有利于提高目标物的分离设备放大的准确性。

Description

具有压降测量功能的洗脱装置及其用途

技术领域

本发明涉及分离装置技术领域，尤其是涉及一种具有压降测量功能的洗脱装置及其用途。

背景技术

洗脱法又称洗提法，样品加在洗脱柱的一端，流动相连续通过洗脱柱内的固定相，样品内各组分按先后顺序从固定相中洗出。

洗脱广泛应用于生化、核能、化工、毒品检验等领域，既可以用于制备产品，又可以用于分析样品。例如采用离子交换树脂分离锆、铪时，锆在分离树脂与溶液中的两相分配系数不一样，则采用对离子交换树脂进行洗脱的方法对锆、铪的混合溶液进行分离；伪麻黄碱是制备甲基苯丙胺的原料，采用柱色谱的方法分析可疑样品中的伪麻黄碱；葡萄酒和白酒中有多种风味物质，采用柱色谱的方法将这些风味物质进行分离和测定。然而在洗脱过程中，洗脱液流经洗脱柱时存在压降。压降的存在对研究洗脱过程的机理和放大规律存在重要的影响，因此需要建立在洗脱过程中可以进行压降测量的装置。

为满足洗脱时，洗脱液出入口之间的压降测量，有助于研究洗脱过程的机理和放大规律，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供具有压降测量功能的洗脱装置，以测量洗脱时，洗脱液入口与洗脱液出口之间的压降，有助于研究洗脱过程的机理和放大规律。

本发明提出的具有压降测量功能的洗脱装置包括：第一管路、第二管路和第三管路；其中：

所述第一管路包括依次连接的洗脱液第一储罐、精密进液泵、洗脱柱、第一三通阀、排出液加压泵、第二三通阀和样品接收器；

所述第二管路设置于所述洗脱柱的入口和出口之间，且包括依次连接的第三三通阀、第一测压管、第四三通阀、第二测压管和第五三通阀；

所述第三管路包括由所述第二三通阀连接的洗脱液第二储罐；和所述第一三通阀设置有压力平衡接口，所述第三三通阀设置有测压介质加入口，所述第四三通阀设置有测压介质泄出口，所述第五三通阀设置有通气口。

在某些实施方案中，所述洗脱液第一储罐用于存储洗脱前的液体。

在某些实施方案中，所述精密进液泵用于调节洗脱液进入洗脱柱时的压力和流量；优选地，所述精密进液泵采用流量稳定的泵。

在某些实施方案中，所述洗脱柱为用于洗脱目标组分的设备，且所述洗脱柱装有用于加入待分离液体的加料口。

在某些实施方案中，所述第一三通阀用于调节洗脱液流出速度，并消除洗脱过程中的虹吸效应。

在某些实施方案中，所述排出液加压泵用于洗脱液流出洗脱柱时的加压；优选地，所述排出液加压泵设置为其流量大于等于精密进液泵的流量；优选地，所述排出液加压泵采用蠕动泵。

在某些实施方案中，所述第二三通阀用于分别向所述洗脱液第二储罐和所述样品接收器导入洗脱液；优选地，所述第二三通阀为电磁阀；优选地，所述第二三通阀设置为在不通电的状态下洗脱液从所述第二三通阀的入口导入，并导出至所述洗脱液第二储罐，而不导出至所述样品接收器；优选地，所述第二三通阀还设置为在通电的状态下洗脱液从所述第二三通阀的入口导入，并导出至所述样品接收器，而不导出至所述洗脱液第二储罐。

