CN111214848B - 一种离子色谱抑制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子色谱抑制器，包括第一夹板、中间板、第二夹板、第一离子交换膜、第二离子交换膜、第一电极以及第二电极。第一夹板、中间板以及第二夹板依次紧密扣合，将第一离子交换膜压紧在第一夹板与中间板之间，将第二离子交换膜压紧在中间板与第二夹板之间。通过在两层离子交换膜之间填充有树脂颗粒，起离子交换及支撑作用，使抑制反应更完全。中间板两端设置有淋洗液进口以及淋洗液出口，淋洗液进口的末端与淋洗液出口的首端均开设有用于安装筛板的容置凹槽，降低淋洗液通道的加工难度。在第一夹板、第二夹板上分别设置有密封唇，起密封作用，避免出现漏液、串液的现象。本发明结构简单、加工难度低且方便装配。

Description

一种离子色谱抑制器

技术领域

本发明涉及离子色谱分析领域，具体涉及一种离子色谱抑制器。

背景技术

在离子色谱中由于抑制器有降低流动相的背景电导、增加待测离子的电导响应值等主要功能，才使离子色谱技术真正成为离子分析的有效手段，所以抑制器为离子色谱的关键部件之一。经历了早期的填充柱抑制器、纤维抑制器、微膜抑制器，目前使用的为膜技术和电化学技术结合的抑制器。但现在的抑制器存在的主要缺陷有耐压低，易漏液、串液；需经常维护，一到两周冲水一次，以保证抑制器湿润；装配复杂且一致性较难控制。

现有抑制器采用内部填充树脂颗粒来控制死体积时，淋洗液进出口孔径大小一般需做到小于50μm即小于内部填充颗粒的粒径，这样会使得淋洗液通道进出口处呈细长状，加工要求高，成品率较低，成本高。此外填充颗粒的粒径并不能完全保证其处于预设的粒径范围内，并且使用时还会出现破碎等情况，出现堵住进出口的情况，从而导致抑制器的压力升高。另外还有采用网屏式抑制器，加工时使用的网屏结构需要选用导电、耐腐蚀的材料且需要加工成网状结构，材料选择以及加工过程要求较为严苛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子色谱抑制器，以解决上述背景技术中存在的现有技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：提供了一种离子色谱抑制器，包括第一夹板、中间板、第二夹板、第一离子交换膜、第二离子交换膜、第一电极以及第二电极；所述第一夹板、中间板以及第二夹板依次紧密扣合，将所述第一离子交换膜压紧在第一夹板与中间板之间，将所述第二离子交换膜压紧在中间板与第二夹板之间；所述第一离子交换膜与第二离子交换膜之间形成抑制室，所述抑制室内部填充有用于离子交换和支撑的树脂颗粒；所述第一电极嵌装在第一夹板靠近中间板的一侧，所述第一电极与第一离子交换膜之间形成第一电解室；所述第二电极嵌装在第二夹板靠近中间板的一侧，所述第二电极与第二离子交换膜之间形成第二电解室；所述第一离子交换膜与第二离子交换膜将抑制室、第一电解室以及第二电解室分隔为三个独立的腔室；所述中间板的两端设置有淋洗液进口以及淋洗液出口，所述淋洗液进口的末端与淋洗液出口的首端均开设有用于安装筛板的容置凹槽；所述第一夹板远离中间板的一侧开设有电解液进口Ⅰ以及电解液出口Ⅰ，所述第二夹板远离中间板的一侧开设有电解液进口Ⅱ以及废气液出口。

在上述技术方案基础上，所述电解液进口Ⅰ的末端、电解液出口Ⅰ的首端、电解液进口Ⅱ的末端以及废气液出口的首端处均设置有筛板。

在上述技术方案基础上，所述筛板的材质为聚乙烯材料。

在上述技术方案基础上，所述第一夹板与第二夹板靠近中间板的一侧均设置有用于密封和隔离的密封唇，所述第一离子交换膜与第二离子交换膜与所述密封唇相适配。

在上述技术方案基础上，所述中间板上开设有凹槽，所述凹槽形状与所述第一离子交换膜相适配，用于对第一离子交换膜的安装及定位。

在上述技术方案基础上，所述第一电极与第二电极均采用钛电极，且钛电极表面镀有耐腐蚀的惰性金属。

在上述技术方案基础上，所述第一电解室以及第二电解室内部填充有用于支撑和导流的树脂颗粒。

在上述技术方案基础上，所述第一夹板与第二夹板的外侧分别设置有第一压板与第二压板，所述第一压板与第二压板通过螺栓连接。

在上述技术方案基础上，所述第一压板与第二压板的外侧分别设置有第一外壳与第二外壳，所述第一外壳与第二外壳扣合连接，将所述第一压板、第一夹板、第一电极、第一离子交换膜、中间板、第二离子交换膜、第二电极、第二夹板以及第二压板封装在其内部。

