CN1170612C - 间歇移动层式色谱分离装置 - Google Patents

Abstract

一种间歇移动层式色谱分离装置，旋转阀10的旋转部12搭载着组成环形循环通路16的色谱柱14旋转，从含有2种以上成分的原料液中分离出成分A和成分C。浓度传感器17插入连接在色谱柱14之间的配管141中，装在与色谱柱14成一体旋转的旋转部12上，测定循环通路16中成分A的浓度。根据浓度传感器17的测定结果微控各流程开始的时间及持续时间，以提高色谱分离装置的分离性能。

Description

间歇移动层式色谱分离装置

本发明涉及色谱分离装置，更详细地说涉及装在间歇移动层式色谱分离装置上的浓度传感器。

色谱分离装置在制糖和制药等制造工业部门广泛用于从通过天然或化学反应获得的多组份原材料液中抽取一种以上成分。色谱分离装置除以往采用间歇固定层式之外，最近提出了种种移动层式装置。

图4为分离塔(色谱柱)剖面模式图，示出一般移动层式色谱分离装置原理。分离塔60中预先填充了填充剂(吸附剂)62，并充满了洗提液。具有两种成分A和C的原料液由原料输入口F输入，洗提液由洗提液输入口D以一定的线速度输入。成分A和C根据与洗提液亲合力之差在分离塔60内以不同的线速度移动，如亲合力小的成分A以大的线速度移动，亲合力大的成分C则以小的线速度移动。因此，若在2个适当的位置将循环液抽出，就可将原料液分离成含成分A多的液体(以下简称成分A)和含成分C多的液体(以下简称成分C)。

在移动层式色谱分离装置中，填充剂以介于成分A和成分C移动速度的中间速度成向与洗提液流动相反的方向移动的状态。这样如图所示，以原料液的输入位置为界线，从循环液的流动方向看，成分A可在原料输入位置F的前方抽取，成分C可在原料输入位置F的后方抽取。由于难于使填充剂匀速移动，所以实际上此种方式在工业上使用有困难。

目前填充剂不用移动也可获得与上述移动方式同等性能的分离装置已经实用化了。图5示出此种装置的原理。在此种方式中，将分离塔60分割成多个(图中为12个)色谱柱64，并把它们连接在环形循环通路上。代替填充剂移动的是，使原料液F及洗提液D的输入位置和成分A及成分C的抽取位置按洗提液的流动方向移动。随着时间的推移，系统内的液体分布按循环液的流动方向移动。经过一定时间后，当此浓度分布移动出一个色谱柱位置后，原料液及洗提液的输入位置和成分A及成分C的抽取位置也在循环液的流动方向上移动一个色谱柱的位置。这样的操作反复进行，就可以保持在最佳位置输入各液和抽取。原料液和洗提液的输入位置以及成分A和成分C抽取位置可采取三种移动方式，即，将电磁阀等组成的液体注入阀和液体抽取阀相组合并依次切换的模拟移动层式、和用带多个喷嘴的旋转阀的模拟移动层方式，以及用带多个喷嘴的旋转阀，使填充塔移动的间歇移动层方式均已实用化。

另外，上述原料液及洗提液的输入位置和成分A及成分C的抽取位置的移动、各个流程的切换最好是根据循环通路中成分A及成分C的浓度分布进行。也就是说，希望测定循环通路中的浓度分布，根据此浓度调整液体输入位置及抽取位置、调节原料液和洗提液的输入时间。但是，这样的控制历来是根据规定的时间表进行。

特开平9-206502号公报报道的模拟移动层式色谱分离装置采用带多个喷嘴的旋转阀，在此种模拟移动层方式中，色谱柱间设置有浓度传感器，色谱分离装置可根据浓度传感器信号修正前述时间表。此方式可根据浓度测定结果控制原料液及洗提液输入位置、成分A及成分C抽取位置、液体输入量等，因此可以提高色谱分离装置的分离效率。