在某些实施方案中，所述样品接收器用于收集作为样品的洗脱液，和/或所述洗脱液第二储罐用于收集不作为样品的洗脱液。

在某些实施方案中，所述第三三通阀用于所述第一测压管与所述洗脱液的入口之间的联通和测压介质的加入。通过设置在第三三通阀的测压介质的加入口向第一测压管注入测压介质。根据需要还可通过该测压介质的加入口向第一测压管和洗脱液之间注入气体以免洗脱液与测压介质混合。所述第四三通阀用于所述第一测压管与所述第二测压管之间的联通和测压介质的排出。所述第五三通阀用于所述洗脱液的出口与所述第二测压管之间的联通和外界大气压的平衡；所述第五三通阀用于向第二测压管注入测压介质；所述第五三通阀还用于向第二测压管和洗脱液之间注入气体以免洗脱液与测压介质混合。在测压实验开始前，通过第五三通阀的通气口向第二测压管和洗脱液之间注入气体以免洗脱液与测压介质混合。第五三通阀通过通气口实现测压介质的注入和的注入。通气口包括开启状态和关闭状态。在装置运行时，通气口处于关闭状态。根据需要，通气口可处于开启状态，例如通过测压介质加入口向第一测压管注入测压介质时，通气口处于开启状态。通过开启测压介质泄出口实现测压介质的排出。通过向测压介质加入口或通气口中加入测压介质实现测压介质的加入。

本发明的目的之二在于提供前面所述的具有压降测量功能的洗脱装置在混合物分离中的用途。优选地，本文所述的用途可理解为使用具有压降测量功能的洗脱装置分离混合物的方法，其中包括测量洗脱时洗脱液入口和洗脱液出口之间压降。

与现有技术相比，本发明取得以下有益效果中的至少之一：

1、本发明所述的具有压降测量功能的洗脱装置可以有效的提高洗脱液从洗脱柱中流出速率的稳定性；

2、本发明所述的具有压降测量功能的洗脱装置可以准确测量洗脱液入口和洗脱液出口之间的压降；

3、本发明所述的具有压降测量功能的洗脱装置有效提高洗脱设备放大的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种示例性具有压降测量功能的洗脱装置示意图。

图2镧铈镨钕的洗脱曲线(洗脱速率为2.0mL/min)。

图3锆、铪的洗脱曲线(洗脱速率为3.0mL/min)。

图4锆、铪的洗脱曲线(洗脱速率为4.0mL/min)。

图5镧铈镨钕的洗脱曲线(洗脱速率为1.0mL/min)。

附图标记说明：

1-洗脱液第一储罐；2-精密进液泵；3-洗脱柱；4-第一三通阀；5-排出液加压泵；6-第二三通阀；7-洗脱液第二储罐；8-样品接收器；9-压力平衡接口；10-第五三通阀；11-第四三通阀；12-第三三通阀；13-第一测压管；14-第二测压管；15-通气口；16-测压介质加入口；17-测压介质泄出口；18-加料口。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，如果没有特别的说明，百分数(％)或者份指的是相对于组合物的重量百分数或重量份。

本发明中，如果没有特别的说明，所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，除非有其他说明，数值范围“a～b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“6～22”表示本文中已经全部列出了“6～22”之间的全部实数，“6～22”只是这些数值组合的缩略表示。

本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式，可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。

除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。

洗脱装置

在本发明的一个方面，本发明提供一种洗脱装置，该装置包括第一管路、第二管路和第三管路。发明人发现，采用该装置，洗脱液的泵入速率与洗脱液的流出速率完全一致，从而最大限度的提高洗脱液流出速率的稳定性，提高分离、分析结果的准确性，有利于提出分离设备准确的放大要求，有利于提出对分析的数据的判别。下面详细说明各管路。

[第一管路]

本发明的第一管路包括依次连接的洗脱液第一储罐、精密进液泵、洗脱柱、第一三通阀、排出液加压泵、第二三通阀和样品接收器。

在本发明的一些实施方式中，所述洗脱液是根据待分离体系的性质确定的。由此，洗脱液从洗脱柱的入口泵入洗脱柱，洗脱液从洗脱柱的出口流出洗脱柱，在洗脱液从洗脱柱的出口流出洗脱柱时，采用排出液加压泵和第一三通阀相结合的方式，维持了洗脱液从洗脱柱的出口流出时的稳定性。

