CN113318483A - 一种色谱柱的再生方法 - Google Patents

Abstract

一种色谱柱的再生方法，包括以下步骤：利用清洗剂对待再生的色谱柱进行清洗；对清洗后的色谱柱进行测试，如果测试过程中柱压超过正常范围，则拆下所述色谱柱的筛板进行清洗或更换；对筛板进行清洗或更换后，对色谱柱进行测试，如果测试过程中柱压超过正常范围，则更换色谱柱的填料，并对所述色谱柱进行测试。本发明采用对损坏的色谱柱进行检测，并判断色谱柱产生损坏的原因，从而把不能够正常使用的色谱柱进行再生，达到继续使用的目的，本发明能有效延长制备柱的使用寿命，节约制备柱的使用成本。

Description

一种色谱柱的再生方法

技术领域

本发明涉及色谱柱技术领域，尤其涉及一种色谱柱的再生方法。

背景技术

人们经常需要从大量的混合物中以有效、快速、低成本的方法分离出纯化合物。而制备色谱的目的，就是从混合物中得到纯物质。因此制备色谱目前已经广泛应用于制药工业、生物技术、生物医学及生物化学研究、能源、食品、化妆品、环境科学、药物及微生物等许多领域。

色谱是一种分离分析手段，分离是核心，因此担负分离作用的色谱柱是色谱系统的心脏。在色谱柱多次使用的过程中，由于影响色谱柱的性能的因素很多，需要人们对不合格的色谱柱进行报废处理，而如何对色谱柱再生是当下面临的一个重要的问题。

CN201810052177.4公开了一种简易的制备色谱柱的重装再生方法，其方法如下：①将要重装的制备柱头打开，去除脏的填料；②称取去除填料数量的2倍新填料，用溶剂溶解做好匀浆液；③取一根与重装柱相同规格型号的旧空柱管，将内壁洗净并晾干，将其柱尾与重装柱的柱头连接，用密封圈封口；④将匀浆液从空柱管上面倒入连接好的2根柱管中，之后盖好柱头并拧紧；⑤选取高相液相色谱制备泵1台或2台，将柱管与制备泵相连，根据所选取的填料选择对应的淋洗液，开泵由制备泵泵入制备柱中，待淋洗液将匀浆液替换完全后可将淋洗液循环使用以减少淋洗液使用量；⑥淋洗液冲洗2小时后停泵，静置，将2根柱子中间的连接头取下，缓慢移开上面空柱管，此时下面的制备柱内应该已经填满填料，更换筛板后装好柱头。

但是上述专利中没有做到对损坏的色谱柱进行全面的检测，而是直接对色谱柱进行重装，达到重新使用的目的，这样的方式势必会浪费一部分重装的原材料，也不能够达到最低投入成本的目的，对于仅仅是筛板滤片被堵塞问题的色谱柱造成浪费，因此，亟需一种色谱柱再生方法来解决上述问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提出了一种色谱柱再生方法，可以降低再生成本。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种色谱柱的再生方法，包括以下步骤：

利用清洗剂对待再生的色谱柱进行清洗；

对清洗后的色谱柱进行测试，如果测试过程中柱压超过正常范围，则拆下所述色谱柱的筛板进行清洗或更换；

对筛板进行清洗或更换后，对色谱柱进行测试，如果测试过程中柱压超过正常范围，则更换色谱柱的填料，并对所述色谱柱进行测试。

在一些实施方案中，所述清洗剂包括有机溶剂和清水中的至少一种。

在一些实施方案中，每次清洗时清洗剂的用量为20-30个(例如21、22、23、24、25、26、27、28或29个)柱体积。

在一些实施方案中，所述有机溶剂选自甲醇、乙腈、异丙醇、二氯甲烷、正己烷中的一种或其任意组合。

在一些实施方案中，所述清水为HPLC级水、超纯水、去离子水、蒸馏水中的一种或其任意组合。

在一些实施方案中，在利用有机溶剂清洗时，首先用40～50℃的清水低速正向冲洗色谱柱，待柱压逐渐下降后，提高流速冲洗，柱压达到正常水平后，用常温清水冲洗，再用所述有机溶剂冲洗色谱柱20-40分钟(例如25分钟、30分钟或35分钟)。

在一些实施方案中，清洗筛板的步骤包括对所述筛板进行超声清洗，优选地，超声清洗时采用的清洗剂为甲醇和清水，清洗时间为15-20分钟(例如16分钟、17分钟、18分钟或19分钟)。

