DE1673011A1

DE1673011A1 - Improvements in chromatographic methods and devices

Info

Publication number: DE1673011A1
Application number: DE19671673011
Authority: DE
Inventors: Dr Hahn Hans Helmut; Victor Prof Dr Pretorius
Original assignee: HAHN HANS HELMUT DR
Current assignee: HAHN HANS HELMUT DR
Priority date: 1966-08-11
Filing date: 1967-08-10
Publication date: 1972-08-10
Also published as: US3522172A; GB1183833A; DE1673011C3; DE1673011B2

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GÜNTHER EGGERT,DIPLOMCHEMIKERPATENT ADVOCATE DR. HANS-GÜNTHER EGGERT, DIPLOMA CHEMIST

5ICOI₁N-LINDENTHAtBETER-KINTGEN-STRASSEa * Iß Tf 3 O 15ICOI ₁ N-LINDENTHAtHETER-KINTGEN-STRASSEa * Iß Tf 3 O 1

Köln, 7. August 1(967 Victor Pretorius und Hans Helmut Hahn, Pretoria/Südafrika Cologne, August 7, 1 (967 Victor Pretorius and Hans Helmut Hahn, Pretoria / South Africa

Vorr i ehtungen.
(Zusatz zu Patent ,.„...,,,«, Patentanmeldung H 59 351 IXb/42 1)Provisions.
(Addition to patent,. "... ,,,", patent application H 59 351 IXb / 42 1)

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen in ohromatographisehen Verfahren und Vorrichtungen, insbesondere eine Weiterbildung der Erfindung gemäss des Hauptpatentes ......... (Patentanmeldung H 59 251 IXb/42 1).The present invention relates to improvements in othromatography Methods and devices, in particular one Further development of the invention according to the main patent ......... (patent application H 59 251 IXb / 42 1).

Die Hauptanmeldung beschreibt ein chromatographisches Trennverfahren durchgeführt in einem Trennrohr, in welchem sich ein zu trennender Stoff;im Stoffaustausch zwischen einer zurückhaltenden Phase, d.h. der stationären Phase in absatzvieiser Arbeitweise, und einer Entwicklerphase, d.h» der bevreglichen Phase in äbsatzweiser Arbeitsweise befindet,dadurch geknnzelehnet, dass die folgenden Bedingungen in Kombination eingehalten werden:The main application describes a chromatographic Separation process carried out in a separation tube in which a substance to be separated; in the exchange of substances between a restrained phase, i.e. the stationary phase in absatzvieiser Way of working, and a development phase, i.e. Phase is in batchwise operation, in that the following conditions are combined be respected:

a) dass ein chromatographisches System verwendet wird, für das die Funktion der theoretischen Bodenhöhe gegen die Gesariit-Relativgeschwincligkeit zwischen den Phasen ein erstes Minimum der Bodenhöhe im Gebiet der laminaren Strömung der Entwieklerphase aufweist, wonach die Bodenhöhe bis zu einem Mazimum bei erheblich höherer Relativgeschwindigkeit ansteigt, die im wesentlichen dem Anfang turbulenter ijtrörnungnbedlrigungen in der Entv/1 ekler phase entspricht;a) that a chromatographic system is used for which is the function of the theoretical floor height versus the Gesariit relative speed between the phases first minimum of the floor height in the area of laminar flow the development phase, after which the floor level up to a maximum at a considerably higher relative speed increases, which are essentially turbulent at the beginning Corresponds to disruption conditions in the development phase;

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b) dass die chromatographische Trennung bei einer höheren Relativgeschwindigkeit als der dem Maximum entsprechenden Geschwindigkeit doch unterhalb der Geschwindigkeit durchgeführt wird, bei welcher der Beitrag zur Bodenhöhe des Massenübertragungswiderstandes in der zurückhaltenden Phase den Beitrag zur Bödenhöhe desMassenübertragungswi-b) that the chromatographic separation at a higher Relative speed than that corresponding to the maximum Speed is carried out below the speed at which the contribution to the ground level of the Mass transfer resistance in the restrained phase the contribution to the floor height of the mass transfer

•'" derstandes in der Kntwicklerphase grössenordnungsinässig überschreitet} und . .• The status in the developer phase is of the order of magnitude exceeds} and. .

c) dass die zurückhaltende Phase entweder ganz stationär ist oder sich linear im Gegenstrom zur Entwicklerphase bewegt oder die.Strömungsgeschwindigkeit so eingestellt wird, dass sich die .zurückhaltende Phase in einem aufgewirbelten Zustand, z.B. Wirbelschichtzustand, befindet, wobei jedoch' die Beweglichkeit der Teilehen jeweils auf einen Bruchteil der Gesamtlänge des rohrförmigen Raumes und einen Längenabschnitt beschränkt wird, der die Grössenordnung des Rohrquerschnittes nicht überschreitet. c) that the restrained phase is either completely stationary or moves linearly in countercurrent to the developer phase or the flow rate is adjusted so that the 'retained phase is in a fluidized state, e.g. fluidized bed state, but where' the mobility of the parts is reduced to a fraction the total length of the tubular space and a length is limited, which does not exceed the order of magnitude of the pipe cross-section.

Auf Grund weiterer Untersuchungen ist es nun möglich, die obengenannten Grundgedanken in einigen Hinsichten ZU₁ erweitern, die in der Hauptpatentanmeldung verwendeten Fachausdrücke zu verbessern bzw. zu berichtigen und zusätzliche Verfahrensbedingungen und Vorrichtungskennzeichen festzulegen, die den Vorteilen des Grundgedankens dienlich sind, ohne dabei vom ursprünglichen Erfindungsgedanken und von der Aufgabenstellung der Hauptpatentanmeldung erheblich abzuweichen.On the basis of further investigations, it is now possible to _{expand the above-mentioned basic ideas in some respects to 1} , to improve or correct the technical terms used in the main patent application and to define additional process conditions and device features that serve the advantages of the basic idea without changing the original Inventive idea and deviate significantly from the task of the main patent application.

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In Vifeiterbildung der Erfindung der Hauptpatentanmeldung ist das chromatographische Trennverfahren geraass der vorliegenden Erfindung nun ganz allgemein dadurch gekennzeichnet, dass die Nettorelativgeschwindigkeit zwischen den Phasen auf einen Wert eingestellt wird, der die Geschwindigkeit überschreitet, bei der Iionvektionsströmungserscheinungen durch einen Wendepunkt im Sinne eines abnehmenden Anstieges in der graphischen Darstellung von Bodenhöhe gegen Geschwindigkeit bemerkbar · werden und dass die chromatographische Trennung bei einer solchen höheren Geschwindigkeit durchgeführt wird.In the embodiment of the invention of the main patent application, the chromatographic separation method is just the present one Invention now generally characterized in that the net relative speed between the phases on a A value is set which exceeds the speed at which ionvection flow phenomena through an inflection point noticeable in the sense of a decreasing rise in the graphical representation of ground height versus speed and that the chromatographic separation is carried out at such a higher rate.