在本发明的一些实施方式中，所述洗脱柱是根据待分离体系的性质确定的。所有与洗脱柱内的填料和洗脱液不发生物理、化学作用的材质，均可用于制造洗脱柱。一般情况下，玻璃、PVC、PMMA、不锈钢等均可用于制造洗脱柱。洗脱液在洗脱柱内的流动方向既可以从上而下，又可以从下而上。在流动方向从上而下的情况下，洗脱柱的上方可以作为洗脱柱的入口，下方可以作为洗脱柱的出口。在流动方向从下而上的情况下，洗脱柱的上方可以作为洗脱柱的出口，下方可以作为洗脱柱的入口。

在本发明的一些实施方式中，所述洗脱柱内的填料是根据待分离体系的性质确定的。例如，对于稀土多个元素的分离来讲，一般采用带有萃取性能的物质作为填料，根据稀土的不同元素与填料结合能力不同，采用相应的反萃液将稀土元素洗脱；对于锆、铪的分离来讲，可以采用D296强碱性阴离子交换树脂作为填料，采用硫酸溶液作为洗脱液。根据锆、铪与D296强碱性阴离子交换树脂相互作用的不同，可以实现锆、铪的分离。

本发明中，所述精密进液泵指的是精密进液泵系统，优选包括普通泵、流量计量装置和压力计量装置，精密进液泵系统能够提供准确的流量和准确的压力。在一些实施方案中，精密进液泵采用Sanotac泵(型号：MPF0102C)，此泵可以对流量进行控制，对出口的液体进行压力测量，并具备过压保护功能。需要说明的是，虽然本发明可以使用Sanotac泵，但这并不表明只能采用这一型号的泵来实施本发明。

本发明中，所述排出液加压泵可以使用齿轮泵、柱塞泵、蠕动泵等。优选地，排出液加压泵可设置为使其流量大于等于精密进液泵的流量。在本发明一些实施方案中，采用蠕动泵(longer，BT100-2J)。需要说明的是，虽然如此，但这并不表明，只能采用这一型号的蠕动泵来实施本发明。

本发明中，所述第二三通阀可以使用电磁三通阀，也可以使用人工操作的三通阀。在本发明某些实施方案中，使用电磁三通阀(济南云城仪器，FQY22)。不通电时，电磁阀的入口，与洗脱液第二储罐相通，与样品接收器不相通；通电时，电磁阀的入口，与样品接收器相通，与洗脱液第二储罐不相通。但这并不表明，只能采用这一型号的电磁阀来实施本发明。

本发明中，所述样品接收器指的是在指定的时间具有样品接收功能的器具。可以采用人工在指定的时间从样品排出口进行接收样品，也可以结合现有的仪器设备进行接收样品。在本发明的实施例中，样品接收器采用简易改造的自动部分收集器(上海琪特分析仪器有限公司，BSZ-100-LCD)。但这并不表明，只能采用这一型号的样品接收器来实施本发明。

[第二管路]

本发明的第二管路用于测量洗脱时洗脱液入口和洗脱液出口之间压降，其设置于所述洗脱柱的入口和出口之间，且包括依次连接的第三三通阀、第一测压管、第四三通阀、第二测压管和第五三通阀。

本发明中，所述第三三通阀用于第一测压管与洗脱液入口之间的联通和测压介质的加入。优选地，第一测压管和第二测压管需要添加测压介质时，开启测压介质加入口，通过测压介质加入口向第一测压管和第二测压管内加入测压介质，待测压介质加入量符合实验需求时，关闭压介质加入口。

本发明中，所述第四三通阀用于第一测压管与第二测压管之间的联通和测压介质的排出。优选地，在不需要将测压介质排出第一测压管和第二测压管时，第四三通阀的测压介质泄出口处于常闭状态，在需要将测压介质排出第一测压管和第二测压管时，第四三通阀的测压介质泄出口处于打开状态；但是无论测压介质泄出口是关闭还是打开，第一测压管和第二测压管通过第四三通阀联通。

