DE1079594B - Vorrichtung zur chromatographischen Trennung von in einer Fluessigkeit geloesten Stoffen - Google Patents

Vorrichtung zur chromatographischen Trennung von in einer Fluessigkeit geloesten Stoffen

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DE1079594B
DE1079594B DEL29952A DEL0029952A DE1079594B DE 1079594 B DE1079594 B DE 1079594B DE L29952 A DEL29952 A DE L29952A DE L0029952 A DEL0029952 A DE L0029952A DE 1079594 B DE1079594 B DE 1079594B
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Erik Lennart Hagdahl
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LKB Produkter Fabriks AB
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Description

  • Vorrichtung zur chromatographischen Trennung von in einer Flüssigkeit gelösten Stoffen In der Chromatographie verwendete zylindrische Säulen eines Sorbens sollen überall die gleiche Porox sität aufweisen, damit das Lösungsmittel an allen Stellen eines zu der Strömungsrichtung senkrechten Querschnittes mit der gleichen Geschwindigkeit fließt.
  • Gleiche Porosität ist eine unerläßliche Bedingung dafür, daß das Lösungsmittel beim Fließen eine gerade Front bildet, d. h. ein zu einem gewissen Zeitpunkt an der oberen Oberfläche der Säule des Sorbens aufgegebenes Lösungsmittel zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt an allen Stellen gleichmäßig weit durchgeflossen ist.
  • Die Forderung einer solchen geraden Front bedeutet aber nicht nur, daß die Porosität innerhalb der eigentlichen Säule des Sorbens an allen Stellen eines Querschnittes, der senkrecht zu der Strömungsrichtung steht, gleichmäßig sein muß, sondern auch, daß die Säule des Sorbens sich eng an das umgebende flüssigkeitsdichte Gehäuse anlegen muß, so daß zwischen dem Gehäuse und dem Umfang der Säule keine Zone eines geringeren Durchflußwiderstandes gebildet wird. Das Problem der Verwirklichung eines richtigen Anschlusses zwischen dem Sorbens und dem umgebenden Gehäuse erhält besondere Bedeutung, wenn man für die Sorption Stoffe verwendet, welche unter der Einwirkung gewisser Lösungsmittel quellen. Wenn man sich an die Forderung der geraden Fronten halten wollte, war es bisher nicht möglich, eine Flüssigkeit, die eine starke Quellwirkung auf das Sorbens ausübte, durch eine Flüssigkeit zu verdrängen, welche eine weniger starke Quellwirkung ausübt, da die hierbei eintretende Schrumpfung der Säule des Sorbens dazu führte, daß die Flüssigkeit an der Wandung des Gehäuses schneller hindurchfloß als im Inneren der Säule.
  • Zu den Sorptionsmitteln, welche quellen und schrumpfen, gehören beispielsweise Ionenaustauscher und Papier. Papiersäulen können hergestellt werden aus einem Filterpapierstreifen, der auf einen Kern gewickelt und dann in ein zylindrisches Gehäuse hineingezwängt wird. Sobald nun das Papier naß wird, quillt es nicht völlig umkehrbar, so daß bei dem Verdrängen des Wassers mit Alkohol eine Schrumpfung eintritt, wodurch sich an der Wandung des Gehäuses eine Zone mit einem zu geringen Durchflußwiderstand bildet.
  • Diese Erscheinungen des Quellens und Schrumpfens haben die Wahl der zu verwendenden Lösungsmittel eingeschränkt. Man war bei der Durchführung eines Trennprozesses gezwungen, Lösungsmittel zu verwenden, die im allgemeinen auf das Sorbens die gleiche Quellwirkung ausüben.
  • Diese Nachteile treten nicht auf, wenn man eine Vorrichtung verwendet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen dem festen Mantel und dem Papierzylinder ein elastischer Mantel vorgesehen und an dem festen Mantel eine Öffnung zum Einführen eines Druckmittels zwischen dem festen und dem elastischen Mantel angeordnet ist.
  • Der Druck kann -dabei auch in einem Hohlraum der Säule des Sorbens zur Wirkung kommen. Diese Ausführungsform ist von besonderem Interesse bei solchen Säulen, wo das Sorbens aus einem auf einen Kern gewickelten Papierstreifen besteht. Der Kern selbst kann dann aus einem Rohr bestehen, beispielsweise aus Glas, in dessen Wandungen eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen sind. Rund um dieses Rohr ist ein Kautschukrohr gezogen, und an der Außenseite des letzteren ist eine Hülle aus einem Plast, bzw. Kunststoff, angeordnet. Um diese Hülle wird der Papierstreifen zylindrisch gewickelt, welcher dann in ein starres äußeres Gehäuse eingesetzt wird.