Ggf. insbesondere falls die Trennung unter Wirbelsehichtbe- . dingungen stattfinden soll, wird dabei-wie in der Hauptpatentanmeldung dafür gesorgt, dass jegliche von der ITettorelativbewegung zwischen den Phasen abweichende Beweglichkeit der die fördernde Phase enthaltenden Teilehen auf einen Abschnitt in ITettostrÖrnungsriehtung beschränkt bleiben, der grössenordnungsmassig die ohne eine solche abweichende Bewegung erreichbare Bodenhöhe des Systems nicht überschreitet.If necessary, especially if the separation under vertebral vision. conditions is to take place, as in the main patent application Made sure of any of the itettorelative movement between the phases differing mobility of the parts containing the conveying phase on one section remain limited in the net flow direction, which is of the order of magnitude does not exceed the floor level of the system that can be reached without such a deviating movement.

In der Hauptpatentanmeldung wird als untere Grenze des erfindungsgemass genutzten StrÖmungsgesehwindigkeitsbereiches der "Anfang turbulenter Strömungsbedingungen in der Entwicklerphase·¹ genannt· Hiergegen ist vor allem im Falle der Trennung in ungefüllten Rohren nichts einzuwenden. Im allgemeineren Sinne ist es 4^e4^0ck Y°P streng wissenschaftlichen Standpunkt richtiger, dän Ausdruck "Konvekt ions s t r ömungserseheinungen"In the main patent application, the lower limit of the flow velocity range used according to the invention is the "beginning of turbulent flow conditions in the developer phase · ¹ · There is nothing to be said against this, especially in the case of separation in unfilled tubes. In the more general sense, it is 4 ^e 4 ^0c k Y ° P strictly scientific point of view more correct, danish expression "convection currents"

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zu verwenden, vor allen Dingen im Falle gefüllter Säulen, wo man sich Über den Anfangspunkt der wahren turbulenten Strömung im engsten Sinne streiten könnte.to be used, especially in the case of filled columns, where one could argue about the starting point of the true turbulent flow in the narrowest sense.

Was im Jetzigen Zusammenhang unter "Konvektionsströmungen" zu verstehen ist, wirkt sich hauptsächlich in zweierlei Hinsicht ausi . ·What in the current context under "convection currents" to Understanding has two main effectsi. ·

1. Findet eine drastische Verringerung des Massenübergangs-■ Widerstandes in der Entwicklerphase (fördernden Phase) statt.1. Finds a drastic reduction in mass transfer ■ Resistance in the development phase (promotional phase) takes place.

2· Bewirkt eine zunehmende Intensität der Konvektionsströmungserscheinungen und insbesondere sobald sich diese über die ganze Säulenbreite erstrecken, eine Abflachung des Geschwindigkeitsprofils, wodurch Wandeffekten im allgemeinen und (in gefüllten Systemen) den durch Porengr.össen-Variationen bedingten Abweichungen von der Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit begegnet wird_a 2 Causes an increasing intensity of the convection flow phenomena and, in particular, as soon as these extend over the entire column width, a flattening of the velocity profile, whereby wall effects in general and (in filled systems) the deviations from the average flow velocity caused by pore size variations are countered _a

Zur vorteilhaften Auswertung der Konvektionsströmungserscheinungen braucht deren Vorhandensein sich jedoch nicht unbedingt durch ein ausgeprägtes Maximum in der graphischen Darstellung bemerkbar zu machen. Falls andere Beitrage zur Gesamtbodenhöhe z.B. der zurückhaltenden Phase gross sind, ist u.U. an Stelle eines Maximums lediglich ein Wendepunkt in der Kurve wahrnehmbar, der unter Umständen gar nicht sehr ausgeprägt ist. Trotzdem können sich noch lohnende Vorteile daraus ergeben, die Strömungsgeschwindigkeit über den Wert zu er-For the advantageous evaluation of convection flow phenomena However, their presence does not necessarily have to be reflected in a pronounced maximum in the graphical representation to make noticeable. If other contributions to the total floor height, e.g. of the restrained phase, are large, is under certain circumstances, instead of a maximum, only a turning point in the Perceptible curve, which may not be very pronounced. Even so, there can still be rewarding benefits from it result in determining the flow velocity via the value

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höhen, bei dem die Konvektionsströmungserscheinungen im Überwiegenden Masse die Förderung gelöster Stoffe quer zur Netto-Strömungsrichtung beherrschen, insbesondere, da diese Erscheinungen auch die Leistung von Säulen grösseren Durchmessers zu verbessern neigen, wenn die Strömungswirbel sich über den ganzen Säulenquerschnitt erstrecken. , 'at which the convection flow phenomena predominate Mass the conveyance of dissolved substances across the net flow direction dominate, especially since these phenomena also increase the performance of columns of larger diameter tend to improve when the flow vortices extend over the entire cross-section of the column. , '

Da die Leistung chromatographischer Systeme von nicht weniger als zwanzig Parametern bestimmt wird, ist es kaum möglich, für alle denkbaren Fälle allgemeingültige feste Regeln niederzulegen. Dennoch lassen sich im allgemeinen wenigstens zwei ■ Hauptanwendungsbereiche der Chromatographie unterscheiden: Die analytische Anwendung (die auch zur industriellen Verfahrensüberwachung immer wertvoller wird) und die präparative Anwendung (die sich unter anderem zur Herstellung reiner ©hemikalien und deren Zwischenprodukte eignet). In der analytischen Anwendung spielt die Analysendauer die erste Holle und die präparative Leistung (Durchsatzkapazität) ist wegen der hohen Empfindlichkeit moderner chromatographischer Detektorea verhältnismässig nebensächlich· Die Analysendauer ist der Gesamtbodenhöhe dividiert durch die Geschwindigkeit annähernd , linear proportional, und bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten entspricht ihrerseits die Bodenhöhe dem Produkt der Strömungsgeschwindigkeit und der Summe der Massenübergangswiderstände in den beiden Phasen. Für analytische Zwecke (und in manchen Fällen auch für präparative Zwecke) wird auf Kosten der analytisch nebensächlichen Durchsatzkapazität der Massenübergangs··Since the performance of chromatographic systems is determined by no fewer than twenty parameters, it is hardly possible for to lay down generally applicable fixed rules in all conceivable cases. Nevertheless, in general at least two main areas of application of chromatography can be distinguished: The analytical application (which is also used for industrial process monitoring is becoming more and more valuable) and the preparative Application (which is used, among other things, for the production of pure chemicals and their intermediates are suitable). In the analytical Application plays the analysis time first and the preparative performance (throughput capacity) is because of the high sensitivity of modern chromatographic detectors a relatively irrelevant · The analysis time is the total floor height divided by the velocity approximately, linearly proportional, and at high flow velocities In turn, the height of the floor corresponds to the product of the flow velocity and the sum of the mass transfer resistances in the two phases. For analytical purposes (and in some Cases also for preparative purposes) at the expense of the analytically insignificant throughput capacity of the mass transfer