本发明中，所述第五三通阀用于洗脱液的出口与第二测压管之间的联通和外界大气压的平衡。优选地，在洗脱开始前，先开启通气口，通过通气口导入空气，将洗脱液与测压介质以气柱的形式隔开；在洗脱过程中，关闭通气口。但是在洗脱过程中，洗脱液排出口与第二测压管之间保持联通。

本发明的第一测压管和第二测压管内优选包含测压介质。所述测压介质为本领域内通常使用的物质，其实例包括但不限于纯水、水溶液、酒精溶液和水银等液体。在具体的实施方案中，可根据洗脱过程压降的大小进行选择。

本发明中，所述测压是指得到洗脱液的入口与洗脱液的出口之间的压力差的过程。测压步骤优选包括比较测压介质在第一测压管内和第二测压管内的液位高度差，然后根据压强的计算公式进行测量。

洗脱装置的用途

在本发明的另一方面，提供具有压降测量功能的洗脱装置在混合物分离中的用途。其中所述用途包括获得洗脱柱的洗脱液的入口与洗脱液的出口之间的压力的步骤。发明人发现，该装置结构简单，成本低，在洗脱过程中洗脱液的流出速率稳定，特别适用于研究洗脱过程的放大规律和准确判别分析的数据。

本发明的用途还可理解为方法，即分离混合物的方法。其包括使用本发明第一方面所述的具有压降测量功能的洗脱装置的步骤，其中还包括使用该装置获得洗脱柱的洗脱液的入口与洗脱液的出口之间的压力。

下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。

实施例1

按照图1装配一套具有压降测量功能的洗脱装置。洗脱柱材质为透明PVC管，PVC管直径50mm，高1600mm。第一测压管和第二测压管均采用50mL的碱式滴定管竖直排列，测压介质采用纯水(密度为0.98)。洗脱柱内的填料采用负载四种稀土元素(镧：铈：镨：钕(摩尔比)＝1:1:1:1)的微球。洗脱液为3.0mol/L的盐酸溶液。操作条件设置为盐酸溶液的进料速率2.0mL/min，样品接收器为每隔10min接收6.0mL样品(第二三通阀通电3.0min)。在洗脱液入口和洗脱液出口的流量稳定时，测得洗脱液入口压力比洗脱液出口压力高15.0cm水柱。在洗脱液流速2.0mL/min时，镧、铈、镨、钕的洗脱结果如图2所示。

实施例2

按照图1装配一套洗脱装置。洗脱柱材质为透明PVC管，PVC管直径50mm，高1600mm。洗脱柱内的填料采用负载了锆、铪两种待分离元素的D296强碱性阴离子交换树脂。洗脱液为20％的硫酸溶液。第一测压管和第二测压管均采用50mL的碱式滴定管竖直排列，测压介质采用纯水(密度为0.98)。操作条件设置为硫酸溶液的进料速率3.0mL/min，样品接收器为每隔10min接收6.0mL样品(第二三通阀通电2.0min)。在洗脱液入口和洗脱液出口的流量稳定时，测得洗脱液入口压力比洗脱液出口压力高19.0cm水柱。在洗脱液流速3.0mL/min时，锆、铪的洗脱结果如图3所示。

实施例3

按照图1装配一套洗脱装置。洗脱柱材质为透明PVC管，PVC管直径50mm，高1600mm。洗脱柱内的填料采用负载了锆、铪两种待分离元素的D296强碱性阴离子交换树脂。洗脱液为20％的硫酸溶液。第一测压管和第二测压管均采用50mL的碱式滴定管竖直排列，测压介质采用纯水(密度为0.98)。操作条件设置为硫酸溶液的进料速率4.0mL/min，样品接收器为每隔10min接收4.0mL样品(第二三通阀通电1.0min)。在洗脱液入口和洗脱液出口的流量稳定时，测得洗脱液入口压力比洗脱液出口压力高24.0cm水柱。在洗脱液流速4.0mL/min时，锆、铪的洗脱结果如图4所示。

