CN215931774U

CN215931774U - 一种免脱气电致离子色谱淋洗液发生装置

Info

Publication number: CN215931774U
Application number: CN202023142873.6U
Authority: CN
Inventors: 杨丙成; 孙玥; 章飞芳; 周悦
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2030-12-22

Abstract

本实用新型公开了一种免脱气电致离子色谱淋洗液发生装置，所述免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置包括p个通过管路或孔道串联的碱液双膜型淋洗液发生器和q个通过管路或孔道串联的甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器，其中p+q＝n，p、q分别大于等于1。本实用新型的一种免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置，通过串联n个双膜型淋洗液发生器，使得生成的淋洗液的浓度比现有的单个双膜型淋洗液发生器增加数倍，满足糖分离中对高浓度氢氧根淋洗液的需求，同时还能生成甲基磺酸盐淋洗液，自动生成碱盐混合淋洗液，节约了人力，提高分析的重复性和准确性。

Description

一种免脱气电致离子色谱淋洗液发生装置

技术领域

本实用新型涉及分析仪器制造技术领域，具体为一种免脱气电致离子色谱淋洗液发生装置。其典型应用在于分离糖类组分。

背景技术

离子色谱(Ion Chromatography,IC)作为分析离子型化合物的重要技术手段，并不局限于对常见无机阴、阳离子的分离分析，由于其水溶液的工作条件，也非常适合于生物分析领域，例如糖类化合物。

糖类化合物作为重要的生物活性物质，在生物体内发挥着非常重要的生理作用。由于此类化合物无紫外吸收基团，且极性很高，所以在常见的液相色谱系统上缺乏有效的保留，也无法被液相色谱系统配备的紫外吸收检测器识别检测。而鉴于该类化合物是一种极弱的酸，在高浓度碱溶液中可以电离成阴离子，且具有氧化/还原的特定，可以采用配置脉冲安培检测(Pulsed amperometry detection,PAD)的IC系统对该类化合物分离分析。采用强碱淋洗液，使其pH值高于糖pKa值，从而将糖解离成氧阴离子的形式进行分离。通常采用NaOH(或KOH)淋洗液(通常为100mM-500mM)分离单糖、二糖、三糖和四糖以及这些糖的糖醇。淋洗液中OH^-的作用在于，一方面提供碱性环境用于糖解离，另一方面也是洗脱离子，与糖分子竞争固定相上的离子交换位点。但由于OH^-自身洗脱能力很弱，单一的OH^-很难实现糖分子的有效洗脱，通常还需要辅助共淋洗离子实现缩短分析时间之目的，比如醋酸根溶液或甲基磺酸根溶液。

目前，采用人工配制出高浓度母液、再通过多元高压泵在线混合和稀释得到最终所需浓度的淋洗液的方法配制碱淋洗液，存在诸多缺陷，人工配液易引入误差、碱液易吸收空气中的二氧化碳使得OH^-变成碳酸根而引入杂质，既降低了碱液的pH值，又影响到淋洗液的洗脱强度，最终影响到分析重复性。另外，高浓度的碱液(pH大于12)也会对高压泵泵体(内部部分部件为宝石或陶瓷材质，会在碱液中溶解)产生腐蚀损害。

电致淋洗液发生器是现代离子色谱系统的核心部件。它是基于电渗析原理，将纯水在线转变为所需浓度的淋洗液。相对于人工配制的淋洗液，电致淋洗液发生器的优势在于其可产生高纯度的淋洗液，避免手工配制时杂质的引入以及空气中二氧化碳的干扰，并使得液相色谱系统常用的梯度淋洗操作在离子色谱系统中成为可能，可显著提升离子色谱系统的自动化水平、信噪比和重复性。采用电致淋洗液发生器产生碱淋洗液将可以解决高压泵驱动碱液存在的不稳定问题。然而，目前的电致氢氧根淋洗液发生器产生的浓度范围有限，以氢氧化钾发生器为例，生成的氢氧化钾浓度不超过100μeq/min(相当于1mL/min流速下100mM)。该碱液浓度范围可满足离子色谱系统分离无机阴离子分析之需求，但无法满足糖分析所需要的浓度(100-500μeq/min，相当于1mL/min流速下100-500mM)。另外，目前尚没有商品化的醋酸盐溶液或甲基磺酸盐溶液的电致淋洗液发生器。

实用新型内容

针对背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种免脱气电致离子色谱淋洗液发生装置，以解决目前单个双膜型电致淋洗液发生器生成的氢氧根淋洗液的浓度范围有限、且无法生成碱盐(比如甲基磺酸盐)混合淋洗液的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置，所述免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置包括p个通过管路或孔道串联的碱液双膜型淋洗液发生器和q个通过管路或孔道串联的甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器，其中p+q＝n，p、q分别大于等于1，n大于1。