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Widerstandsbeitrag der zurückhaltenden Phase (in analytischen Systemen, wohl immer eine stationäre Phase) so gering eingestellt, dass die graphische Darstellung der Bodenhöhe gegen die Strömungsgeschwindigkeit mindestens bis zur Bildung einer Stufe herabgesenkt wird, wobei dann die Trennung unter Bedin- gungen durchgeführt wird, die einem Punkt auf der Stufe entsprechen. Resistance contribution of the restrained phase (in analytical Systems, probably always a stationary phase) are set so low that the graphical representation of the ground level against the flow rate is reduced at least up to the formation of a step, in which case the separation is subject to conditions which correspond to a point on the step.

In ungefüllten Rohren oder Säulen ähnlicher Eigenschaften ist es fast immer möglich und in gefüllten Säulen, insbesondere gefüllten Säulen für analytische Zwecke ist es häufig möglich und dann bevorzugt, den Massenübergangswiderstand in der zurückhaltenden Phase unterhalb einer Grenze zu halten, wo die genannte graphische-Dar stellung nach dem? Wendepunkt ein Maximum erreicht, und unter solchen umständen wird die Trennung dann unter Bedingungen durchgeführt, die einem Punkt der Kurve jenseits des Maximums entsprechen·In unfilled pipes or columns of similar properties it is almost always possible, and in filled columns, in particular It is often possible to use filled columns for analytical purposes and then preferred to keep the mass transfer resistance in the restrained phase below a limit where the called graphical representation after the? Turning point a maximum is achieved, and in such circumstances the separation is then carried out under conditions close to one point on the curve beyond the maximum correspond

Für analytische Zwecke ergeben sich besonders günstige Ergebnisse, indem man KapüLaren mit einem Innendurchmesser zwischen 1 mm und 0,2 mm, insbesondere 0,5\mm mitParticularly favorable results are obtained for analytical purposes, by making capules with an inside diameter between 1 mm and 0.2 mm, especially 0.5 \ mm with

Teilchen ftp.lt, von denen alle drei Dimensionen wenigstens annähernd gleich sind, insbesondere mit. kugelförmigen Perlen, und die einen Durchmesser zwischen 2/3 und 1/5 des KaplILaren-Innendurchmessers besitzen und eine als stationäre Phase ausgebildete Oberfläche bzw. damit beschichtete Oberfläche besitzen und man.die Trennung in einem solchen System durchführt, insbesondere,Particle ftp.lt, from which all three dimensions are at least approximately the same, especially with. spherical pearls, and one diameter between 2/3 and 1/5 of the inner diameter of the capillary have and have a surface designed as a stationary phase or surface coated therewith and man.die Performs separation in such a system, in particular,

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indem die fördernde Phase mit einer Geschwindigkeit hindurchgeführt wird, die mindestens so hoch ist wie der erfindungsgemäss festgelegte Mindestwert.by passing the promotional phase at a speed which is at least as high as that according to the invention specified minimum value.

Derart gefüllte und eine stationäre Phase enthaltende Trennsäulen fallen auch in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.Separating columns filled in this way and containing a stationary phase also fall within the scope of the present invention.

Solche Säulen besitzen sowohl einige der günstigsten Eigenschaften off ener Kapillar säulen als auch eine erheblich verbesserte Kapazität, sowie die Eigenschaft, dass die erfindungsgemass günstigen Konvektionsströmungserscheinungen bei einer erheblich geringeren Strömungsgeschwindigkeit auftreten· Biese Säulen eignen sich auch sehr gut zur Verwendung mit flüssiger stationärer Phase vorausgesetzt, dass Massnahmen zur Begegnung einer besonders ernsten Ursache des Massenübergangswiderstandes in der stationären Phase getroffen werden, nämlich der Neigung von Flüssigkeiten sich bevorzugt im keilförmigen Berührungsbereich zwischen angrenzenden Teilchen bzw. zwischen den Teilchen und der Rohrwandung anzusammeln. Dies lässt sich z.B. durch Verwendung von Teilchen mit einer porösen Oberflächenbeschaffenheit, z.B. mit in an sich bekannter Weise graphitbeschichteten Teilchen erreichen oder aber auch dadurch, dass die keilförmigen Zwischenräume in den Berührungsbereichen mit einer beliebigen, mit de» chromatographischen System vertrag- · liehen festen Kittmasse gefüllt werden, z.B. durch Vereinterung der Teilchen selbst oder durch Anbringung eines entsprechenden Kunststoffes, z.B. Epoxydharz oder, falls die PerlenSuch pillars both possess some of the most favorable properties open ener capillary columns as well as a significantly improved capacity, as well as the property that the invention favorable convection flow phenomena with a significantly lower flow velocity occur · piping Columns are also very suitable for use with liquid stationary phase provided that there are measures to meet them a particularly serious cause of the mass transfer resistance in the stationary phase, namely the slope of liquids is preferably in the wedge-shaped contact area between adjacent particles or between the particles and to accumulate the pipe wall. This can be done, for example, by using particles with a porous surface finish, e.g. with graphite-coated in a manner known per se Achieve particles or else by the fact that the wedge-shaped spaces in the contact areas with any, with de »chromatographic system contract- · Lent solid cement mass can be filled, e.g. by sintering the particles themselves or by attaching a corresponding Plastic, e.g. epoxy resin or, if the pearls