在一些实施方案中，在色谱柱的拆卸步骤中，对拆卸下来的各部件进行超声波清洗10-20分钟(例如11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟、16分钟、17分钟、18分钟或19分钟)，并擦拭干净，优选地，超声清洗时采用的清洗剂为甲醇和清水。

在一些实施方案中，更换色谱柱的填料的步骤包括：

配制包含色谱柱填料的溶液；

拆卸所述色谱柱，除去被污染的填料；

将所述溶液逐步添加到所述色谱柱中直到填料填满所述色谱柱。

在一些实施方案中，对色谱柱进行测试的步骤包括计算所述色谱柱的理论塔板数和对称因子。

在一些实施方案中，在更换色谱柱的填料的步骤中，通过调整填料浓度和填料高出色谱柱的高度使色谱柱的理论塔板数大于5000且对称因子在0.9-1.1之间。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

色谱柱价格较高，是制备化合物环节中成本最高的易耗品，而多数企业因为制备的产品数量要求不同，色谱柱的规格及填料品种不同等等，都会备有很多不同种类及型号的色谱柱，使用量也非常大，成本很高，本发明采用对损坏的色谱柱进行检测，并判断色谱柱产生损坏的原因，从而把不能够正常使用的色谱柱进行再生，达到继续使用的目的，本发明能有效延长色谱柱的使用寿命，节约色谱柱的使用成本。

附图说明

图1为本发明实施例中的色谱柱结构示意图；

图2为本发明实施例中DOE分析(相应为理论塔板数)标准化效应的pareto图；

图3为本发明实施例中理论塔板数主效应图；

图4为本发明实施例中DOE分析(相应为对称因子)标准化效应的pareto图；

图5为本发明实施例中对称因子主效应图；

图6为本发明实施例中理论塔板数残差图；

图7为本发明实施例中的理论塔板数与高度、浓度的等值曲线图；

图8为本发明实施例中的对称因子与高度、浓度的等值曲线图；

图9为本发明实施例中的优化预测示意图；

图10为本发明实施例中的对称因子、理论塔板数的等值曲线图。

附图标记说明：

图中：1-柱管、2-压帽、3-密封环、4-筛板、5-接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的说明书中，提及“一个实施例”时均意指在该实施例中描述的具体特征、结构或者参数、步骤等至少包含在根据本发明的一个实施例中。因而，在本发明的说明书中，若采用了诸如“根据本发明的一个实施例”、“在一个实施例中等用语并不用于特指在同一个实施例中，若采用了诸如“在另外的实施例中、“根据本发明的不同实施例”、“根据本发明另外的实施例”等用语，也并不用于特指提及的特征只能包含在特定的不同的实施例中。本领域的技术人员应该理解，在本发明说明书的一个或者多个实施例中公开的各具体特征、结构或者参数、步骤等可以以任何合适的方式组合。

需要说明的是，当组件被称为“同定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提出一种色谱柱的再生方法，首先利用清洗剂对待再生的色谱柱进行清洗；然后对消洗后的色谱柱进行测试，如果测试过程中柱压超过正常范围，则拆下所述色谱柱的筛板进行清洗或更换；最后对筛板进行清洗或更换后，对色谱柱进行测试，如果测试过程中柱压超过正常范围，则更换色谱柱的填料。

通过逐步再生和测试，可以最终确定色谱柱损坏的原因，可以有效节约成本并延长色谱柱的使用寿命。

实施例1

参照图1，本发明实施例中的色谱柱包括柱管1，柱管1两端的内部均设置有内棱，且内棱上放置有筛板4，位于筛板4的外部设置有嵌入在柱管1内部的密封环3，柱管1两端通过密封环3设置有接头5，柱管1两端的外壁上均设置有螺纹，且柱管1的外壁上螺纹连接有扣合在接头5上的压帽2。

对所述色谱柱进行再生的方法包括以下步骤：

首先配制清洗剂，对损坏的色谱柱进行清洗，该实施例中清洗剂包括有机溶剂和清水。在色谱柱继续使用的过程中，如果压力升高，然后对色谱柱产生损坏的原因进行判断；具体的步骤为：

色谱柱清洗：先配制若干种溶剂，用每种溶剂冲洗20-30个柱管积，然后对色谱柱进行测试，如果仍然无效，则进行筛板清洗。

在该步骤中，先用45℃的纯水低速正向冲洗柱子，待柱压逐渐下降后，相应提高流速冲洗，柱压达到正常水平后，用常温纯水冲洗，之后分别用100％甲醇、100％乙腈、100％异丙醇、100％二氯甲烷或(正己烷)依次冲洗25个柱体积。