  • Wenn nun das Druckmittel in das Rohrinnere eingeführt wird, dann geht es durch- die Öffnungen in der Rohrwandung hindurch und drückt das Kautschukrohr sowie die Kunststoffhülle gegen die Innenseite des Hohlraums in dem Papierwickel. Da das Papier im- feuchten Zustande-verformbar ist, dehnt sich der zentrale Hohlraum aus und drückt den Papierwickel zusammen, so daß dessen äußerer Umfang an das starre äußere Gehäuse angepreßt wird. Man -erreicht auf diese Weise ein richtiges Anliegen sowohl an der inneren als auch an der äußeren Grenzfläche des Papierwickels, was eine Vorbedingung ist für eine zu verwirklichende gerade Front.
  • Die Anordnung elastischer Rohre in einem durch Quellen sich ausdehnenden oder zusammenziehenden Bett ist an sich bekannt, allerdings in ganz anderem Zusammenhang. Bei der bekannten Vorrichtung sind die elastischen Rohre in einem Bett aus Ionenaustauschermaterial angeordnet und dienen lediglich dazu, die Reibung zwischen den Körnern des Materials beim Schwellen und Schrumpfen derselben zu verhindern. Das hier vorliegende Problem der Isoporosität bzw. der geraden Front, tritt bei einem Ionenaustauscherbett überhaupt nicht auf.
  • Die Erfindung soll nunmehr nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlicher beschrieben werden.
  • Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung, während Fig. 2 eine Modifikation darstellt.
  • Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 bedeutet 1 eine Säule eines Sorbens in der Form eines Streifens Filterpapier, welcher in der Gestalt eines Zylinders um einen Kern 2 aus Metall, Glas oder einem sonstigen Werkstoff, welcher den verwendeten Lösungsmitteln widersteht, gewickelt ist. Der Papierzylinder befindet sich innerhalb eines elastischen Rohres 3 aus einem Kunststoff oder einem sonstigen Werkstoff, der den Lösungsmitteln widersteht, und dieses Rohr 3 wiederum ist von einem Kautschukrohr 4 umgeben.
  • Das Ganze wird in einen Metallzylinder 5 eingesetzt, wobei die beiden Enden des Kautschukrohres an Kegelflächen an der Innenwandung des Metallzylinders 5 befestigt werden, und zwar mittels der Ringe 6 und 9, welche ebenfalls Kegelflächen besitzen und durch die Gewindemuffen 7 und 10 festgehalten werden. Zur Überbrückung des Zwischenraumes zwischen dem Papierzylinder und der Innenwandung des Metallzylinders sind die Gleitringe 8 und 11 angeordnet, die sich mit Kegelflächen an das Kautschukrohr anlegen und durch Reibung an den Dichtungsringen 6 und 9 an Ort und Stelle gehalten werden.
  • Die Flüssigkeit wird oben durch ein Rohr 12 zugeführt und wird unten durch einen Trichter 13 aufgefangen.
  • In der Wandung des Metallzylinders ist eine Öffnung für ein Einlaßrohr 14 für das Druckgas oder für eine unter Druck stehende Flüssigkeit vorgesehen.
  • Vorzugsweise befindet sich dort auch eine Öffnung für ein Manometer 16 zur Anzeige des Druckes in dem Zwischenraum 15 zwischen der Innenwandung des Metallzylinders 5 und der Papiersäule.
  • Wird ein Gas, z. B. Luft oder Stickstoff, durch das Rohr 14 hindurch in den Raum 15 eingeführt und auf konstantem Druck gehalten, dann drückt das Kautschukrohr4 das Rohr 3 an den Umfang des Papierzylinders 1, und zwar mit einem Druck, welcher an jeder Stelle des Umfanges die gleiche Größe besitzt.
  • Dieser Druck ist auch im wesentlichen unabhängig von den Schwankungen in dem Durchmesser des Papierwickels, welche durch das Quellen und Schrumpfen des Papiers unter dem Einfluß der verschiedenen Lösungsmittel zustande kommen, vorausgesetzt, daß das Gasvolumen im Verhältnis zu dem Volumen des Aufquellens reichlich bemessen ist.
  • Damit wird es möglich, bei ein und demselben Trennvorgange abwechselnd beispielsweise Wasser Alkohol und mit Wasser nicht vermischbare organische Lösungsmittel zu verwenden und dabei stets gerade Fronten zu erhalten, trotz der verschiedenen Quellwirkung dieser Lösungsmittel auf das Papier.