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oder dergl. aus Metall bestehen (z.B. Kupfer) dadurch, dass die Perlen und vorzugsweise auch das Rohrinnere zunächst verzinnt werden und dass die gefüllte Säule dann soweit erhizt wird, dass die Teilchen im Berührungsbereich miteinander verlötet werden, in* gefüllten Systemen hangt die günstigste Schichtäij&Eeiit in der zurückhaltenden Phase von der Grosse der festen Teile der Füllung ab, d.h. bei den in bekannter Weise mit losen Teilchen gefüllten Säulen von der Teilchengrösse. Es hat sich nun gezeigt, dass beispielsweise im Falle der präparat!- ™ ven Chromatographie, insbesondere der Gaschromatographie, sich ein günstiges Verhältnis von Strömungsgeschwindigkeit zur optimalen praktisch erreichbaren Schichtdicke mit massigem Druckgefälle durch die Füllung erreichen lässt, wenn die Füllkörper ungewöhnlich gross, insbesondere vorzugsweise grosser als 3 mm, vorzugsweise grosser als 5 mm, insbesondere zwischenor the like. consist of metal (e.g. copper) in that the pearls and preferably also the inside of the tube are first tinned and that the filled column is then heated to such an extent that the particles in the contact area are soldered together, in filled systems the cheapest layer depends in the restrained phase on the size of the solid parts of the filling, ie on the particle size of the columns filled in a known manner with loose particles. It has now been shown that, for example in the case of preparative chromatography, in particular gas chromatography, a favorable ratio of flow rate to the optimum practically achievable layer thickness with a moderate pressure gradient through the filling can be achieved if the packing is unusually large, particularly preferably larger than 3 mm, preferably larger than 5 mm, in particular between

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- 5 mn und 5 cm im Durchmesser, beispielsweise zwischen 7 mm und 20 mm im Durchmesser betragen.- 5 mm and 5 cm in diameter, for example between 7 mm and 20 mm in diameter.

Auch hier ergeben sich wieder besondere Vorteile im erfiridungsgemässen Sinne, wenn der Rohrinnendurchmesser .zwischen 1»5 und 5 χ die Grosse des Füllkörperdurchmessers besitzt und auf alle Fälle grosser als 5 mm ist. Bei näherer Überlegung lässt sich natürlich das Druckge'falle in solchen Säulen in erster Linie auf die von den grossen Füllkörpern selbst gehildeten Versperrungen zurückführen, und es ergibt sich ferner ein verhältnismässig ungünstiges Verhältnis zwischen dem Füllkörpervolumen und der als Auflagefläche für die zurück-Here, too, arise again special advantages erfiridungsgemässen sense when the pipe inner diameter .Between 1 "5 and 5 χ the size of the Füllkörperdurchmessers owns and is in any case larger than 5 mm. On closer consideration, the pressure drop in such columns can of course primarily be traced back to the blockages formed by the large fillers themselves, and there is also a relatively unfavorable ratio between the filler volume and the support surface for the back

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haltende Phase verfügbaren Gesamtoberflache. Mit Füllkörpern der soeben beschriebenen Grosse wird es nun gemäss einer Weiterbildung der Erfindung durchaus möglich, Füllkörper zu verwenden, die eine wesentlich grössere verfügbare Oberfläche, bzw. einen geringeren undurchlässigen Querschnittes, besitzen als massive kugelförmige Teilchen des gleichen durchschnittlichen Durchmessers. Es wird somit vorgeschlagen Raschig-Einge, Sattel-Füllkörper und ähnliche Füllkörper mit offener Struktur im obengenannten Körnungsbereich zur Füllung chromatographischer Säulen in der an sieh bereits für Destillationssäulen bekannten Weise zu verwenden und die chromatographische Trennung mit einer zurückhaltenden Phase durchzuführen, - :. . die von solchen Füllkörpern getragen wird.holding phase available total surface. With fillers of the size just described, it is now quite possible, according to a further development of the invention, to use fillers which have a much larger available surface or a smaller impermeable cross section than massive spherical particles of the same average diameter. It is therefore proposed to use Raschig-einge, saddle-fillers and similar fillers with an open structure in the above-mentioned grain size range for filling chromatographic columns in the manner already known for distillation columns and to carry out the chromatographic separation with a restrained phase, - :. . which is supported by such packing.

Als noch eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens fjir Systeme, in denen die Hohlräume zwischen den FüllkSrpern wesentlich grosser sind als der Höchstwert der Schichtdicke, der sich stationär auf der Füllkörperoberfläche festhalten lässt, insbesondere bei Verwendung einer flüssigen zurückhaltenden Phase, ergibt sich nun auch die Möglichkeit,eine solche zurückhaltende Phase kontinuierlich auf das Oberende der Säule oder dergleichen mit einer Geschwindigkeit aufzutragen, bei der sich eineständig unter Schwerkraftwirkung naoh unten, über die Füllkörperoberfläche fliessende Schicht zurückhaltender Phase ergibt. Dabei kann die Entwicklerphase in der gleichen Richtung wie die zurückhaltende Phase aberAs a further development of the inventive concept for systems, in which the voids between the filling bodies are essential are greater than the maximum value of the layer thickness, which hold on to the surface of the packing in a stationary manner lets, especially when using a liquid retaining phase, there is now also the possibility of a to continuously apply such retentive phase to the top of the column or the like at a rate in which one constantly naoh under the effect of gravity below, more restrained layer flowing over the filler surface Phase results. The development phase can go in the same direction as the restrained phase though

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mit höherer Geschwindigkeit durch die Füllung fliessend strömen gelassen werden, wodurch, die absatzweise chromatographische Entwicklung mit einer entsprechend erhöhten Schichtdicke. ermöglicht wird. Vorzugsweise findet jedoch die chromatographische Entwicklung im Gegenstrom zur Fliessrichtung der zu-be allowed to flow smoothly through the filling at a higher speed, whereby the intermittent chromatographic Development with a correspondingly increased layer thickness. is made possible. Preferably, however, the chromatographic development takes place in countercurrent to the direction of flow of the

zu rückhaltenden Phase statt und wird das/ chromatographierfende Stoffgemisch kontinuierlich an einer Stelle eingeführt, die zwischen dem Einfuhrort der .zurückhaltenden Phase und dem Einfuhrort der Entwickler phase liegt, woraus sich eine kontinuierliche chromatographische Trennung ergibt·to be retained phase and becomes the / chromatographierfende Mixture of substances continuously introduced at a point between the point of import of the .retained phase and the point of import the developer phase is, from which a continuous chromatographic separation gives