在上述技术方案基础上，所述淋洗液出口连接有电导池，所述电导池的出口与电解液进口Ⅰ连接，所述电解液出口Ⅰ与电解液进口Ⅱ通过软管连接。

本发明提供的技术方案产生的有益效果在于：

1、通过在两层离子交换膜之间填充有树脂颗粒，一方面可以对两层离子交换膜进行支撑，避免出现塌陷和鼓胀影响抑制反应不完全，从而影响色谱图的出峰效果；另一方面可以进行离子交换，使反应更加充分，抑制更加完全。

2、通过在淋洗液进口末端和淋洗液出口前端均设置有筛板，可以有效地将树脂颗粒存留在抑制室内部，并且适用于淋洗液进出口孔径较大的情况，从而可以降低淋洗液进出口孔道的加工难度。

3、在第一夹板、第二夹板上分别设置有与第一离子交换膜、第二离子交换膜相适配的密封唇，起到密封作用，避免出现漏液以及串液的现象。

4、在第一电解室与第二电解室内部分别填充有树脂颗粒，对离子交换膜起支撑作用，还可以对再生液起导流的作用。

5、在中间板上开设有凹槽，方便对第一离子交换膜的安装与定位，使整体装配更加简单方便。

6、淋洗液出口连接有电导池，通过电导池产生的水进入第一电解室和第二电解室，实现了抑制器装置中电解液的可再生循环使用。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为图1中A-A处的剖面结构示意图；

图3为本发明的分解结构示意图；

图4为本发明中第一夹板的结构示意图；

图5为本发明中中间板的结构示意图；

图6为图5中A处的局部放大结构示意图；

图7为本发明中第二夹板的结构示意图；

图8为本发明中阴离子抑制器的原理示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1至图8所示的一种离子色谱抑制器，包括第一夹板1、中间板2、第二夹板3、第一离子交换膜4、第二离子交换膜5、第一电极7以及第二电极9。第一夹板1、中间板2以及第二夹板3依次紧密扣合，将第一离子交换膜4压紧在第一夹板1与中间板2之间，将第二离子交换膜5压紧在中间板2与第二夹板3之间。第一离子交换膜4与第二离子交换膜5之间形成抑制室6，抑制室6内部填充有用于支撑和控制死体积的树脂颗粒。更优选地，抑制室6的长度为5.0-10.0cm，宽度为0.5-1.0cm，厚度为0.3-1.0mm。

在抑制室6内部填充的树脂颗粒是具有导电性能的，树脂颗粒的填充一方面可以对两层离子交换膜进行支撑，避免出现塌陷和鼓胀影响抑制反应不完全，从而影响色谱图的出峰效果；另一方面可以进行离子交换，使反应更加充分，抑制更加完全。通过控制抑制室内填充的树脂颗粒的数量，可以控制抑制室内的死体积大小处于合适的范围内，这样得到的离子色谱图上各个离子峰具有信号高、峰宽小以及分离度好的特点，方便工作人员对谱图进行分析和处理。若在抑制室填充的树脂颗粒过少，死体积过大，容易造成分离度不好，离子谱图上各个离子的峰不易观察和分辨；若在抑制室填充的树脂颗粒过多，死体积过小，会造成抑制器内部自身压力大，从而出现离子交换膜容易涨破等不良现象发生。

如图2和图3所示，第一电极7嵌装在第一夹板1靠近中间板2的一侧，第一电极7与第一离子交换膜4之间形成第一电解室8。第二电极9嵌装在第二夹板3靠近中间板2的一侧，第二电极9与第二离子交换膜5之间形成第二电解室10。第一电极7与第二电极9均采用钛电极，且钛电极表面镀有耐腐蚀的惰性金属。更优选地，钛电极表面的惰性金属镀层选用铱或钌。在电极上镀有惰性金属层，可以增强电极的耐腐蚀性能，延长其使用寿命。

第一离子交换膜4与第二离子交换膜5将抑制室6、第一电解室8以及第二电解室10分隔为三个独立的腔室。这样可以避免出现淋洗液在各个腔室中相互渗透的问题，密封性能更优异。但是需要说明的是，如上所述在增加密封性能的同时并不影响各个腔室之间正常的离子交换过程。

如图5和图6所示，中间板2的两端设置有淋洗液进口11以及淋洗液出口12，淋洗液进口11的末端与淋洗液出口12的首端均开设有用于安装筛板14的容置凹槽13。更优选地，筛板14的材质为聚乙烯材料。由于淋洗液进口11、淋洗液出口12的孔径大于树脂颗粒的粒径，具体地，淋洗液进口11与淋洗液出口12的孔径大小为0.5mm，树脂颗粒的粒径为50-150μm，因此通过在淋洗液进口11末端和淋洗液出口12首端均设置有筛板14，可以有效地将树脂颗粒存留在抑制室6内部。在容置凹槽13内安装有筛板14，还可以适用于淋洗液进出口孔径较大的情况，从而可以降低淋洗液进出口孔道的加工难度。