作为本实用新型一种优选的实施方式，所述p个碱液双膜型淋洗液发生器共用一个阳极或阴极、而阴极是分立的(即p个阴极)；所述q个甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器共用一个阴极、而阳极是分立的(即q个阳极)。

作为本实用新型一种优选的实施方式，所述p个碱液双膜型淋洗液发生器共用一个阳极、各有一个阴极，所述q个甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器各有一个阳极、各有一个阴极。

作为本实用新型一种优选的实施方式，所述p＝n-q。

作为本实用新型一种优选的实施方式，所述q个甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器放置在所述p个碱液双膜型淋洗液发生器之前。

作为本实用新型一种优选的实施方式，所述p个碱液双膜型淋洗液发生器生成的氢氧根淋洗液包括氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵中的其中一种n个双膜型淋洗液发生器所生成的碱盐混合淋洗液取决于所用碱液中的金属离子，比如，若碱液选择上述提到的氢氧化钾，则碱盐混合淋洗液为氢氧化钾-甲烷磺酸钾混合液；若碱液选择上述提到的氢氧化钠，则碱盐混合淋洗液为氢氧化钠-甲烷磺酸钠混合液。

作为本实用新型一种优选的实施方式，所述n＝2-5。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的一种免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置，通过串联n个双膜型淋洗液发生器，既避免了常规电致淋洗液发生器需要脱气的弊端，又使得生成的淋洗液的浓度比现有的单个双膜型淋洗液发生器增加数倍，满足糖分离中对高浓度氢氧根淋洗液的需求，同时还能生成甲基磺酸盐淋洗液，自动生成碱盐混合淋洗液，节约了人力，提高分析结果的重复性和准确性。

附图说明

图1为本实用新型涉及的免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置的工作原理示意图；

图2为本实用新型涉及的免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置的一个实施例的结构示意图(此例中q＝1,p＝2)；

图中：

1-紧固螺钉；

2-紧固钢板；

3-发生器主体；

4-再生液通道；

5-淋洗液通道；

6-阴离子交换膜；

7-双极膜阴膜面；

8-双极膜阳膜面；

9-甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器阳极；

10-甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器阴极；

11-1^#氢氧化钾双膜型淋洗液发生器阴极；

12-2^#氢氧化钾双膜型淋洗液发生器阴极；

13-氢氧化钾双膜型淋洗液发生器共阳极；

14-阳离子交换膜；

15-纯水入口；

16-混合淋洗液出口；

17-强碱再生溶液入口；

18-强碱再生溶液出口；

19-甲烷磺酸再生溶液入口；

20-甲烷磺酸再生溶液出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置，所述免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置包括p个通过管路或孔道串联的碱液双膜型淋洗液发生器和q个通过管路或孔道串联的甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器，其中p+q＝n，p、q分别大于等于1，n大于1。

具体地，所述p个碱液双膜型淋洗液发生器生成的氢氧根淋洗液包括氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵中的其中一种；n个双膜型淋洗液发生器所生成的碱盐混合淋洗液取决于所用碱液中的金属离子，比如，若碱液选择上述提到的氢氧化钾，则碱盐混合淋洗液为氢氧化钾-甲烷磺酸钾混合液；若碱液选择上述提到的氢氧化钠，则碱盐混合淋洗液为氢氧化钠-甲烷磺酸钠混合液。。在以下实施例中，所述碱液双膜型淋洗液发生器采用氢氧化钾的双膜型淋洗液发生器，故所得则碱盐混合淋洗液为氢氧化钾-甲烷磺酸钾混合液为例进行说明。

在一个优选实施例中，所述p个碱液双膜型淋洗液发生器共用一个阳极或阴极、而阴极是分立的(即p个阴极)，所述q个甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器共用一个阴极、而阳极是分立的(即q个阳极)。更优选地，所述电致碱盐混合淋洗液发生装置中p＝2,q＝1。

在一个实施例中，所述n＝2-5。

实施例：

本实施例中的双膜型淋洗液发生器采用发明人之前申请的专利CN109136975A公开的一种“双膜型或碱溶液在线发生器”，该发生器可准确产生高纯度的氢氧根淋洗液或甲烷磺酸淋洗液，且淋洗液不含有电解器，无需脱气装置，但单个的该发生器仍然存在淋洗液浓度低的缺陷，且无法生成同时含有氢氧根碱性淋洗液和甲烷磺酸盐淋洗液。