Um nun wieder auf die Chromatographie in gefüllten Säulen im allgemeineren zurückzukehren gibt es Fälle, wo sich die Entwicklung des Chromatogramras technisch oder wirtschaftlich nicht bei einer Strömungsgeschwindigkeit durchführen lässt, die hoch genug zur Erreiphung der Konvektionsströpungserscheinungen ist. Unter solchen Umständen sieht die Erfindung den Einbau von Prall-Flächen in der Füllung quer zur Btpömungsrlchtung der Entwicklerphase, vor, wobei jede Prallfläche mehrfach und im wesentlichen gleichmassig Ober den ganzen Querschnitt verteilt gelocht ist und: sowohl die Lochungen alsIn order to go back to the chromatography in filled columns in the more general return there are cases where the development of the Chromatogramras technically or economically not can perform at a flow rate that is high is enough to achieve the symptoms of convection. In such circumstances the invention envisions the incorporation of Impact surfaces in the filling transverse to the flow direction of the Developer phase, with each baffle multiple and im substantially evenly distributed over the entire cross-section is perforated and: both the perforations as

auch die Zwischenräume zwischen den Löchern erheblich, also um ein Vielfaches, grosser sind als die Grosse der festen Teile der Füllung, z.B. der Füllkörper.·the gaps between the holes are also considerable, i.e. many times over, are larger than the size of the solid parts of the filling, e.g. the packing.

Des weiteren sind in der bevorzugten Ausführung die Lochungen aufeinanderfolgender Prall-Flächen gegeneinander versetzt an-The perforations are also in the preferred embodiment successive impact surfaces offset from one another

geordnet, d.h. in axialer Richtung. Mit dieser Mass nähme wirdordered, i.e. in the axial direction. With this measure we would take

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wiederum bezweckt, die Entwicklerphase wiederholt zur Wirbelbildung und Strömung quer zur Netto-Strömungsrichtung zu zwingen und dadurch das Gesamtströmungsprofil in der Vorrichtung abzuflachen. Dadurch, und insbesondere im Falle von Säulen grossen Durchmessers, z.B. Säulen mit mehr als 10 em, vorzugsweise mehr als 20 cm Innendurchmesser erreicht man günstigere Quervermischungswirküngen als bei der Verwendung aufeinanderfolgender Quereinbauten, bei denen die strömende Phase abwechselt durch eine einzige mittig gelegene Lochung und dann wieder nur durch eine an der Wandung gelegene Durchführung geführt wird und umgekehrt, und wo die Eohrfüllung in sämtlichen Zwischenräumen zwischen den Prallplatten vorliegt.Again, the purpose of the developer phase is to repeat the vortex formation and to force flow across the net flow direction and thereby flattening the overall flow profile in the device. As a result, and especially in the case of large columns Diameter, e.g. columns of more than 10 em, preferably more More favorable cross-mixing effects are achieved with an inner diameter of more than 20 cm than when using successive transverse installations in which the flowing phase alternates through a single centrally located perforation and then again only through a passage located on the wall and vice versa, and where the ear fill is present in all spaces between the baffle plates.

In der Hauptpatentanmeldung wird die Chromatographie in ungefüllten Rohren ziemlich eingehend behandelt· Ss hat sich nun ferner herausgestellt,, dass das an sich günstigste Verhältnis zwischen der wirksamen Schichtdicke der zurückhaltenden Phase und dem Rohr-Halbmesser zwischen 0,1 und 0,01 beträgt, insbesondere für präparative Zwecke. In durchschnittlichen Fällen betragt jedoch der Höchstwert der erreichbaren stabilen Filmdicke etwa 10""3 cm, woraus sich dann für die optimale Schichtdicke ein Höchstwert des Rohrhalbmessers von zwischen 10"¹ undIn the main patent application, the chromatography in unfilled tubes is dealt with fairly thoroughly. It has now also been found that the most favorable ratio between the effective layer thickness of the retaining phase and the tube radius is between 0.1 and 0.01, in particular for preparative purposes. In average cases, however, the maximum value of the achievable stable film thickness is about 10 "" 3 cm, which then results in a maximum value of the pipe radius of between 10 " ¹ and for the optimal layer thickness

-2
10 cm ergibt. Diese praktischen Grenzen sollen nun erfindungsgemäss in verschiedenster Weise überwunden werden. Hierzu wird vorgeschlagen, für offene Rohre Rohrwandungen zu verwenden mit einer haarigen bzw. samtartigen Innenflächentextur, um dadurch die Festhaltung einer dickeren stabilen Schicht zu ermöglichen.-2
10 cm results. According to the invention, these practical limits are now to be overcome in the most varied of ways. For this purpose, it is proposed to use pipe walls with a hairy or velvety inner surface texture for open pipes in order to enable a thicker stable layer to be retained.

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Gemass einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens werden ferner in ungefüllten Säulen Querrippen bzw. Quereinbauten vorgesehen, die nicht nur die lineare Strömungsgeschwindigkeit verringern, bei der die Konvektionserscheinungen wirksam werden, sondern die ausserdem dazu dienen können, eine grössere Schichtdicke an zurückhaltender Phase festzuhalten, beispielsweise indem die Einbauten als flache Schalen vorliegen, vorzugsweise kombiniert mit Ablenkeinbauten zur Führung der Entwicklerphase über die auf den Schalen befindliche zurückhaltende Phasenschicht. Dies lasst sich z.B. dadurch verwirklichen, dass aufeinanderfolgende Schalen, z.B. in der bereits weiter oben für gefüllte Säulen beschriebenen Weise gegeneinander versetzt sind.According to a further development of the inventive concept, transverse ribs or transverse fixtures provided in unfilled columns, which not only reduce the linear flow velocity, in which the convection phenomena take effect, but which can also serve to provide a greater layer thickness reticent phase, for example by the Internals are present as shallow shells, preferably combined with baffles to guide the development phase through the restrained phase layer located on the shells. This can be achieved, for example, by sequential Bowls, e.g. in the one above for filled columns described way are offset from one another.

