DD233491A1 - APPARATUS FOR PACKAGING SAEULES FOR FLUID CHROMATOGRAPHY - Google Patents

APPARATUS FOR PACKAGING SAEULES FOR FLUID CHROMATOGRAPHY Download PDF

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DD233491A1
DD233491A1 DD27232185A DD27232185A DD233491A1 DD 233491 A1 DD233491 A1 DD 233491A1 DD 27232185 A DD27232185 A DD 27232185A DD 27232185 A DD27232185 A DD 27232185A DD 233491 A1 DD233491 A1 DD 233491A1
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German Democratic Republic
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slurry
column
packing
particles
liquid
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DD27232185A
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Harald Frank
Thomas Welsch
Erich Petzold
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Univ Karl Max
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Packen von Saeulen fuer die Fluessigkeitschromatographie. Ziel der Erfindung ist es, eine technisch einfache Vorrichtung anzugeben, mit der fluessigkeitschromatographische Trennsaeulen hohen Trennvermoegens reproduzierbar hergestellt werden koennen. Die Aufgabe besteht darin, den Packvorgang mit Hilfe einer Vorrichtung so zu gestalten, dass die Teilchen nur minimalen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden und trotzdem eine hohe Packungsqualitaet der Saeule erzielt wird. Die Aufgabe wird geloest durch eine Verwirbelungskammer, in der ein Slurry-Strom auf einen Loesungsmittelstrom prallt.The invention relates to a device for packing columns for liquid chromatography. The aim of the invention is to provide a technically simple device, can be produced reproducibly with the liquid chromatographic separation columns high Trennvermoegens. The task is to make the packing process with the help of a device so that the particles are exposed to minimal mechanical stress and still a high packing quality of Saeule is achieved. The task is solved by a swirling chamber in which a slurry stream impinges on a solvent stream.

Description

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zwei zu einer Verwirbelungskammer verschraubbaren Edelstahlteilen, der Verwirbelungskammer 3 und dem Verwirbelungskammerdeckel 1. Die zu füllenden Säulen lassen sich über eine mit passendem Gewinde versehene Säulenanschlußmuffe 5 an die Verwirbelungskammer anschließen. Die Abdichtung zwischen den einzelnen Teilen erfolgt durch Dichtscheiben aus PTFE-Kompositum 2 und 4. Der Verwirbelungskammerdeckel enthält zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Bohrungen, an die über entsprechende Schneidringverschraubungen Stahlkapillaren zur Zuführung der Lösungsmittelströme angeschlossen werden können. Eine mögliche Dimensionierung der Verwirbelungskammer ist der Abb. 1 beispielhaft zu entnehmen. Als Slurry-Medium dient ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch, welches durch seine Polarität sowohl eine gute Benetzung der Teilchen als auch deren gegenseitige Abstoßung bewirkt.The device according to the invention consists of two stainless steel parts which can be screwed together to form a swirling chamber, the swirling chamber 3 and the swirling chamber cover 1. The columns to be filled can be connected to the swirling chamber via a column connection sleeve 5 provided with a matching thread. The sealing between the individual parts takes place by means of sealing disks made of PTFE composite material 2 and 4. The swirling chamber cover contains two holes arranged at right angles to one another, to which steel capillaries for supplying the solvent streams can be connected via corresponding cutting ring fittings. A possible dimensioning of the Verwirbelungskammer is shown in Fig. 1 as an example. The slurry medium is a solvent or a solvent mixture, which causes by its polarity, both a good wetting of the particles and their mutual repulsion.

Anschließend wird durch eine 5- bis 20minütige Behandlung der Slurry im Ultraschallbad eine Zerstörung noch bestehender oder wieder gebildeter Aggregate erreicht. Die derart vorbereitete Slurry wird dann möglichst rasch in das Slurrygefäß gegeben.Subsequently, a destruction of still existing or re-formed aggregates is achieved by a 5- to 20-minute treatment of the slurry in the ultrasonic bath. The thus prepared slurry is then added as quickly as possible in the slurry vessel.