筛板清洗：色谱柱使用过程中，利用清水和甲醇对色谱柱的筛板4进行清洗，然后对色谱柱进行测试，如果压力升高；则判断为色谱柱的筛板4的滤片被堵塞或填料被污染，这时应将筛板4取出进行清洗或更换，或者更换色谱柱内部的填料。

更换筛板的具体步骤为：可先拧下色谱柱端头上的压帽2，然后取下接头5，再取出密封环3，最后把筛板4从柱管1的端头内取出并换上新的筛板4，按照上述的反操作步骤，重装色谱柱，再次对重装完成的色谱柱进行实验检测。

清洗筛板的具体步骤为：将筛板放置在超声波清洗机的内部利用甲醇和清水进行超声清洗18min，再次对清洗完成的色谱柱进行实验检测。

如果更换或清洗筛板后，压力仍升高，则可判断为大分子进入柱内，使柱头被污染，当色谱柱再生无效时，需更换色谱柱内部的填料。

在一个实施例中，色谱柱型号：C18(250mm×4.6mm或150mm×4.6mm，填料粒径5μm或3μm)。该色谱柱为反相色谱柱，填料主要以硅胶为基质，在其表面键合非极性的十八烷基官能团(ODS)。

更换填料的具体步骤包括：

填料配制：准备与所更换填料的色谱柱相同的填料，配制27％填料的乙醇溶液，并放置在超声波清洗机的内部进行超声处理，使得配制的溶液混匀。在另外的实施例中，填料还可以利用甲醇、乙腈等溶剂配制成填料溶液。

色谱柱的拆卸：用扳手可先拧下色谱柱端头上的压帽2，然后取下接头5，再取出密封环3，最后把筛板4从柱管1的端头内取出，用小刀轻轻刮出污染的填料，最多不超过1cm，色谱柱垂直放置；

装填填料：将“填料配制”步骤中配制好的填料溶液滴加到色谱柱中的柱管1中，待溶液完全渗透后，再继续滴加，直到填料高出色谱柱的柱管边缘的高度(简称填料高度)为2.1mm，静置30min，如果填料下降，再补加填料溶液。

色谱柱的组装：先把筛板4轻轻放置在色谱柱的柱管1端头内部，接着把密封环3放置在筛板4顶部的边缘，把再把接头5通过密封环3扣合在筛板4上，最后利用扳手使得压帽2套在接头上并与柱管1顶端外部的螺纹拧紧，再次对重装完成的色谱柱进行实验检测。

其中，在色谱柱的拆卸步骤中，对拆卸下来的压帽2、接头5、密封环3、筛板4和柱管1等部件分别利用甲醇和清水进行超声波清洗10-20min，并用洁净的绒布擦拭干净；在清洗时，用相当于20倍柱管积的溶剂正向冲洗柱子(即按柱管的箭头方向冲洗，避免反向冲洗)；

采用高效液相色谱仪对再生后的色谱柱进行实验检测，在对再生的色谱柱进行实验检测时，色谱柱的温度为25-35℃，紫外光度检测器的波长251-258nm，标准品为维生素A，进样量为4-6μL，流动相为甲醇。

为了进一步提高理论塔板数和对称因子，优化填料更换方法，通过设计填料浓度和填料高度米进行实验设计(DOE)分析。

表一为DOE实验设计方案，按照实验实际方案进行测试，表二为DOE数据收集结果，为了判断中心点是否显著，增加了4个中心点，该实验8次的结果可以算出理论塔板数和对称因子的目标值。

表一

表二

标准序	运行序	中心点	区组	填料浓度	填料高度	理论塔板数	对称因子
								2	1	1	1	50	2	2223	1.04
4	2	1	1	50	3	4159	1.47
								3	3	1	1	30	3	9047	0.91
5	4	0	1	40	2.5	9615	0.91
								6	5	0	1	40	2.5	8507	0.82
1	6	1	1	30	2	8530	0.9
								7	7	0	1	40	2.5	8929	0.93
8	8	0	1	40	2.5	8826	0.98

如图2和图3所示，在调查影响理论塔板数的实验中发现：填料浓度对理论塔板数的影响是显著的(P＜0.05)，填料高度是不显著的(P＞0.05)，中心点也是显著的(P＜0.05)，因此需要进行下一步实验，增加拐点，再优化。

如图4和图5所示，在调查影响理论塔板数的实验中发现：填料浓度和填料高度对对称因子的影响是显著的(P＜0.05)，中心点也是显著的(P＜0.05)，因此需要进行下一步实验，增加拐点，再优化。