如图4和图7所示，第一夹板1与第二夹板3靠近中间板2的一侧均设置有用于密封和隔离的密封唇15，第一离子交换膜4与第二离子交换膜5与密封唇15相适配。通过设置密封唇15，可以对第一离子交换膜4和第二离子交换膜5起到密封作用，避免出现漏液以及串液的现象，密封性能更加优异。

第一夹板1上远离中间板2的一侧开设有电解液进口Ⅰ16以及电解液出口Ⅰ17，第二夹板3上远离中间板2的一侧开设有电解液进口Ⅱ18以及废气液出口19。电解液由电解液进口Ⅰ16、电解液进口Ⅱ18进入第一电解室8和第二电解室10参与抑制反应，电解液可通过外接水管道或者接入抑制器内部再生循环管道的方式进入电解室。

如图2和图3所示，第一夹板1与第二夹板3的外侧分别设置有第一压板20与第二压板21，第一压板20与第二压板21通过螺栓连接。更优选地，第一压板20与第二压板21均为金属材质，由于金属板的刚性较强，在对第一夹板1与第二夹板3进行固定压紧时，通过面贴合的方式进行紧固，紧固更加牢靠并且可以避免对内部的第一夹板1、第二夹板3造成损伤。

第一压板20与第二压板21的外侧分别设置有第一外壳22与第二外壳23，第一外壳22与第二外壳23扣合连接，将第一压板20、第一夹板1、第一电极7、第一离子交换膜4、中间板2、第二离子交换膜5、第二电极9、第二夹板3以及第二压板21依次封装在抑制器内部。通过设置第一压板20、第二压板21、第一外壳22以及第二外壳23，可以使整个抑制器扣合更加紧密，密封性能更好。

实施例2

在实施例1的基础上，如图5所示，中间板2上开设有凹槽24，凹槽24形状与第一离子交换膜4相适配，用于对第一离子交换膜4的安装及定位。在中间板2上开设有凹槽24，方便对第一离子交换膜4进行安装和固定，如图4所示，在第一夹板1上设置有与凹槽24相适配的凸起且在第一夹板1上设置有密封唇15，对安装在凹槽内的第一离子交换膜4进行密封。如上所述，这样可以方便抑制器装置的装配过程和装配难度，更加适用于工业化生产和应用。

实施例3

在实施例2的基础上，第一电解室8以及第二电解室10内部填充有用于支撑和导流的树脂颗粒。树脂颗粒是具有导电性能的，在第一电解室8和第二电解室10内部填充有树脂颗粒，可以对第一离子交换膜4与第二离子交换膜5起到支撑作用，避免离子交换膜出现变形等情况导致死体积增大。此外树脂颗粒还可以对电解液起到导流的作用，加速电解反应进程。

如图4和图7所示，更优选地，电解液进口Ⅰ的末端16、电解液出口Ⅰ的首端17、电解液进口Ⅱ的末端18以及废气液出口19的首端处均设置有筛板14。需要说明的是，此处的首端和末端是根据电解液流动的方向进行定义的，电解液流入的位置为首端，电解液流出的位置为末端。通过设置筛板14，主要是对在第一电解室8和第二电解室10内填充的树脂颗粒进行限制和截留，避免树脂颗粒的流失以及出现堵住进出口的现象发生。

以本实施例为例对本发明一种离子色谱抑制器的装配工艺及步骤进行描述，在其余实施例中不再赘述。

对抑制器进行装配时，首先将第一离子交换膜4安装到中间板2开设的凹槽24内，在安装有第一电极7的第一夹板1上涂覆一层树脂颗粒，然后将第一夹板1扣合在中间板2的凹槽24内；其次对抑制室6内涂覆树脂颗粒，然后将第二离子交换膜5安装在中间板2远离凹槽24的一侧；然后将安装有第二电极9的第二夹板3上涂覆一层树脂颗粒，涂覆完成后扣合在中间板2安装有第二离子交换膜5的一侧进行固定；最后将第一压板20、第二压板21分别固定安装在第一夹板1与第二夹板3的外侧进行压紧固定，然后将第一外壳22与第二外壳23扣合在最外侧进行固定即完成抑制器装置的安装。本发明中提供的抑制器的装配方法简单，操作方便，更加适用于工业化生产和应用。