在本实施例中，提供一种如图2所示的免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置。在图2中，所述免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置包括2个通过管路或孔道串联的氢氧化钾双膜型淋洗液发生器和1个甲烷磺酸钾双膜型淋洗液发生器。2个氢氧化钾双膜型淋洗液发生器共用1个阳极，各有1个阴极(即2个阴极)，1个甲烷磺酸钾双膜型淋洗液发生器采用独立的阴极和阳极。1个甲烷磺酸钾双膜型淋洗液发生器放置于2个氢氧化钾双膜型淋洗液发生器之前，纯水在高压泵驱动下，先后分别流过1个甲烷磺酸钾双膜型淋洗液和2个氢氧化钾双膜型淋洗液发生器，通过控制电流即可得到所需要浓度的氢氧化钾和甲烷磺酸钾混合淋洗液。

在图2中，本实施例的双膜型淋洗液发生器的主体结构由紧固螺钉1、紧固钢板2和发生器主体3所组成，内部含有再生液通道4和淋洗液通道5，在所述再生液通道4内设置有电极，在所述再生液通道4和淋洗液通道5中间，夹持离子交换膜和双极膜。对于甲烷磺酸钾双膜型淋洗液发生器而言，电极为阳极9和阴极10，所夹持的离子交换膜为阴离子交换膜6，且双极膜的阴膜面7朝向阳极电极9，双极膜的阳膜面8朝向阴极电极10。对于氢氧化钾双膜型淋洗液发生器而言，电极为共阳极13、第一阴极11和第二阴极12，所夹持的离子交换膜为阳离子交换膜14，且双极膜的阳膜面7朝向共阳极电极13，双极膜的阳膜面8朝向第一阴极电极11和第二阴极电极12。

使用时，纯水由纯水入口15进入，经过淋洗液通道5后从混合淋洗液出口16流出；氢氧化钾浓再生溶液由强碱溶液入口17进入，经过再生液通道4后从强碱溶液出口18流出，流经下一个氢氧化钾双膜型淋洗液发生器的再生液通道后可直接通废液或再回流到再生液瓶中；甲烷磺酸钾再生溶液由甲烷磺酸溶液入口19进入，经过再生液通道4后从甲烷磺酸钾溶液出口20流出，回流到再生液瓶中或可直接通废液。

表1为单个甲烷磺酸钾双膜型淋洗液发生器施加电流和产生的淋洗液浓度关系表。

表1

设置电流，mA	反馈电流，mA	氢氧化钾淋洗液浓度,mM
			1	0.95	0.56
2	1.90	1.10
			5	5.10	2.88
10	10.20	5.62
			15	15.14	8.43
20	20.32	11.30

表2为单个1^#氢氧化钾双膜型淋洗液发生器施加电流和产生的淋洗液浓度关系表。

表2

设置电流，mA	反馈电流，mA	氢氧化钾淋洗液浓度,mM
			10	10.2	7.22
20	20.5	13.34
			30	30.7	19.00
40	40.4	25.70
			50	50.6	31.44
60	61.2	38.20
			70	70.5	44.19
100	101.1	62.15
			150	150.2	91.82

表3为单个2^#氢氧化钾双膜型淋洗液发生器施加电流和产生的淋洗液浓度关系表。

表3

表4为本实施例采用的3个双膜型淋洗液发生器串联所施加电流和产生的淋洗液浓度关系表。

表4

从表4中可以看出，采用本实施例的免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置，通过串联3个双膜型淋洗液发生器，使得生成的淋洗液的浓度比现有的单个双膜型淋洗液发生器增加数倍，满足糖分离中对氢氧根淋洗液在1mL/min流速下100-500mM的浓度需求，同时还能生成甲基磺酸盐淋洗液，自动生成碱盐混合淋洗液，节约了人力，提高分析的重复性和准确性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种免脱气电致离子色谱淋洗液发生装置，其特征在于，所述免脱气电致碱盐混合淋洗液发生装置包括p个通过管路或孔道串联的碱液双膜型淋洗液发生器和q个通过管路或孔道串联的甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器，其中p+q＝n，n大于1，P等于2，q等于1；

2个所述碱液双膜型淋洗液发生器共用1个阳极，各有1个阴极；所述甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器采用独立的阴极和阳极；

所述甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器放置在其中一个所述碱液双膜型淋洗液发生器之前，所述甲烷磺酸双膜型淋洗液发生器的出口通过管路或孔道与其中一个所述碱液双膜型淋洗液发生器的入口连通，该碱液双膜型淋洗液发生器的出口通过管路或孔道与另一个所述碱液双膜型淋洗液发生器的入口相连。

2.根据权利要求1所述的一种免脱气电致离子色谱淋洗液发生装置，其特征在于，所述p个碱液双膜型淋洗液发生器生成的氢氧根淋洗液包括氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵中的其中一种。