An den zweiten, in den Verwirbelungskopf eingespeisten Flüssigkeitsstrom ist allein die Forderung zu stellen, daß er mit dem Slurry-Medium vollständig mischbar sein muß. Durch geeignete Wahl des Verwirbelungsmediums können bestimmte Forderungen der Packungsmaterialien (Hydrolyseanfälligkeit, Benetzbarkeit) berücksichtigt als auch Füllgeschwindigkeit und Fülldruck in weiten Grenzen variiert werden.At the second, fed into the swirling head liquid flow alone is the demand to make that it must be completely miscible with the slurry medium. By suitable choice of the swirling medium certain requirements of the packing materials (susceptibility to hydrolysis, wettability) can be taken into account as well as filling speed and filling pressure can be varied within wide limits.

Die Forderung des Slurry- und des Verwirbelungsstromes erfolgt über zwei separate Pumpsysteme, womit die Einstellung optimaler Packungsbedingungen leicht möglich ist.The requirement of the slurry and the Verwirbelungsstromes via two separate pumping systems, whereby the setting of optimal packing conditions is easily possible.

In den Verwirbelungskopf münden die Zuleitungen der beiden strömenden Medien derart, daß eine gute Verwirbelung und räumliche Homogenisierung der Suspension erreicht wird. Dabei kann die gegenseitige Lage der Zuführungskapillaren variiert, auch ausgetauscht, und durch den Einbau weiterer, die Verwirbelung unterstützender Teile (z. B. Prallbleche) eine bessere Durchmischung erreicht werden. Als günstig erweist sich die seitliche Zuführung der Slurry, wobei die Anschlußkapillare bis zur Mitte der Verwirbelungskammer führt.In the swirling head, the supply lines of the two flowing media open such that a good turbulence and spatial homogenization of the suspension is achieved. In this case, the mutual position of the Zuführungskapillaren can be varied, and also replaced, and by incorporating further, the turbulence supporting parts (eg baffles) better mixing can be achieved. As low proves the lateral feed of the slurry, the connecting capillary leads to the middle of the swirling chamber.

Durch diese Verwirbelung unmittelbar über der zu packenden Schicht wird die Slurry permanent homogenisiert und bereits gebildete, lockere Aggregate zerstört. Dabei ist die mechanische Beanspruchung so niedrig, daß die Packungspartikel nicht zerbrechen und auch kein Abrieb wie beim Rühren entsteht.As a result of this turbulence immediately above the layer to be packed, the slurry is permanently homogenized and already formed, loose aggregates are destroyed. The mechanical stress is so low that the packing particles do not break and no abrasion as in stirring occurs.

Vorteilhaft wird der eigentlichen Trennsäule! beim Packen eine 25 mm lange Vorsäule vorgeschaltet, die im unteren Teil des Verwirbelungskammergrundkörpers 3 direkt anschließt. Damit wird eine Aufwirbelung bereits gepackter SchichtenAdvantageously, the actual separation column! when packing a 25 mm long guard column upstream, which connects directly in the lower part of the Verwirbelungskammergrundkörpers 3. This causes a whirling up of already packed layers

verhindert. , 'prevented. , '

Durch Wahl entsprechenderflüssiger Medien und aufgrund der unabhängig voneinander variierbaren Ströme können optimale Bedingungen der Säulenpackung erreicht werden. Geeignete flüssige Medien zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind z. B. ein 3:1 Gemisch aus Tetrachlorkohlenstoff und Dioxan als Slurrymedium und n-Heptan als Pumpflüssigkeit oder Isopropanol als Slurrymedium und Methanol als Pumpflüssigkeit für chemisch modifiziertes Kieselgel der KorngrößeOptimal column packing conditions can be achieved by choosing appropriate liquid media and independently variable streams. Suitable liquid media for use in the device according to the invention are, for. B. a 3: 1 mixture of carbon tetrachloride and dioxane as Slurrymedium and n-heptane as a pumping liquid or isopropanol as Slurrymedium and methanol as a pumping liquid for chemically modified silica gel of particle size

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gepackten Trennsäulen für die Flüssigkeitschromatographie zeichnen sich durch reproduzierbar gutes Trennvermögen aus. Die Packungsprozedur kann in weiten Grenzen variiert und damit dem jeweiligen Packungsmaterial angepaßt werden. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können insbesondere mechanisch nichtsehr belastbare Packungsmaterialien schonend in die Trennsäule gebracht werden.The separation columns for liquid chromatography packed with the device according to the invention are characterized by reproducibly good separation capacity. The packing procedure can be varied within wide limits and thus adapted to the respective packing material. By means of the device according to the invention, in particular packing materials that are not very resilient mechanically can be gently introduced into the separation column.