  • Das Druckmittel muß in einer solchen Weise zugeführt werden, daß selbst große Schwankungen in dem Durchmesser der Säule des Sorbens keine Druckänderung verursachen. Bei Verwendung eines zusammendrückbaren Mediums, beispielsweise eines Gases, kann das erreicht werden durch die reichliche Bemessung des Gasvolumens im Verhältnis zu dem Volumen des Aufquellens. Man kann auch irgendeinen Manostaten verwenden, um den Druck konstant zu halten. So kann man beispielsweise ein Gas einfach von einem Druckgasbehälter aus zuführen, welcher mit einem Druckminderventil versehen ist, das den gewünschten Druck aufrechterhält. -In der Fig. 1 sind einige wenige Typen der Front der durchfließenden Flüssigkeit dargestellt. Eine gerade Front 17 erhält man der vorliegenden Erfindung zufolge, wenn der-Raum 15 mit einem Gas geeigneten Druckes gefüllt gehalten wird. Bei Fehlen eines solchen Druckes und beim Übergang von einem eine größere Quellung verursachenden auf ein eine geringere Quellung verursachendes Lösungsmittel wird der Durchflußwiderstand sowohl am Außenumfang des Papierzylinders als auch an der Wandung des Kerns 2 zu gering, aus welchem Grunde dann die Front das mit 18 bezeichnete Aussehen annimmt. Wenn andererseits der Druck des Gases in dem Raum 15 zu hoch ansteigt, dann wird der Durchflußwiderstand am Außenumfange des Papierzylinders und neben dem Kern zu groß, aus welchem Grunde die Front das Aussehen gemäß der Linie 19 annimmt.
  • Fig. 2 zeigt eine Modifikation der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein Papierstreifen ist hier zu einem Zylinder 21 auf einem Kern 22 gewickelt, wobei der letztere aus einem Rohr, beispielsweise aus Glas, besteht. Das Rohr ist in der Wandung mit den Öffnungen 23 versehen. Das eine Ende des Rohres ist durch einen Stopfen 27 luftdicht abgeschlossen, während das entgegengesetzte Ende durch einen Stopfen 28 abgeschlossen ist, der mit einem Zuleitungsrohr 29 für Druckluft versehen ist. Das Rohr 22 ist umgeben von einem Kautschukrohr 24, dessen Enden mittels der Klemmringe26 dicht an dem Rohr 22 befestigt werden. Außerhalb des Kautschukrohres ist ein elastisches Rohr 25 angeordnet; dieses letztere besteht aus einem den Lösungsmitteln widerstehenden Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff. Das Ganze befindet sich innerhalb eines starren Gehäuses 30.
  • Wenn ein Gas unter einem geeigneten Druck in das Rohr 22 eingeleitet wird, strömt das Gas durch die Öffnungen 23 und drückt das Kautschukrohr 24 sowie das Rohr 25 an die Innenwandung des Papierzylinders 21. Das Papier ist in einem solchen Ausmaße verformbar, daß der äußere Umfang des Papierzylinders an die Innenwandung des starren Gehäuses 30 gedrückt wird, wodurch erreicht wird, daß die Durchflußgeschwindigkeit in der ganzen Querschnittsfläche die gleiche ist.
  • Bei Verwendung der Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2 beläuft sich der dabei angewandte Druck zweckmäßigerweise auf 0,2 bis 1,0kg/cm2. Bei Verwendung von Papier als Sorbens würde die Papiersäule zu stark verformt werden, wenn der Druck über 2kg/cm2 ansteigt. Bei chromatographischen Adsorptionsanalysen unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit einem Zylinder aus schnell wirkendem Filtrierpapier von 80 mm Durchmesser sowie bei abwechselnder Verwendung von Wasser und Alkohol als Lösungsmitteln wurde es für ratsam befunden, einen Druck von etwa 0,6 kg/cm2 aufrechtzuerhalten.
  • Sollte der Wechsel zwischen anderen Lösungsmitteln andere Drücke erfordern, dann kann man den richtigen Druck leicht in der Weise finden, daß man feststellt, bei welchem Druck eine gerade Front zustande kommt.
  • Die Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2 ermöglichen es auch, den Druck im Verlauf des Trenuvorganges in einfacher Weise zu ändern, falls dies erforderlich werden sollte.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zur chromatographischen Trennung von in einer Flüssigkeit gelösten Stoffen, bestehend aus einem festen Mantel, um den oder innerhalb dessen ein Zylinder aus einem gegebenenfalls auf einen Kern gewickelten Papierstreifen angeordnet ist, sowie Mitteln für die Zu-und Ableitung der Flüssigkeit an den Enden des Zylinders, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem festen Mantel (5, 22) und dem Papierzylinder (1, 21) ein elastischer Mantel (4, 24) vorgesehen und an dem festen Mantel (5, 22) eine Öffnung (14, 23) zum Einführen eines Druckmittels zwischen dem festen und dem elastischen Mantel angeordnet ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 754262.
DEL29952A 1957-03-21 1958-03-17 Vorrichtung zur chromatographischen Trennung von in einer Fluessigkeit geloesten Stoffen Pending DE1079594B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1892526A1 (de) * 2005-05-24 2008-02-27 HellermannTyton Co., Ltd. Säule und kassettensäule unter verwendung davon

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