上述公报报道的模拟移动层式色谱分离装置中，因为色谱柱是静止的，由旋转阀控制各液体输入位置及抽取位置的移动，所以在循环通路中很容易设置浓度传感器。但在用上述带多个喷嘴的旋转阀、使填充塔移动的间歇式移动层色谱分离装置中为了在色谱柱的适当位置设置浓度传感器，需要在色谱柱和浓度传感器之间设置专用旋转阀，用于向浓度传感器输入循环通路中的液体。

然而，浓度传感器一旦设置专用旋转阀，色谱分离装置循环通路的结构就会变得复杂，这不仅使分离装置的价格提高而且也有可能降低分离性能。其结果是这种形式的色谱分离装置中从来就没有用过浓度传感器。

本发明是鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种间歇移动层式色谱分离装置，即，用带多个喷嘴的旋转阀，改进填充塔移动的间歇移动层式色谱分离装置，在适当位置设置浓度传感器，并根据其测定结果调整对分离装置的控制来提高分离性能。

本发明的间歇移动层式色谱分离装置，其分离装置的旋转阀带有略成圆筒状或圆板状面的固定部以及有在上述圆筒状或圆板状的面上滑动的旋转面并按所规定的时间间歇旋转的旋转部，其特征在于，上述旋转部支撑着有入口出口的4个以上的色谱柱并与其成一体旋转，同时在上述旋转面上有与上述入口和出口连通的旋转喷嘴；上述固定部在固定面上有与上述旋转喷嘴对应配置的固定喷嘴，通过与此固定喷嘴连通的管路将上述色谱柱连接到循环通路上的旋转阀；在上述循环通路上配置有分别输入含有2种以上成分的原料液和洗提液的第一和第二注入管；配置有从循环通路将上述原料液中的第一成分及第二成分分别抽取的第一和第二抽取管；在上述旋转部上有由其支撑、与其成一体旋转并与上述循环通路连接的浓度传感器，该浓度传感器的外部端子通过汇电环和集电刷与外部连接。

本发明的间歇移动层式色谱分离装置采用浓度传感器由旋转部支撑并带动旋转，而且浓度传感器的配线通过汇电环和集电刷与外部连接的结构，所以浓度传感器可以配置在循环通路中的适当位置，根据其测定结果对分离装置的控制进行微调，因此能够提高间歇移动层式色谱分离装置的分离性能。

以下对附图作简单说明。

图1为本发明的间歇移动层式色谱分离装置实施例的方块图。

图2为图1所示间歇移动层式色谱分离装置的旋转阀周围模式的透视图。

图3为表示图1所示间歇移动层式色谱分离装置各流程中各要素的工作的表。

图4为示出一般间歇移动层式色谱分离装置的原理、分离塔(色谱柱)模式的剖视图。

图5为示出一般模拟移动层式分离装置原理、分离塔(色谱柱)模式的剖视图。

实施例

下面参照图并根据实施例进一步说明本发明。图1为本发明的色谱分离装置实施例的方块图。色谱分离装置是用带多个喷嘴的旋转阀移动色谱柱的间歇移动层式色谱分离装置。

本分离装置有2台泵即20和30，及选择将泵20和30插入循环通路16的循环模式还是选择将液体注入管24和34连接到泵20和30的吸入口上的液体注入模式所用的切换阀23和33。在一个流程中，若选择第一及第二切换阀23、33为循环模式，那末填充有填充剂的8个色谱柱(填充塔)14则通过旋转阀10的各喷嘴13及第一和第二泵20、30连接成无接头的环状，形成循环通路16。循环通路中的液流按图示A方向(顺时针方向)流动。第一及第二泵20、30是对每种流体来讲都提供相同流量的定量泵。