Das vielter oben im Zusammenhang mit verhältnismässig grossen Füllkörpern beschriebene Prinzip um dickere Schichten der zurückhaltenden Phase als sonst üblich allmählich unter Schwerkraftwirkung fHessen zu lassen, lässt sich auch auf die in der oben beschriebenen Weise abgeänderten ungefüllten Rohre anwenden. Sofern solche Rohre mit quergerichteten Einbauten versehen sind, so können diese entsprechend geneigt sein, um das allmähliche Abwärtsfliessen einer verhältnismässig dicken Flüssigkeitsschicht der zurückhaltenden Phase über die Einbauten und von einer Einbaute zur nächsten in Säulenabwärtsrichtung zu fördern. Um die zurückhaltende Phasenschicht bezügl. der Trägerfläche fliessen zu lassen, kann ausser von der Schwerkraft auch von Zentrifugalkräften Gebrauch gemacht werden, z.B. durch Ver-Much more above in connection with relatively large ones Packing bodies described principle to thicker layers of the restrained phase than otherwise usual gradually under the action of gravity Letting fHessen can also be applied to the unfilled pipes modified in the manner described above. Provided such pipes are provided with transversely directed internals are, they can be inclined accordingly to avoid the gradual downward flow of a relatively thick layer of liquid the restrained phase via the internals and from one internals to the next in the downward direction of the column support financially. To the restrained phase layer bezügl. the support surface to let flow, besides gravity, can also be made use of centrifugal forces, e.g. by

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Wendung schnell sich drehender Scheiben als Einbauten.Turning fast rotating disks as built-in components.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, naher erläutert werden. Es stellen dar:In the following, the invention is based on exemplary embodiments, with reference to the drawings, explained in more detail will. They represent:

Fig. 1 Eine schematische graphische Darstellung des Verhältnisses der reduzierten Bodenhöhe zur Strömungsgeschwindigkeit für die Flüssigkeits- und Gaschromatographie in gefüllten und ungefüllten Säulen;,Figure 1 is a schematic diagram of the relationship the reduced floor height to the flow velocity for liquid and gas chromatography in filled and unfilled columns ;,

Fig. 2-5 im senkrechten Längsschnitt verschiedener Ausführungen ungefüllter chromatographischer Säulen, die zur Beschickung mit erhöhten Schichtdicken der zurückhaltenden Phase und zur Förderung von Konvektionsströmungserscheinungen bei geringeren Strömungsgeschwindigkeiten eingerichtet sindjFig. 2-5 in vertical longitudinal section of various designs unfilled chromatographic columns that are used for loading with increased layer thicknesses of the restrained Phase and to promote convection flow phenomena are set up at lower flow velocities j

Fig. 6-8 Ansichten wie in Fig. 2-5 von Weiterbildungen des gleichen Gedankens mit einer sich bewegenden Schicht6-8 are views as in FIGS. 2-5 of further developments of the same idea with a moving layer

für der zurüokhaltenden Phase, z»B/die kontinuierlichefor the retarding phase, eg / the continuous

Chromatographiej und ■ ™Chromatographyj and ■ ™

Fig. 9 -12 ähnliche Ansichten verbesserter Ausführungen er- findungsgemäss .."·.-. ■■-. ν gefüllter Säulen.9-12 similar views of improved embodiments according to the invention ... "· .-. ■■ -. Ν of filled columns.

Gemäss Fig. 1 stellt die Ordinate" die reduzierte Bödenhöhe h dar. Diese ist ein bequemer dimensionsloser Parameter und entspricht der tatsächlichen Bodenhöhe dividiert durch den Füllkörperdurchmesser dp für gefüllte Säulen oder den Rohrhalbmesser r für ungefüllte ßohre. Die Abszisse stellt die Strömungsgeschwindigkeit dar, ausgedrückt als eine Art ReynoldscheAccording to FIG. 1, the ordinate "represents the reduced floor height h This is a convenient dimensionless parameter and corresponds to the actual floor height divided by the packing diameter dp for filled columns or the tube radius r for unfilled tubes. The abscissa represents the flow velocity expressed as a kind of Reynoldian

BAD ORIGINAL·BATH ORIGINAL

Zahl Re, nämlich dem Produkt des Teilchendurchmessers (bzw', des ΐ Rohrdurchmessers) und der linearen Strömungsgeschwindigkeit geteilt durch die kinematische Viskosität.Number Re, namely the product of the particle diameter (or ', of the ΐ Pipe diameter) and the linear flow velocity divided by the kinematic viscosity.

Die. Kurve A stellt die typische Kurvenform für die Flüssigkeitsoder GasChromatographie in offenen Rohren dar. Weder in der Abszisse noch der Ordinate sind Grossen eingetragen, da die ge- . nauen Lagen der Punkte der Kurven sehr weitgehend von vielen Parametern abhängen, deren Besprechung im jetzigen Zusammenhang überflüssig ist. Fig. 1 soll lediglich gewisse gemeinsame Tendenzen der verschiedensten chromatographischen Systeme andeuten, wobei jedoch die Einzelheiten erheblichen Schwankungen unterliegen. Beide. Kurven besitzen ein Minimum a weit im unteren GeschwindigkeitsbereicJa, wo in beiden Fallen die Strömungsform typisch laminar ist. Der bisher übliche Betriebsbereich entspricht annähernd der Umgebung dieses Minimums·The. Curve A represents the typical curve shape for liquid or gas chromatography in open tubes. Neither in the The abscissa and the ordinate are large, since the ge. The exact positions of the points of the curves depend to a large extent on many parameters, which are discussed in the present context is superfluous. Figure 1 is merely intended to provide certain common tendencies indicate the most varied of chromatographic systems, but the details are subject to considerable fluctuations. Both. Curves have a minimum a far in the lower speed range Yes, where in both cases the flow form is typically laminar. The previously usual operating range corresponds to approximately the vicinity of this minimum

Von dort aus steigt Kurve A bis ein ausgesprochenes und ziemlich plötzliches Maximum bei b erreicht wird. Je nach den Einzelheiten des Systems kann es vor dem Maximum b noch einen mehr oder weniger ausgeprägten Wendepunkt nach unten geben. Sonst aber fallen der Wendepunkt und das Maximum b praktisch zusammen. Der erfindungsgemässe Betriebsbereich liegt auf der rechten. Seite des Wendepunktes, also im vorliegenden Falle rechts von Punkt b, von wo aus die Kurve zunächst ziemlich steil abfällt und dann allmählich flacher wird. D.h. also, dass nach Erreichen einer gewissen Geschwindigkeit keine weitere Bodenhöhenerniedrigung durch Konvektionsströmungserscheinungen zu erreichen ist.From there curve A rises until a pronounced and rather sudden maximum is reached at b. Depending on the details of the system there may be a more or less pronounced turning point downwards before the maximum b. But otherwise the turning point and the maximum b practically coincide. The operating range according to the invention is on the right. page of the turning point, i.e. in the present case to the right of Point b, from where the curve drops off rather steeply at first and then gradually flattens out. That means that after reaching At a certain speed, no further lowering of the ground level can be achieved by convection flow phenomena.

- 15 -20983370838- 15 -20983370838

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

, "■■■·., "■■■ ·.