Ausführungsbeispielembodiment

2,2g ehem. modifiziertes Kieselgel (RP-18,10μπη) wird in einem Gemisch aus 10 ml Dioxan und 30 ml Tetra suspendiert und 5' im Ultraschallbad homogenisiert. Die fertige Slurry wird in das Slurry-Gefäß gebracht, welches durch eine Stahlleitung, i. D. 0,8 cm, mit dem erfindungsgemäßen Füllkopf verbunden ist. Die Abmessungen des Füllkopfes sind als Ausführungsbeispiel der Zeichnung 1 zu entnehmen. Die angeschlossene Stahlsäule hat einen Innendurchmesser von 4,2 mm und eine Länge von 250 mm. Die Einspeisung erfolgt seitlich mit einem Fluß von 4ml/min. Als Pumpflüssigkeit dient n-Heptan, ebenso für den zweiten, vertikal eingespeisten Verwirbelungsstrom mit einem Fluß von 20ml/min.2.2 g formerly modified silica gel (RP-18.10μπη) is suspended in a mixture of 10 ml of dioxane and 30 ml of tetra and homogenized 5 'in an ultrasonic bath. The finished slurry is placed in the slurry vessel through a steel pipe, i. D. 0.8 cm, is connected to the filling head according to the invention. The dimensions of the filling head can be seen as an embodiment of the drawing 1. The connected steel column has an inner diameter of 4.2 mm and a length of 250 mm. The feed takes place laterally with a flow of 4ml / min. The pumping fluid used is n-heptane, as well as the second, vertically injected turbulence flow with a flow of 20 ml / min.

Während des Packens steigt der Druck kontinuierlich an, bis das höherviskose Slurrymedium durch n-Heptan herausgespült wird. Durch Erhöhung des Verwirbelungsstromes auf 28 ml/min wird der erreichte Druck konstant gehalten und die gepackte Säule 45 min. konditioniert. Nach langsamer Flußreduzierung kann die Säule von der Vorsäule getrennt werden und ist betriebsbereit.During packing, the pressure increases continuously until the higher viscosity slurrymedium is purged with n-heptane. By increasing the swirling stream to 28 ml / min, the pressure achieved is kept constant and the packed column is left for 45 min. conditioned. After slow flow reduction, the column can be separated from the guard column and is ready for operation.