从液流方向A来看，循环通路16由从第1泵20的排出口21到第2泵30的吸入口32包括第1～第4色谱柱在内的第一循环半程16A和从第2泵30的排出口31到第1泵20的吸入口22、包括第5～第8色谱柱14和浓度传感器17在内的第2循环半程16B组成。原料液储存槽25通过原料液注入管24及第1切换阀23连接到第1泵20的吸入侧22上，经过第1泵20连接到第1循环半程16A的一端。洗提液储存槽35通过洗提液注入管34及第2切换阀33连接到第2泵30的吸入口32上、再通过第2泵30连接到第2循环半程16B的一端。原料液注入管24及洗提液注入管34由与其相对应的切换阀23或33切换到液体注入模式就可以连接循环通路16注入原料液或洗提液。

成分A的抽取管42通过成分A抽取阀41从连接第1循环半程16A的第3色谱柱14的出口和第4色谱柱14的入口的管路抽取，其末端连接成分A储存槽43。成分C的抽取管52通过成分C抽取阀51从连接第2循环半程16B的第5色谱柱14的出口和第6色谱柱14的入口的管路抽取，其末端连接成分C储存槽53。

浓度传感器17连接到配置在第2循环半程16B末尾的第8色谱柱14的出口和与其对应的喷嘴13之间，测定成分A或成分C的浓度乃至纯度。浓度传感器17根据成分A及成分C的种类决定其采用的形式，如利用近紫外线、紫外线、可见光、红外线、远红外线等电磁波的浓度传感器，示差折射计，浊度计，利用超声波的浓度传感器，利用离子电极的浓度传感器，利用pH计的浓度传感器，利用旋光计的浓度传感器等。

图2为示出上述色谱分离装置旋转阀周围模式的透视图。旋转阀10有略成平板状的固定部11和装在其上面可旋转的圆板状旋转部12。固定部分11上有方形的平板部分111和在其上固定的圆板状固定轴112，固定轴112的上面形成固定面，该固定面与旋转部12的旋转面接触。在固定面的圆周方向上并列配置有多个喷嘴(图1，13)，各喷嘴13与平板部111的侧面形成的孔113连通。各孔113如图1所示，与相应的泵20、30，相应的液体储存槽25、35、43、53连接。

旋转部12有齿轮121和装在其上面成一体旋转的旋转轴122，直径比电动机15还小的齿轮151啮合在齿轮121上。旋转轴122上配置有多个孔123，各孔123与齿轮121下面即露出旋转面的喷嘴接通，同时通过配管141与相应的色谱柱14的出口及入口以及浓度传感器17连通。在旋转轴122的上面固定有圆筒状支撑柱124，支撑柱124在垂直方向上隔开一定距离支撑着2块圆板125。旋转部12上装着8根竖色谱柱14，各色谱柱14由2块圆板125支撑着、排列在旋转部的圆周方向上。

浓度传感器17上有大直径的圆筒状主体171及在其上面固定的小直径圆筒状集电用突起172，支撑柱124的上端支撑着圆筒状主体部171。在集电用突起172的外周配置着3个汇电环173，各汇电环173由集电刷174连接外部电缆175。集电刷174由图中没有示出的支撑构件固定支撑。浓度传感器17由汇电环173和集电刷174连接没有图示出的外部电源及信号处理回路。

在上述色谱分离装置中的旋转部12由电动机152旋转间歇旋转。各色谱柱14随着旋转部12的间歇旋转一次旋转一个色谱柱的距离。旋转阀10在静止中时，各色谱柱14的入口和出口在各循环半程16A、16B中分别通过旋转阀10的各个喷嘴与先行的色谱柱14的出口及后来的色谱柱14的入口连接。

图3以表的形式示出上述分离装置各个流程中仪器的工作状态。分离装置按照洗提液注入及成分A抽取约20秒的第1流程、原料液注入及成分A抽取约20秒的第2流程、液流循环约40秒的第3流程、洗提液注入及成分C抽取约40秒的第4流程、液流停止后包括色谱柱14(分离塔)在内的旋转阀10旋转1个色谱柱位置约5秒的第5流程的顺序依次反复工作。