实施例4

按照图1装配一套具有压降测量功能的洗脱装置。洗脱柱材质为透明PVC管，PVC管直径50mm，高1600mm。第一测压管和第二测压管均采用50mL的碱式滴定管竖直排列，测压介质采用纯水(密度为0.98)。洗脱柱内的填料采用负载四种稀土元素(镧：铈：镨：钕(摩尔比)＝1:1:1:1)的微球。洗脱液为3mol/L的盐酸溶液。操作条件设置为盐酸溶液的进料速率1.0mL/min，样品接收器为每隔10min接收6.0mL样品(第二三通阀通电6.0min)。在洗脱液入口和洗脱液出口的流量稳定时，测得洗脱液入口压力比洗脱液出口压力高10.0cm水柱。在洗脱液流速1.0mL/min时，镧、铈、镨、钕的洗脱结果如图5所示。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (11)

1.具有压降测量功能的洗脱装置在稀土元素或锆铪元素分离中的用途，其特征在于，所述洗脱装置包括第一管路、第二管路和第三管路；其中：

所述第一管路包括依次连接的洗脱液第一储罐、精密进液泵、洗脱柱、第一三通阀、排出液加压泵、第二三通阀和样品接收器；

所述第二管路设置于所述洗脱柱的入口和出口之间，且包括依次连接的第三三通阀、第一测压管、第四三通阀、第二测压管和第五三通阀；

所述第三管路包括由所述第二三通阀连接的洗脱液第二储罐；

所述第一三通阀设置有压力平衡接口，所述第三三通阀设置有测压介质加入口，所述第四三通阀设置有测压介质泄出口，所述第五三通阀设置有通气口；

所述排出液加压泵用于洗脱液流出洗脱柱时的加压，且所述排出液加压泵的流量设置为大于等于精密进液泵的流量。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述洗脱液第一储罐用于存储洗脱前的液体。

3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述精密进液泵用于调节洗脱液进入洗脱柱时的压力和流量，所述精密进液泵采用流量稳定的泵。

4.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述洗脱柱为用于洗脱目标组分的设备，且所述洗脱柱装有用于加入待分离液体的加料口。

5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述第一三通阀用于调节洗脱液流出速度，并消除洗脱过程中的虹吸效应。

6.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述排出液加压泵采用蠕动泵。

7.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述第二三通阀用于分别向所述洗脱液第二储罐和所述样品接收器导入洗脱液，所述第二三通阀为电磁阀，所述第二三通阀设置为在不通电的状态下洗脱液从所述第二三通阀的入口导入，并导出至所述洗脱液第二储罐，而不导出至所述样品接收器。

8.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述第二三通阀还设置为在通电的状态下洗脱液从所述第二三通阀的入口导入，并导出至所述样品接收器，而不导出至所述洗脱液第二储罐。

9.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述样品接收器用于收集作为样品的洗脱液，和/或所述洗脱液第二储罐用于收集不作为样品的洗脱液。

10.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述第三三通阀用于所述第一测压管与所述洗脱液的入口之间的联通和测压介质的加入，根据需要，所述第三三通阀还用于向所述第一测压管和洗脱液之间注入气体以免洗脱液与测压介质混合；

所述第四三通阀用于所述第一测压管与所述第二测压管之间的联通和测压介质的排出；

所述第五三通阀用于所述洗脱液的出口与所述第二测压管之间的联通和外界大气压的平衡，根据需要，所述第五三通阀还用于向所述第二测压管和洗脱液之间注入气体以免洗脱液与测压介质混合。

11.根据权利要求1所述的用途，其中所述用途包括获得洗脱柱的洗脱液的入口与洗脱液的出口之间的压力。

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