CS221326B1

CS221326B1 - Facility for the pressure continuous filling of columns for high-pressure liquid chromatography

Info

Publication number: CS221326B1
Application number: CS836981A
Authority: CS
Inventors: Pavel Spacek; Stanislav Vozka; Jiri Coupek; Miroslav Kubin; Bedrich Porsch
Original assignee: Pavel Spacek; Stanislav Vozka; Jiri Coupek; Miroslav Kubin; Bedrich Porsch
Priority date: 1981-11-13
Filing date: 1981-11-13
Publication date: 1983-04-29

Description

Vynález se týká zařízení pro kontinuální způsob plnění kolon pro vysokotlakou kapalinovou chromatografii.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for a continuous method of filling columns for high pressure liquid chromatography.

Při plnění chromatografickýoh kolon se obvykle používá různých způsobů tlakového plnění chromatografických kolon suspenzí používaného sorbentu ve vhodném rozpouštědle, přičemž důležitou podmínkou je, aby plnicí tlak byl vyšší nebo stejný jako nejvyšší tlak přicházející v úvahu při vlastním ohromatografování tak, aby nedocházelo k sesedání náplně kolony, tj. řádově několik MPa, U dostatečně mikropartlkulárních částic (d_p pod 10 μΐη) není přitom nutné pracovat se stejnou hustotou sorbentu a rozpouštědla proto, že v důsledku obvykle krátkých plnicích časů nedochází ke znatelné frakcionaci sorbentu sedimentací. Důležitou podmínkou naopak bývá, aby polarita použité plnicí směsi nezpůsobila agregaci částic suspenze. Důsledkem těchto požadavků, plnění každé kolony se musí rozebírat, čistit zejména vysokého tlaku bývá, že plnicí zařízení je poměrně složité, robustní a po naod usazeného sorbentu a pak znovu kompletovat před plněním další kolony. Doba plnění a jeho reprodukovatelnost se tak stává jednou z nejnáročnějších operací při výrobě plněných chromatografických kolon, což může zejména při jejich sériové výrobě negativně ovlivňovat ekonomiku jejich výroby.In order to fill the chromatography columns, various methods of pressure filling the chromatographic columns with suspensions of the sorbent used in a suitable solvent are usually used, the important condition being that the filling pressure is higher than or equal to the maximum pressure inherent in self-chromatography. In the case of sufficiently microparticular particles (d _p below 10 μΐη), it is not necessary to work with the same density of the sorbent and the solvent, because due to the usually short filling times there is no appreciable fractionation of the sorbent by sedimentation. On the contrary, it is an important condition that the polarity of the filling mixture used does not cause aggregation of the suspension particles. As a consequence of these requirements, the filling of each column has to be dismantled, especially the high pressure cleaning tends to be that the filling device is relatively complex, robust and after the settled sorbent and then re-assembled before filling the next column. The filling time and its reproducibility thus become one of the most demanding operations in the production of packed chromatographic columns, which can negatively affect the economics of their production, especially during their serial production.

Popsané potíže při sériové výrobě kolon odstraňuje zařízení podle vynálezu, které spočívá v tom, že tlaková pumpa je přes první vysokotlaký ventil spojena s jedním koncem plnicí trubky, na jejímž druhém konci je přes průzor připojen jeden konec kolony, jejíž druhý konec je jednak přes druhý ventil připojen k podtlakovému zásobníku odpadní suspenze, jednak přes první ventil k zásobníku plnicí' směsi připojeném na vstup tlakové pumpy, přičemž druhý výstup prvního vysokotlakého ventilu je připojen přes druhý vysokotlaký ventil a dvoucestný ventil jednak k zásobníku suspenze sorbentu, jednak k podtlakovému zásobníku odpadní suspenze.The above-described difficulties in mass production of the columns are eliminated by the device according to the invention, characterized in that the pressure pump is connected via a first high-pressure valve to one end of the filling tube. the valve is connected to the waste sludge vacuum tank, both via a first valve to a feed tank connected to the pressure pump inlet, the second outlet of the first high pressure valve being connected through a second high pressure valve and a two-way valve to both sorbent slurry reservoir and waste slurry vacuum .

