CN2911691Y - 消滞色谱柱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种消滞色谱柱，旨在提供一种能消除吸附剂颗粒表面滞流层的消滞色谱柱，即使在通常的柱前压力条件下也能显著地提高色谱柱柱效，使液相色谱分析仪具有更高的分析效率与速度。它包括柱体(10)和填充于其内腔中作为固定相的吸附剂(13)，所述柱体(10)内设置有沿其纵向延伸的电极(20)，电极(20)、柱体(10)与交流电源相连接。所述电极(20)由吸附剂(13)支撑固定，或者由设置在柱体(10)的液相输入端口(11)、液相输出端口(12)内的支撑构件(21)支撑固定。
Description
技术领域
本实用新型涉及液相色谱分析仪，特别涉及色谱柱。
背景技术
液相色谱分析仪主要由色谱柱、输液泵、检测器等组成，色谱柱包括柱体和填充于其内腔中作为固定相的吸附剂。使用液相色谱分析仪时，液体待检测物被泵入色谱柱，通过压力在固定相中移动，由于被测物中不同物质与固定相的相互作用不同，不同的物质顺序离开色谱柱，通过检测器得到不同的峰信号，最后通过分析比对这些信号来判断待侧物所含有的物质。
色谱分离性能的好坏很大程度决定于色谱柱的质量和柱效。长期以来人们对色谱柱进行着不停的改进，以使其具有更高的柱效，从而提高的色谱分析仪的分析效能。譬如，美国Waters公司于2004年推出了UPLC(Ultrahigh pressure liquid chromatography)色谱仪，将液相色谱的柱效提高到一个新的水平，基本上达到了柱效的理论极限。该UPLC色谱仪主要是通过采用极细粒径(＜2μm)的担体作为色谱柱的填料来提高柱效，但需要施加上万磅的柱前压力，如此高的柱前压力必然会导致液相色谱分析仪整体构成的复杂化，制造成本和使用成本都非常高昂。
通过大量的研究表明，在液一固吸附色谱过程中，吸附剂与流动相接触的表面存在着一个滞流层，滞流层由几乎静止的流动相组成，而流动相中的物质在自由扩散的作用下，穿过滞流层与吸附剂表面的物质起到交换的作用。吸附剂颗粒表面滞流层的形成是制约液相色谱柱效和分析速度进一步提高的主要原因。显然，如果能消除吸附剂颗粒表面滞流层的影响，色谱柱柱效将得到显著的提高，使液相色谱分析仪具有更高的分析速度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能消除吸附剂颗粒表面滞流层的消滞色谱柱，即使在通常的柱前压力条件下也能显著地提高色谱柱柱效，使液相色谱分析仪具有更高的分析效率与速度。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型的消滞色谱柱，包括柱体和填充于其内腔中作为固定相的吸附剂，其特征在于：所述柱体内设置有沿其纵向延伸的电极，电极、柱体与交流电源相连接。
在采取上述技术措施后，色谱分析过程中在电极与柱壁之间施加一个交流电场，交流电场的在担体内外表面都产生一个方向不断变换的电渗流，通过电渗流消除围绕在担体表面的滞流层，进而强制性地让担体内部的物质与担体外部物质交换，从而加快了色谱柱的传质速度，使柱效显著提高。
在上述技术方案中，所述电极既可由吸附剂支撑固定，也可由设置在柱体的液相输入端口、液相输出端口内的支撑构件支撑固定。
本实用新型的有益效果是，通过电渗流消除围绕在担体表面的滞流层，加快了色谱柱的传质速度，使柱效和色谱分析仪的分析速度显著提高；柱内可使用普通吸附剂填料，不必在超高压下就可以达到高的柱效；结构简单，而且能方便地对现有色谱仪进行改进，有利于提高现有液相色谱分析仪的分析效率与分析速度。
附图说明
本说明书包括如下五幅附图：
图1是本实用新型消滞色谱柱的纵向剖面示意图；
图2是本实用新型消滞色谱柱一实施例的横向剖面示意图；
图3是本实用新型消滞色谱柱另一实施例的横向剖面示意图；
图4是本实用新型消滞色谱柱的纵向剖面示意图(局部)；
图5是沿图1中A-A线的剖视图。