Vielmehr können andere BodenhÖhenbeiträge dazu fuhren, dass die Kürve^wieder zu steigen anfängt· Solange die Bodenhöhenkurve nicht zu steil ansteigt, ergibt eine Geschwindigkeitszunahme immer noch eine Kürzung der Analysendauer, die ja der Bodenhöhe direkt proportional und der Geschwindigkeit umgekehrt •proportional ist. Wirtschaftliche' und technische Erwägungen setzen Jedoch der Gesehwindigkeitserhöhung eine praktische Grenze. Besonders für analytische Zwecke ist es möglich," den Massenübergangswiderstand in der zurückhaltenden Phase sehr gering einzuhalten, was mit sich bringt, dass die Kurve dann sehr weitgehend die idealisierte Form annimmt.Rather, other ground height contributions can lead to the curve ^ begins to rise again · as long as the ground level curve does not rise too steeply, an increase in speed still results in a reduction in the analysis time, which is the case with the • Ground height is directly proportional and inversely proportional to speed. Economic and technical considerations However, the speed increase is a practical one Border. For analytical purposes in particular, it is possible to use "den Mass transfer resistance must be kept very low in the restrained phase, which means that the curve is then very low largely assumes the idealized form.

Die Kurve B stellt in etwas verallgemeinerter Form den entsprechenden Kurvenzug für die Flüssigkeits- oder GasChromatographie in in üblicher Yieise gefüllten Säulen dar. Die Ausdrücke "gefüllte Säule" bzw. "Füllung" werden in diesem Zusammenhang im breiteren Sinne verwendet und umfassen nicht nur aus teilchen-Curve B represents the corresponding in a somewhat generalized form Curve for liquid or gas chromatography in columns filled in the usual yieise. The terms "filled Column "or" filling "are used in this context in a broader sense and do not only include particulate

förmigem Material bestehende Füllungen, sondern auch in sich zusammenhängende poröse Füllungen, z.B. Füllungen mit einer Schaumstruktur, die den Gegenstand der Patentanmeldung Nr. P 40919 IVa/12d bilden.shaped material, but also in itself contiguous porous fillings, e.g. fillings with a Foam structure, which form the subject of patent application No. P 40919 IVa / 12d.

Die Kurve B hat bei c einen Wendepunkt, der dem Wirksamwerden der Konvektionsströmungserscheinungen entspricht und somit der unteren Grenze des Geschwindigkeitsbereiches für die Durchführung des erfindungsgemassen Verfahrens. Solange der Massenübergangswiderstand in der zurückhaltenden Phase"genügend ge-Curve B has a turning point at c, which is the point at which it becomes effective corresponds to the convection flow phenomena and thus the lower limit of the speed range for the implementation of the method according to the invention. As long as the mass transfer resistance in the restrained phase is "sufficiently

- 16 -209833/0838- 16 -209833/0838

ring gehalten wird, bildet der Kurvenzug B nach Punkt c eine ausgeprägte Stufe, die dann dem bevorzugten Bedingungenbereich zur Durchführung der Verfahrens entspricht,oder die Kurve erreicht sogar in der abgebildeten Yieise ein recht ausgeprägtes Maximum bei d. Das Verfahren wird dann vorzugsweise unter Bedingungen durchgeführt, die dem Kurvenabschnitt auf der rechten Seite des Punktes d entsprechen.ring is held, the curve B to point c forms a pronounced stage, which then corresponds to the preferred range of conditions for carrying out the process, or reaches the curve even in the Yieise shown, a very pronounced one Maximum at d. The method is then preferably carried out under conditions similar to the curve segment on the right Side of point d.

Der Massenübergangswiderstand der zurückhaltenden Phase lässt sich durch günstige Texturen der Trägeroberfläche für die zurückhaltende Phase, insbesondere durch Vermeidung totlaufender Poren und ahnlicher zur Eirifangung von Probenresten neigender Oberfläehenerseheinungen und ferner dadurch einschränken, dass die Schichtdicke der zurückhaltenden Phase (insbesondere im Falle flüssiger oder geiförmiger zurückhaltender Phasen) innerhalb, voraus bestimmbar er Grenzen gehalten wird.The mass transfer resistance of the restrained phase leaves favorable textures of the carrier surface for the restrained Phase, in particular by avoiding dead pores and the like, which tend to trap sample residues Surface vision and also limit the fact that the layer thickness of the restrained phase (in particular in the case of liquid or geiform retaining phases) within, predeterminable limits it is kept.

Die Verwendung der weiter unten unter Bezugnahme auf die übrigen Abbildungen beschriebenen Systeme, insbesondere derer gemäss Fig. 3-12, ergibt im Allgemeinen eine Verschiebung des Wendepunktes bzw. des Maximums nach links. Gewisse, unter Bezugnahme auf Fig. 10 und 11 beschriebene Kennzeichen haben ausserdem die Wirkung, den Massenübergangswiderstand in der zurückhaltenden Phase zu verringern, während zusätzlich die übrigen Kennzeichen gemäss Fig. 10 - 12 dazu neigen, einen Kurvenzug zu ergeben, der im Allgemeinen zu einer Form zwischen den Formen der Kurven A und B neigen wird.The use of the systems described below with reference to the other figures, in particular those according to Fig. 3-12, generally results in a shift of the Turning point or the maximum to the left. Have certain characteristics described with reference to Figs also the effect of reducing the mass transfer resistance in the restrained phase, while additionally the other characteristics according to FIGS. 10-12 tend to form a curve which will generally tend to be of a shape between the shapes of curves A and B.

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Gemäss Fig. 2 besitzt die Innenseite der Säulenwandung 1 einer offenen Rohrsäule eine haarige bzw, samtartige Schicht 2, die dazu dient, eine Schicht 3 einer flüssigen oder gelartigen zurückhältenden Phase festzuhalten. Dadurch lassen sich die Schichtfesthalteeigenschaften von Kapillar säulen verbessern· Solche Haare lassen sich beispielsweise in Kupferrohren oder Rohren mit einer Kupferinnenfläche durch Oxydation unter stark alkalischen Bedingungen in an sich bekannter Weise mit einem Oxydiermittel wie Natriumchlorit, vorzugsweise in Gegenwart von Zyanidionen herstellen. Man bezweckt dadurch eine Erhöhung der Kapazität offener rohrförmig©* Säulen, natürlich ohne den Höchstwert der Schichtdicke zu überschreiten, oberhalb dessen der Massenübargangswiderstand in der zurückhaltenden Phase die Vorteile des Betriebes bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten wieder zunichte macht.According to FIG. 2, the inside of the column wall 1 has one open tubular column a hairy or, respectively, velvety layer 2, which is used to create a layer 3 of a liquid or gel-like restrained phase. This allows the Improve the film retention properties of capillary columns Such hair can be found in copper pipes or pipes with a copper inner surface by oxidation under strong alkaline conditions in a manner known per se with an oxidizing agent such as sodium chlorite, preferably in the presence of cyanide ions. The aim is to increase the capacity of open tubular © * columns, of course without the To exceed the maximum value of the layer thickness, above which the mass transition resistance in the restrained phase The advantages of operating at high flow velocities are null and void.