因此，增加拐点再进行下一步DOE优化，优化设计见表三。

表三

中心点	区组	填料浓度	填料高度	理论塔板数	对称因子
						1	1	50.0000	2.00000	2223	1.04
1	1	50.0000	3.00000	4159	1.47
						1	1	30.0000	3.00000	9047	0.91
0	1	40.0000	2.50000	9615	0.91
						0	1	40.0000	2.50000	8507	0.82
1	1	30.0000	2.00000	8530	0.90
						0	1	40.0000	2.50000	8929	0.93
0	1	40.0000	2.50000	8826	0.98
						-1	2	25.8579	2.50000	8702	0.98
-1	2	54.1421	2.50000	3206	0.78
						-1	2	40.0000	1.79289	3629	0.80
-1	2	40.0000	3.20711	5011	0.88

在增加中心点后，在调查影响理论塔板数的实验中发现：填料浓度的影响是显著的(p＝0)，实验的二次方也是显著的(P＜0.05)，R-sq(调整)＝94.45％，失拟的P＞0.05模型是合适的，下一步再进行残差分析。

由残差分析图6可以判断实验模型是合适的。

为优化参数，绘制填料浓度和填料高度对应理论塔板数和对称因子的等值线图，如图7和图8所示。设定理论塔板数的实验目标为大于5000，越高越好，对称因子目标为1，最大不超过1.1，最小不超过0.9，采用DOE分析的优化参数计算，如图9所示，可将填料浓度设置在25.8左右，可将填料高度设置在2.18mm左右。

进一步的优化参数，由图10可知，当填料浓度设置在26.7±1.2％时，填料高度设置在2.2±0.1mm时，可以将理论塔板数提高到8000。

本发明采用对损坏的色谱柱进行检测，并判断色谱柱产生损坏的原因，从而把不能够正常使用的色谱柱进行再生，达到继续使用的目的，本发明能有效延长制备柱的使用寿命，节约制备柱的使用成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种色谱柱的再生方法，包括以下步骤：

利用清洗剂对待再生的色谱柱进行清洗；

对清洗后的色谱柱进行测试，如果测试过程中柱压超过正常范围，则拆下所述色谱柱的筛板进行清洗或更换；

对筛板进行清洗或更换后，对色谱柱进行测试，如果测试过程中柱压超过正常范围，则更换色谱柱的填料，并对所述色谱柱进行测试。

2.根据权利要求1所述的再生方法，其中，所述清洗剂包括有机溶剂和清水中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的再生方法，其中，每次清洗时清洗剂的用量为20-30个(例如21、22、23、24、25、26、27、28或29个)柱体积。

4.根据权利要求2所述的再生方法，其中，所述有机溶剂选自甲醇、乙腈、异丙醇、二氯甲烷、正己烷中的一种或其任意组合，所述清水为HPLC级水、超纯水、去离子水、蒸馏水中的一种或其任意组合。

5.根据权利要求2所述的再生方法，其中，在利用有机溶剂清洗时，首先用40～50℃的清水低速正向冲洗色谱柱，待柱压逐渐下降后，提高流速冲洗，柱压达到正常水平后，用常温清水冲洗，再用所述有机溶剂冲洗色谱柱20-40分钟(例如25分钟、30分钟或35分钟)。

6.根据权利要求1所述的再生方法，其中，清洗筛板的步骤包括对所述筛板进行超声清洗，优选地，超声清洗时采用的清洗剂为甲醇和清水，清洗时间为15-20分钟(例如16分钟、17分钟、18分钟或19分钟)。

7.根据权利要求1所述的再生方法，其中，在色谱柱的拆卸步骤中，对拆卸下来的各部件进行超声波清洗10-20分钟(例如11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟、16分钟、17分钟、18分钟或19分钟)，并擦拭干净，优选地，超声清洗时采用的清洗剂为甲醇和清水。

8.根据权利要求1所述的再生方法，其中，更换色谱柱的填料的步骤包括：

配制包含色谱柱填料的溶液；

拆卸所述色谱柱，除去被污染的填料；

将所述溶液逐步添加到所述色谱柱中直到填料填满所述色谱柱。

9.根据权利要求1所述的再生方法，其中，对色谱柱进行测试的步骤包括计算所述色谱柱的理论塔板数和对称因子。

10.根据权利要求8所述的再生方法，其中，通过调整填料浓度和填料高出色谱柱的高度使色谱柱的理论塔板数大于5000且对称因子在0.9-1.1之间。

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