Claims (3)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Chemische Methoden1. Chemical Methods Durch Verwendung flüssiger Medien mit hoher Dichte bzw. hoher Viskosität wird die Sedimentation der Teilchen vermindert. Zusätze geeigneter Chemikalien (z. B. organischer Säuren) sollen die Aggregation der einzelnen Partikel verhindern.By using liquid media with high density or high viscosity, the sedimentation of the particles is reduced. Additions of suitable chemicals (eg organic acids) should prevent the aggregation of the individual particles. 1. Vorrichtung zum Packen von Säulen für die Flüssigkeitschromatographie, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kopf einer zu packenden Säule für die Flüssigkeitschromatographie eine Verwirbelungskammer über eine lösbare Verbindung (5) aufgesetzt wird, wobei die Verwirbelungskammer aus dem Verwirbelungskammerkörper (3) und dem zugehörigen Deckel (1) besteht, der zwei Anschlüsse, z. B. Bohrungen trägt, die zueinander vorzugsweise senkrecht angeordnet sind, in welche Kapillarrohre einmünden, die der Zuführung von Slurry bzw. Lösungsmittel dienen.1. A device for packing columns for liquid chromatography, characterized in that a swirling chamber via a releasable connection (5) is placed on the head of a column to be packed for liquid chromatography, wherein the swirling chamber from the Verwirbelungskammerkörper (3) and the associated lid (1), the two connections, z. B. bores, which are preferably arranged perpendicular to each other, in which open capillary tubes, which serve to supply slurry or solvent. 2. Mechanische Methoden2. Mechanical methods Einefast völlige räumliche Homogenität der Suspension wird durch Rühren der Suspension während des Füllvorganges erreicht. Eine Behandlung der Slurry mit Ultraschall bewirkt die Zerstörung bereits gebildeter Agglomerate und eine Stabilisierung der Slurry.Almost complete spatial homogeneity of the suspension is achieved by stirring the suspension during the filling process. Ultrasonic treatment of the slurry causes destruction of already formed agglomerates and stabilization of the slurry. 2. Vorrichtung nach Punkt !,dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufschrauben der Verwirbelungskammer auf eine zu packende Säule über eine Säulenanschlußmuffe (5) durch eine der Kapillaren Slurry zugeführt wird, während über die andere Lösungsmittel eingespeist wird, wobei die Flüssigkeitsströme derart aufeinanderprallen, daß eine Verwirbelung erfolgt.2. Device according to item!, Characterized in that after screwing the Verwirbelungskammer is fed to a column to be packed via a column connection sleeve (5) through one of the capillaries slurry, while being fed via the other solvent, wherein the liquid streams collide in such a way that a Turbulence takes place. 3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspeisen von Slurry bzw. Lösungsmittel über getrennt Pumpsysteme erfolgt, die einen Druck von 1,0 bis 80MPa erzeugen.3. Device according to item 1 and 2, characterized in that the feeding of slurry or solvent via separate pumping systems, which generate a pressure of 1.0 to 80 MPa. 4. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Slurry bzw. das Lösungsmittel auf Prallbleche treffen.4. Device according to item 1 to 3, characterized in that the supplied slurry or the solvent meet baffles. 5. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Slurry seitlich in die Verwirbelungskammer zugeführt wird, wobei die Anschlußkapillare bis in die Mitte der Verwirbelungskammer führt.5. The device according to item 1 to 3, characterized in that the slurry is fed laterally into the swirling chamber, wherein the connecting capillary leads to the center of the swirling chamber. 6. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß der Vorrichtung der zu packenden Säule über eine Vorsäule erfolgt, die eine Länge von ca. 25 mm aufweist.6. Device according to item 1 to 5, characterized in that the connection of the device of the column to be packed takes place via a precolumn, which has a length of about 25 mm. 7. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Abdichtungen durch PTFE-Formkörper erfolgen.7. Device according to item 1 to 6, characterized in that seals are made by PTFE molding. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Anwendungsgebietfield of use Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Packen von Säulen für die Flüssigkeitschromatographie.The invention relates to a device for packing columns for liquid chromatography. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Die Leistungsfähigkeit jeder flüssigenromatographischen Trennung wird wesentlich bestimmt durch die Qualität der Packung der Trennsäule. Als Packungsmaterial werden vorwiegend Kieselgele, chemisch modifizierte Kieselgele, Aluminiumoxid oder organische Polymere unterschiedlichster Struktur und Funktionalität verwendet, wobei die Verwendung von Kieselgel und chemisch modifiziertem Kieselgel überwiegt. Zwecks Erreichung eines maximalen Trennvermögens des chromatographischen Systems muß das möglichst eng klassierte Füllmaterial als homogene, definierte und reproduzierbare Packung in die Trennsäule gebracht werden.The efficiency of any liquid chromatographic separation is substantially determined by the quality of the packing of the separation column. The packing material used is predominantly silica gels, chemically modified silica gels, aluminum oxide or organic polymers of very different structure and functionality, the use of silica gel and chemically modified silica gel predominating. In order to achieve a maximum separation capacity of the chromatographic system, the filler material classified as closely as possible must be brought into the separation column as a homogeneous, defined and reproducible packing. Es existieren eine Vielzahl beschriebener Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Säulenpackungen mit hohem Trennvermögen. Ziel aller Varianten ist dabei, eine aus dem Trennmaterial mit einem geeigneten flüssigen Medium hergestellte Suspension (Slurry) so zu homogenisieren und zu stabilisieren, daß sowohl eine Aggregation der Teilchen als auch eine Sedimentation während des Füllvorganges minimiert wird.There are a variety of described methods and apparatus for making high separation column packages. The aim of all variants is to homogenize and stabilize a suspension (slurry) prepared from the separating material with a suitable liquid medium in such a way that aggregation of the particles as well as sedimentation during the filling process is minimized. 