Zařízení pro kontinuální způsob plnění koIon pro vysokotlakou kapalinovou chromatografii podle vynálezu je znázorněno na výkrese a sestává z ventilů 1, 2, 3, 4, průzoru 7, plnicí trubice 6, manometru 14, tlakové pumpy 5, dvoucestného ventilu 11, zásobníku 10 plnicí směsi, zásobníku 12 plnicí suspenze, zásobníku 9 odpadní suspenze, podtlaku 15, vypínače 13 a kolony 8, která se má plnit.Device for continuous method of filling coThe high-pressure liquid chromatography ion of the invention is shown in the drawing and consists of valves 1, 2, 3, 4, sight glass 7, filling tube 6, pressure gauge 14, pressure pump 5, two-way valve 11, filling mixture reservoir 10, filling suspension reservoir 12 , the waste suspension container 9, the vacuum 15, the switch 13 and the column 8 to be filled.

U zařízení podle vynálezu mohou být ventily 1, 3, případně 2, 4 nahrazeny vždy jen jediným dvoucestným ventilem.In the device according to the invention, the valves 1, 3 and 2, 4 respectively can only be replaced by a single two-way valve.

Optický průzor 7 může být opatřen optickým čidlem pro automatické ovládání činnosti celého zařízení.The optical inspection window 7 may be provided with an optical sensor for automatically controlling the operation of the entire device.

Zařízení je výhodné zejména pro plnění čs. a. o. 217 255.The device is particularly advantageous for filling MS. 217 255.

Při manipulaci se suspenzí sorbentu využívá kombinovaného způsobu transportu prostřednictvím tlakové pumpy a podtlaku. Suspenze je tak prakticky v neustálém, střídavě opačném pohybu a zařízení prakticky nevyžaduje rozebírání a čištění během své činnosti. Nároky na kvalitu použitého vakua jsou minimální, obvykle stačí běžná vodní vývěva nebo i podtlak několika metrů vodního sloupce. Způsob plnění pomocí zařízení podle vynálezu, znázorněného na obrázku, je následující.When handling the sorbent suspension, it uses a combined mode of transport by means of a pressure pump and a vacuum. Thus, the suspension is practically in constant, alternately opposite movement, and the device practically does not require disassembly and cleaning during its operation. Requirements for the quality of the vacuum used are minimal, usually a normal water pump or even a vacuum of several meters of water column is sufficient. The method of filling with the apparatus according to the invention shown in the figure is as follows.