在第1流程中，第1及第2切换阀23、33分别选择循环及液体注入模式，阀41、51则分别打开及关闭，使第1及第2泵20、30运行，不断注入洗提液以抽取成分A。在随后的第2流程中，第1及第2切换阀23、33均选为液体注入模式，阀41、51继续打开及关闭，使第1泵20运行，第2泵30停止运行，使原料液不断注入以抽取成分A。第3流程(循环流程)中，第1及第2切换阀23、33均选择为循环模式，阀41、51均关闭，第1及第2泵20、30运行，使液体在循环通路中循环。接着第4流程中，第1及第2切换阀23、33分别选择为循环及液体注入模式，阀41、51分别关闭和打开，第1泵20停止，第2泵30运行，不断注入洗提液抽取成分C。接着第5流程中，第1及第2切换阀23、33均选择循环模式，阀41、51均关闭，第1及第2泵20、30均停止工作，使旋转阀10的旋转部分12按图1所示图面上的反时针方向旋转使液体输入位置和液体抽取位置移动一个色谱柱位置。使上述流程这样依次反复进行，不断注入原料液及洗提液以抽取成分A和成分C。

在旋转阀10旋转带动下液体输入位置和抽取位置移动的时间以及切换液体输入和液体抽取时间的微调中均参照浓度传感器17的测定信号进行。此时，信号处理部从各流程切换后的那一时刻起就由浓度传感器17测定成分A及成分C的总浓度(也可测定成分A或成分C的单独的浓度)，测定的浓度值可判断各流程中是否达到那一时刻所规定的界限浓度值，而且可计算从那一流程的开始点到达到界限浓度值所用的时间。比如若达到所规定的界限浓度值，而且所计算的时间也基本与所规定的值相同，说明分离装置控制良好，可照次继续控制下去。在某个流程中没有在所规定的时间内达到所规定的界限值时，则拉长以后的循环流程的时间。另外，浓度达到了所规定的界限值，但计算的时间短，这时就要缩短以后的循环流程的时间等的控制。

在上述实施例中，间歇移动层式色谱分离装置中没有使用专用的旋转阀，只用一台浓度传感器有效地测定循环通路中液体的成分浓度，就可对各流程进行微细控制，提高间歇移动层式色谱分离装置的分离性能。本发明的色谱分离装置特别适于以往作微细控制困难的小型色谱分离装置。

另外在上述实施例中列举的是用带有平板状滑动面的旋转阀的作为旋转阀例子，但旋转阀的型式不仅限于此，也可用带有原筒状滑动面的。

此外，在上述实施例中只是简单地示出了色谱分离装置各部分的形状、结构以及各流程的持续时间、流程的顺序等，它们均可变更和修改。

Claims (1)

1.一种间歇移动层式色谱分离装置，其旋转阀(10)带有略成圆筒状或圆板状面的固定部(11)以及有在上述圆筒状或圆板状的面上滑动的旋转面并按所规定的时间间歇旋转的旋转部(12)，其特征在于，包括：所述旋转部(12)支撑着有入口出口的4个以上的色谱柱(14)并与其成一体旋转，同时在所述旋转面上有与所述入口和出口连通的旋转喷嘴，所述固定部在固定面上有与所述旋转喷嘴对应配置的固定喷嘴，通过与此固定喷嘴连通的管路(15，113)将所述色谱柱(14)连接到循环通路(16)上的旋转阀；

在上述循环通路上配置有分别输入含有2种以上成分的原料液、洗提液的第一和第二注入管(24，34)；

配置有从循环通路(16)将上述原料液中的第一成分及第二成分分别抽取的第一和第二抽取管(52，42)；

在上述旋转部分(12)上有由其支撑、与其成一体旋转并与上述循环通路(16)连接的浓度传感器(17)；该浓度传感器(17)的外部端子通过汇电环(173)和集电刷(174)与外部连接。

Images