3. Apparative Möglichkeiten3. Apparative possibilities Es wurde versucht, durch geeignete Anordnung der Säule zum Slurry-Gefäß eine verbesserte Packungsqualität zu erreichen; zu nennen wären z. B. Auf- und Abwärtsfülltechniken.Attempts have been made to achieve improved packing quality by suitable arrangement of the column to the slurry vessel; to call z. B. up and down filling techniques. Alle aufgezählten Varianten beinhalten meist einen oder mehrere Nachteile. Die Lösungsmittel gleicher Dichte wie Kieselgel, meist halogeniert^ Kohlenwasserstoffe, sind hochtoxisch; hochviskose Lösungsmittel bedürfen eines enorm hohen Pumpdruckes (oder einer langen Packzeit mit den Nachteilen Sedimentation und Aggregation) und Zusätze zur Slurry verändern häufig die Charakteristik des Packungsmaterials oder lassen sich nur schwer entfernen. Das Rühren der Slurry führt zu starker mechanischer Beanspruchung der Partikel, so daß diese zerbrechen können oder einfach durch Abrieb die Säulencharakteristik verschlechtert wird. Eine Ultraschallbehandlung während des Packvorganges ist nachteilig, weil sie sich nicht auf das Slurry-Gefäß beschränken läßt und die dichtestmögliche Packung derTeilchen in der Säule verhindert. Unterschiede in der Anordnung von Säule und Slurry-Gefäß brachten keine signifikante Verbesserung der Packungsqualität. Überdurchschnittliches schnelles Packen der Säule (durch druckkonstante Fülltechniken) bewirkt eine zunehmend lockere Packung der zuletzt eingebrachten Partikel, außerdem ist aufgrund der schnellen Schichtung keine dichtestmögliche Packung zu erwarten (Orientierung der Partikel). . . . ; .-:··..·. ^-... .-.-.-'.All enumerated variants usually contain one or more disadvantages. The solvents of the same density as silica gel, mostly halogenated hydrocarbons, are highly toxic; High-viscosity solvents require an enormously high pumping pressure (or a long packing time with the disadvantages of sedimentation and aggregation) and additives to the slurry often change the characteristics of the packing material or are difficult to remove. The agitation of the slurry leads to strong mechanical stress on the particles, so that they can break or simply deteriorated by abrasion, the column characteristic. Ultrasonic treatment during the packaging process is disadvantageous because it does not restrict itself to the slurry vessel and prevents the closest possible packing of the particles in the column. Differences in column and slurry vessel arrangement did not bring significant improvement in package quality. Above-average rapid packing of the column (by pressure-constant filling techniques) causes an increasingly loose packing of the last introduced particles, moreover, due to the rapid layering, no densest possible packing is to be expected (orientation of the particles). , , , ; .-: · · · ... ^ -....-.-.- '. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, eine technisch einfache Vorrichtung anzugeben, mit derflüssigchromatographische Trennsäulen hohen Trennvermögens reproduzierbar hergestellt und mit der die Nachteile bekannter Lösungen überwunden werden können.The aim of the invention is to provide a technically simple device, made with the liquid chromatographic separation columns of high separation capacity reproducible and with which the disadvantages of known solutions can be overcome. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Trennsäulen für die Flüssigkeitschromatographie reproduzierbar mit hoher Qualität zu packen. Dabei sollten die Teilchen nur minimalen zusätzlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt sein, damit ihre vorgegebene Größe und Struktur erhalten bleiben.The invention has for its object to pack separation columns for liquid chromatography reproducible with high quality. The particles should be subjected to only minimal additional mechanical stress, so that their given size and structure are retained. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung dergestalt konstruiert wird, daß in einer Verwirbelungskammer am Kopf der Säule die gepumpte Slurry mit einem zweiten Flüssigkeitsstrom, vorzugsweise bestehend aus Lösungsmittel, vermischt wird. Der Verwirbelungskopf ist zweckmäßig dem jeweiligen Konstruktionsprinzip derTrennsäule anaeDaßt. hat aber DrinziDiell den in Abb. 1 aezeiaten Aufbau.The object is achieved in that a device is constructed such that in a fluidizing chamber at the top of the column, the pumped slurry with a second liquid stream, preferably consisting of solvent, is mixed. The swirling head is expediently adapted to the particular design principle of the separating column. However, DrinziDiell has the structure shown in Fig. 1.
DD27232185A 1985-01-02 1985-01-02 APPARATUS FOR PACKAGING SAEULES FOR FLUID CHROMATOGRAPHY DD233491A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0702231A1 (en) * 1994-09-15 1996-03-20 Hoechst Aktiengesellschaft Device for packing chromatography columns

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0702231A1 (en) * 1994-09-15 1996-03-20 Hoechst Aktiengesellschaft Device for packing chromatography columns

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