Na počátku plnění je vypínačem 13 vypnut motor tlakové pumpy 5 a manometr 14 je na nule. Kolona 8 i plnicí trubice 6 jsou prázdné, dvojcestný ventil 11 (beztlakový) je přepnut na zásobník 12 s míchanou suspenzí sorbentu v příslušném rozpouštědle. Je zapnut zdroj podtlaku 15, ventily 1, 2, 3 jsou zavřeny, ventil 4 je otevřen. Nejprve se otevře ventil 3 ták dlouho, až se suspenze sorbentu objeví v průzoru 7, ventil 3 a následně ventil 4 se zavřou a celé zařízení je připraveno k vlastnímu tlakovému plnění. Nejprve se otevře ventil 1 pro odtok rozpouštědla z hlavy kolony 8 do zásobníku 10 plnicí směsi. Pak se vypínačem 13 zapne tlaková pumpa 5 tak dlouho, až manometr 14 ukazuje požadovaný plnicí tlak, například 40 MPa a otevře se ventil 2 (suspenze sorbentu je například při 40 MPa tlakově plněna z trubice 6 do kolony 8} ták dlouho, až v průzoru 7 je vidět spodní konec sloupce sorbentu naplněného v koloně 8, načež se vypínačem 13 zastaví tlaková pumpa 5. Když tlak v systému klesne asi na 20—10 MPa (manometr 14], otevře se ventil 4 a zbývajícím tlakem se zbytky sedimentovaného gelu v okolí ventilu 4 uvolní a částečně vytlačí do zásobníku 12 s míchanou suspenzí. Následuje uzavření ventilu 2, pak 1 a demontuje se naplněná kolona 8. Ventil 11 se přepne na zásobník 9 s odpadní suspenzí a rozpouštědlem, kam v důsledku existujícího podtlaku 15 se zbytky suspenze a rozpouštědla z trubice 6 odsají. Ventil 11 se pak opět přepne na zásobník 12, napojí se další prázdná kolona 8 a po otevření ventilu 3 se celá operace opakuje.At the beginning of the filling, the pressure pump motor 5 is switched off by the switch 13 and the pressure gauge 14 is at zero. Both the column 8 and the feed tube 6 are empty, the two-way valve 11 (unpressurized) is switched to a container 12 with a stirred suspension of sorbent in the respective solvent. The vacuum source 15 is switched on, valves 1, 2, 3 are closed, valve 4 is open. First the valve 3 is opened until the sorbent suspension appears in the viewing window 7, the valve 3 and then the valve 4 is closed and the whole device is ready for the actual pressure filling. First, the solvent outlet valve 1 opens from the top of the column 8 to the feed mixture container 10. The pressure pump 5 is then switched on with the switch 13 until the pressure gauge 14 shows the desired filling pressure, for example 40 MPa, and the valve 2 is opened (for example, the sorbent suspension is pressurized from the tube 6 to the column 8). 7 shows the lower end of the sorbent column packed in column 8, whereupon the pressure pump 5 is stopped by switch 13. When the system pressure drops to about 20-10 MPa (pressure gauge 14], valve 4 is opened and the residual pressure of residual gel remains the valve 4 is released and partially pushed into the stirred slurry container 12. The valve 2 is closed, then 1 and the packed column 8 is removed. the valve 11 is then switched back to the container 12, another empty column 8 is connected and after opening the valve 3 the whole operation repeats.

Během činnosti je v popsaném zařízení tlakově namáhán pouze ventil 2, 4, přičemž pouze ventil 4 přichází do styku se suspenzí sorbentu, a je tedy třeba věnovat pozornost jeho výběru a občasné kontrole jeho stavu. Ventily 1, 3 jsou beztlakové a mohou být skleněné. Celé zařízení je tlakově namáháno pouze v části ohraničené ventily 4, a horním koncem kolony 8; v této části je vhodné použít nerezavějící ocel, zbytek aparatury může být ze skla, plastu a podobně. Celé zařízení pro plnění kolon tvoří uzavřený systém, který vyžaduje pouze občas doplnit suspenzi v zásobníku 12, popřípadě regenerovat zbytky sorbentu odsáté do zásobníku 9. Kolona 8 může být uchycena buď na závit obdobně jako v chromatografu (ovšem bez spodní síťky), nebo na odpru221326 zená teflonová sedla dotahovaná na určitý moment pákou, což může zároveň sloužit jako pojistka maximálního přetlaku. Průzor 7 může být s výhodou doplněn fotočidlem, jehož odezvy lze využít pro automatické ovládání celé plnicí operace.During operation, only the valve 2, 4 in the described apparatus is pressurized, with only the valve 4 coming into contact with the sorbent suspension, and attention should therefore be paid to its selection and occasional monitoring of its condition. The valves 1, 3 are pressureless and may be glass. The entire device is pressurized only in the part delimited by the valves 4, and by the upper end of the column 8; in this part it is suitable to use stainless steel, the rest of the apparatus can be made of glass, plastic and the like. The whole column filling device is a closed system which only occasionally needs to be refilled with the suspension in the container 12, or regenerate the sorbent residues sucked into the container 9. The column 8 can be attached either to a thread similar to the chromatograph (but without bottom mesh). Teflon seats are tightened to a certain moment by a lever, which can also serve as a maximum pressure safety device. The sight glass 7 may advantageously be supplemented by a photo sensor whose responses can be used to automatically control the entire filling operation.

V dalším se předmět vynálezu a funkce zařízení blíže ukáže na několika příkladech použití.In the following, the subject of the invention and the operation of the device will be shown in more detail in several application examples.