图中零部件、部位名称及所对应的标记：柱体10、液相输入端口11、液相输出端口12、吸附剂13、电极20、支撑构件21、外环211、内环212、辐条213。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
参照图1，本实用新型的消滞色谱柱，包括柱体10和填充于其内腔中作为固定相的吸附剂13。为消除吸附剂颗粒与流动相接触的表面存在滞流层，所述柱体10内设置有沿其纵向延伸的电极20，电极20、柱体10与交流电源相连接。色谱分析过程中，在电极20与柱体10柱壁之间施加一个交流电场，交流电场在担体内外表面都产生一个方向不断变换的电渗流，电渗流可消除围绕在担体表面的滞流层，进而强制性地让担体内部的物质与担体外部物质交换，进而加快了传质速度。从而提高色谱柱的分辨能力。由于柱内使用的是普通填料，因此不必在超高压下就可以达到高的柱效。参照图1和图4，从结构和生产工艺性方面考虑，所述电极20的一端或两端宜延伸出吸附剂13的纵向端面，至柱体10的液相输入端口11和/或液相输出端口12内。
电极20宜采用外层镀金的具有化学惰性的导电材料制成。为避免在电极20表面产生气体，电源必须采用交流电源，交流电源可以采用正弦波、方波、或脉冲波等多种方式。电源最好是采用频率为10-100周的低频电源，电压不必太高，只要能在担体表面有效地形成电渗流即可，以100伏特上下可控制比较适宜。经过计算可以得知，如果设定电极20与柱体10柱壁之间的平均电场强度为10V/mm，电渗流平均速度大约为100μm/s，担体粒径5μm，电源频率10周，那么担体内的物质与担体外流动相的物质每秒可以有20次的交换，这样的交换速度足以克服传质阻力对柱效的影响。
参照图2，所述电极20的数量可以为一只，该只电极20的轴线宜与柱体10轴线相重合。电极20在柱体10内由吸附剂13支撑固定。为便于装配和电极20的定位，电极20也可由设置在柱体10的液相输入端口11、液相输出端口12内的支撑构件21支撑固定。图4和图5中示出了支撑构件21的一种通常可以采用的结构，即所述支撑构件21包括外环211、内环212，外环211与液相输入端口11、液相输出端口12的内壁紧配合，电极20两端部与内环212的内孔紧配合，外环211、内环212通过沿周向均布的辐条213连接为一体。
所述电极20的数量也可以为多只，图3中示出了一种具体的设置方式，参照该图，除一只设置在柱体10轴线处外，其余各只在以柱体10轴线为中心的环形轨迹上均布。其固定方式同上，即各只电极20由可以由吸附剂13支撑固定，也可以由支撑构件21支撑固定。
Claims (7)
1、消滞色谱柱，包括柱体(10)和填充于其内腔中作为固定相的吸附剂(13)，其特征在于：所述柱体(10)内设置有沿其纵向延伸的电极(20)，电极(20)、柱体(10)与交流电源相连接。
2、如权利要求1所述的消滞色谱柱，其特征在于：所述电极(20)的数量为一只，该只电极(20)的轴线与柱体(10)轴线相重合。
3、如权利要求1所述的消滞色谱柱，其特征在于：所述电极(20)的数量为若干只，除一只设置在柱体(10)轴线处外，其余各只在以柱体(10)轴线为中心的环形轨迹上均布。
4、如权利要求2或3所述的消滞色谱柱，其特征在于：所述电极(20)由吸附剂(13)支撑固定。
5、如权利要求2或3所述的消滞色谱柱，其特征在于：所述电极(20)的两端延伸分别延伸出吸附剂(13)的纵向两端至柱体(10)的液相输入端口(11)、液相输出端口(12)内。
6、如权利要求5所述的消滞色谱柱，其特征在于：所述电极(20)由设置在柱体(10)的液相输入端口(11)、液相输出端口(12)内的支撑构件(21)支撑固定。
7、如权利要求6所述的消滞色谱柱，其特征在于：所述支撑构件(21)包括外环(211)、内环(212)，外环(211)与液相输入端口(11)、液相输出端口(12)的内壁紧配合，电极(20)两端部与内环(212)的内孔紧配合，外环(211)、内环(212)通过沿周向均布的辐条(213)连接为一体。
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