实施例4

在实施例3的基础上，如图8所示，需要说明的是图8所示是以阴离子抑制器为例的抑制器原理图，淋洗液出口12连接有电导池25，所述电导池25的出口与电解液进口Ⅰ16连接，电解液出口Ⅰ17与电解液进口Ⅱ18通过软管连接。淋洗液经过抑制器内部后由淋洗液出口12流入电导池25，电导池25的出口与电解液进口Ⅰ16连接，经过电导池后电解液流入第一电解室8。由于电解液出口Ⅰ17与电解液进口Ⅱ18通过软管连接，因此电解液由第一电解室8流出后流入第二电解室10进行电解反应，最终由废气液出口19流出。此时的电解液也可称为再生液，这样设置可以实现抑制器装置自动可再生，无需抑制器再外接水管道，方便操作并且节约水资源。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种离子色谱抑制器，其特征在于，包括第一夹板(1)、中间板(2)、第二夹板(3)、第一离子交换膜(4)、第二离子交换膜(5)、第一电极(7)以及第二电极(9)；所述第一夹板(1)、中间板(2)以及第二夹板(3)依次紧密扣合，将所述第一离子交换膜(4)压紧在第一夹板(1)与中间板(2)之间，将所述第二离子交换膜(5)压紧在中间板(2)与第二夹板(3)之间；所述第一离子交换膜(4)与第二离子交换膜(5)之间形成抑制室(6)，所述抑制室(6)内部填充有用于离子交换和支撑的树脂颗粒；所述第一电极(7)嵌装在第一夹板(1)靠近中间板(2)的一侧，所述第一电极(7)与第一离子交换膜(4)之间形成第一电解室(8)；所述第二电极(9)嵌装在第二夹板(3)靠近中间板(2)的一侧，所述第二电极(9)与第二离子交换膜(5)之间形成第二电解室(10)；所述第一离子交换膜(4)与第二离子交换膜(5)将抑制室(6)、第一电解室(8)以及第二电解室(10)分隔为三个独立的腔室；所述中间板(2)的两端设置有淋洗液进口(11)以及淋洗液出口(12)，所述淋洗液进口(11)的末端与淋洗液出口(12)的首端均开设有用于安装筛板(14)的容置凹槽(13)；所述第一夹板(1)远离中间板(2)的一侧开设有电解液进口Ⅰ(16)以及电解液出口Ⅰ(17)，所述第二夹板(3)远离中间板(2)的一侧开设有电解液进口Ⅱ(18)以及废气液出口(19)。

2.根据权利要求1所述的一种离子色谱抑制器，其特征在于，所述电解液进口Ⅰ的末端(16)、电解液出口Ⅰ的首端(17)、电解液进口Ⅱ的末端(18)以及废气液出口(19)的首端处均设置有筛板(14)。

3.根据权利要求1或2所述的一种离子色谱抑制器，其特征在于，所述筛板(14)的材质为聚乙烯材料。

4.根据权利要求1所述的一种离子色谱抑制器，其特征在于，所述第一夹板(1)与第二夹板(3)靠近中间板(2)的一侧均设置有用于密封和隔离的密封唇(15)，所述第一离子交换膜(4)与第二离子交换膜(5)与所述密封唇(15)相适配。

5.根据权利要求1所述的一种离子色谱抑制器，其特征在于，所述中间板(2)上开设有凹槽(24)，所述凹槽(24)形状与所述第一离子交换膜(4)相适配，用于对第一离子交换膜(4)的安装及定位。

6.根据权利要求1所述的一种离子色谱抑制器，其特征在于，所述第一电极(7)与第二电极(9)均采用钛电极，且钛电极表面镀有耐腐蚀的惰性金属。

7.根据权利要求1所述的一种离子色谱抑制器，其特征在于，所述第一电解室(8)以及第二电解室(10)内部填充有用于支撑和导流的树脂颗粒。

8.根据权利要求1所述的一种离子色谱抑制器，其特征在于，所述第一夹板(1)与第二夹板(3)的外侧分别设置有第一压板(20)与第二压板(21)，所述第一压板(20)与第二压板(21)通过螺栓连接。

9.根据权利要求1所述的一种离子色谱抑制器，其特征在于，所述第一压板(20)与第二压板(21)的外侧分别设置有第一外壳(22)与第二外壳(23)，所述第一外壳(22)与第二外壳(23)扣合连接，将所述第一压板(20)、第一夹板(1)、第一电极(7)、第一离子交换膜(4)、中间板(2)、第二离子交换膜(5)、第二电极(9)、第二夹板(9)以及第二压板(21)封装在其内部。

10.根据权利要求1所述的一种离子色谱抑制器，其特征在于，所述淋洗液出口(12)连接有电导池(25)，所述电导池(25)的出口与电解液进口Ⅰ(16)连接，所述电解液出口Ⅰ(17)与电解液进口Ⅱ(18)通过软管连接。

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