* Přikladl* Example

Na zařízení podle vynálezu bylo plněno * 15 skleněných kolonek určených pro aplikaci v kovovém plášti pro chromatografii v reverzní fázi. Pro plnění byla použita suspenze silikagelu modifikovaného oktadecylovým alifatickým řetězcem. Sorbent byl suspendován v ethylacetátu tak, že na 1 díl jeho sypného objemu bylo použito 9 obj. dílů esteru; kolonky měly vnitřní průměr 3,3 mm a délku 150 mm, trubice 6 měla objem 30 ml. Při plnění byl použit tlak 40 MPa a podtlak 15 vodní vývěvy. Tlaková pumpa 5 byla modifikovaný typ Orlita, vyrobená v dílnách ústavu. Naplněné kolony měly 5000 až 6000 teoretických pater/10 cm měřeno toluenem ve směsi metanol—voda (70:30] při průtoku 0,5 ml/min.In the apparatus of the present invention, 15 glass columns were filled for use in a metal jacket for reverse phase chromatography. A octadecyl aliphatic chain modified silica gel slurry was used for loading. The sorbent was suspended in ethyl acetate so that 9 parts by volume of ester were used per part by volume; the columns had an inside diameter of 3.3 mm and a length of 150 mm, tube 6 had a volume of 30 ml. A pressure of 40 MPa and a vacuum pump 15 of a water pump were used during filling. The pressure pump 5 was a modified type of Orlita, manufactured in the workshops of the Institute. The packed columns had 5000-6000 theoretical plates / 10 cm measured with toluene in methanol-water (70:30) at a flow rate of 0.5 ml / min.

Příklad 2Example 2

Na zařízení podle vynálezu obdobně jako v příkladu 1 bylo naplněno 20 chemicky zpevněných skleněných kolon (podle čs. a. o. 217 255) při aplikaci plnicího tlaku 50 MPa. Sorbentem byl silikagel o středním průměru částic 5 μτα a měrném povrchu 450 m²/g suspendovaný ve směsi metanol—dioxan (50 : 50) tak, že na 1 díl sypného objemu silikagelu bylo použito 15 obj. dílů uvedené směsi. Skleněné kolony měly objem 1 ml, objem plnicí trubice 6 byl 50 ml, zdrojem tlaku, resp. podtlaku 15 byla opět modifikovaná Orlita, resp. vodní vývěva. Účinnost kolon se pohybovala mezi 6—7 tisíci teoretických pater/10 cm délky kolony, měřeno toluenem v n-heptanu při průtoku 0,75 ml/min.On the apparatus according to the invention, as in Example 1, 20 chemically reinforced glass columns (according to CS and 217,255) were loaded at a feed pressure of 50 MPa. The sorbent was silica gel with a mean particle diameter of 5 μτα and a specific surface area of 450 m ² / g suspended in methanol-dioxane (50:50) so that 15 parts by volume of the mixture were used per part by volume of silica gel. The glass columns had a volume of 1 ml, the volume of the filling tube 6 was 50 ml, the pressure source, respectively. vacuum 15 was again modified Orlita, respectively. water pump. The efficacy of the columns ranged between 6-7 thousand theoretical plates / 10 cm of column length, measured with toluene in n-heptane at a flow rate of 0.75 ml / min.

Claims

Apparatus for the pressure continuous filling of high pressure liquid chromatography columns with sorbent suspensions, characterized in that the pressure pump (5j) is connected via a first high pressure valve (2) to one end of a feed tube (6), the other end of which is connected via a window (7) one end of the column (8), the other end of which is connected via the second valve (3) to the vacuum container (9) of the waste slurry, and through the first valve (1) to the container (10j of the feed mixture connected to the inlet of the invention) ), wherein the second outlet of the first high-pressure valve (2) is connected via a second high-pressure valve (4j) and a two-way valve (11i) both to the sorbent slurry reservoir (12) and to the waste slurry vacuum reservoir (9); or the valves (2 and 4) are replaced by a single two-way valve and the sight glass (7j is optionally supplemented by an optical sensor for automatic control of the operation of the whole device.