Ge.näss Fig. 3 sind an den,einen Säulenraum vorzugsweise recht-* eckigen oder quadratischen Querschnittes umschreibenden Säulen-Tiandungen .4.. quergerichtete Ablenk- bzw. Umlenkeinrichtungen vorgesehen, die als waagerechte Schalen Jf ausgebildet und gegeneinander versetzt so angeordnet sind, dass si© den Strom der Sntwicklerphase über die gesamte Oberfläch© der Ablenk- bgw. Umlenkeinrichtung hin- und herleiten und wobei die* Schalen jeweils mit einer bestimmten Schichtdicke an zurückhaltender Phase gefüllt sind. Die Strömungsgeschwindigkeit wird auf ©inen Wert eingestellt, bei dem die Konvektionsströmungsersch©inung©nAccording to Fig. 3, a pillar room is preferably on the right * angular or square cross-section circumscribing pillars .4 .. transversely directed deflection or deflection devices are provided, which are designed as horizontal shells Jf and against each other are arranged offset so that the flow of the developer phase over the entire surface © of the deflection bgw. Deflecting device to and fro and the * shells respectively are filled with a certain layer thickness of restrained phase. The flow rate is increased to © inen The value is set at which the convection flow shock © n

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BATH ORIGINAL

(Wirbel) sich über den gesamten Rohrquerschnitt erstrecken und unterhalb einer Grenze oberhalb derer der berechnete Massenübergangswiderstand in der zurückhaltenden Phase den der mobilen Phase überschreitet.(Vortices) extend over the entire pipe cross-section and below a limit above which the calculated mass transfer resistance in the restrained phase is that of the mobile Phase exceeds.

Gemäss Fig. 4 besitzt die ungefüllte Säule 6 ringförmige Um- . lenkbleche 7> die sich ringsherum mit der Säulenwandung in Berührung befinden und jeweils in der Mitte ein loch besitzen "und dazwischen jeweils schalenförmige Umlenkbleche solcher Grosse, dass ringsherum zwischen der Schale und der Säulenwandung ein ringförmiger Durchgang freibleibt. Die Strömungsrichtung der Bntwicklerphase wird mittels des Pfeiles angedeutet. Die zurückhaltende Phase kann auf beide Umlenkblecharten aufgetragen werden. Gemäss der bevorzugten Ausführung befindet sich die ' -According to FIG. 4, the unfilled column 6 has an annular circumference. baffles 7> which are in contact with the wall of the column all around and each have a hole in the middle "and in between each shell-shaped baffles of such size, that an annular passage remains free all around between the shell and the column wall. The direction of flow of the The development phase is indicated by the arrow. The reserved Phase can be applied to both types of baffles. According to the preferred embodiment, the '-

zurückhaltende Phase jedoch lediglich auf der Oberseite der j schalenförißigen Bleche 8, um dadurch die Vorteile gemäss der ^; Patentanmeldung Wr, H 593^1 IXb/42 1 zu erreichen, ■restrained phase, however, only on the upper side of the shell-shaped sheets 8, in order to thereby benefit from the advantages according to the ^; To achieve patent application Wr, H 593 ^ 1 IXb / 42 1, ■

Gemäss Fig. 5 besitzt die Säule 9 die in enger Aufeinanderfolge waagerecht quer über den ganzen Säulenquerschnitt erstrekkende Um- bzw. Ablenkflächen 1O₉ die jeweils vielfältig mit Löchern 11 versehen sind* Diese sind in aufeinanderfolgenden Blechen gegeneinander in der gezeigten Weise versetzt· Jedes Loch 11 besitzt einen nach oben gerichteten gehobenen Band 12, der das Abfliessen der die Oberseite des Bleches bedeckenden zurückhaltenden Phase verhindert. Die Strömungsrichtung der Entwicklerphase wird wiederum durch die Pfeilrichtung angedeutet.According to Fig. 5, the column 9 has the redirecting or deflecting surfaces 10 _9, which extend in close succession horizontally across the entire column cross-section and which are each provided with various holes 11 * These are offset from one another in the manner shown in successive sheets has an upwardly raised band 12 which prevents the retentive phase covering the top of the sheet from flowing away. The direction of flow of the developer phase is again indicated by the direction of the arrow.

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Gemäss Fig. 6 ist die Innenseite der ungefüllten Säulenwandung mit spiralförmigen Rillen und Rippen 14 versehen, die als Umlenkeinrichtungen dienen. Die flüssige zurückhaltende Phase wird am oberen Ende der Säule eingeführt und allmählich an der Säulenwandung entlang in der von den Gebilden 14 vorgeschriebenen Spiralrichtungen hinabfliessen gelassen. Die zurückhaltende Phase fliesst also abwärts in der mit Pfeil 1? angedeuteten Richtung, während gemäss der bevorzugten Anwendungsart der Säule die Entwicklerphase in der mittels Pfeil 16 angedeuteten Richtung nach oben fliesst und somit also die ehromatograpolitische Trennung im Gegenstrom und ggf., geraass an sich bekannten Grundsätzen,- kontinuierlich durchgeführt wird. Insbesondere wird das zu trennende Gemisch kontinuierlich eingeführt, die Strömungsgeschwindigkeit der zurückhaltenden Phase wird.auf einen Wert zwischen den Wanderungsgeschwindigkeiten zweier zu trennender Fraktionen bezügl· der zurückhaltenden Phase eingestellt und die beiden Fraktionen werden kontinuierlich diesseits und jenseits der Einfuhrstelle des Gemisches in der Strömung srichtung gesehen entzogen.According to FIG. 6, the inside of the unfilled column wall is provided with spiral-shaped grooves and ribs 14, which act as deflection devices to serve. The liquid retaining phase is introduced at the top of the column and gradually at the Column wall along in the prescribed by the formations 14 Flow down spirals. So the restrained phase flows downwards in the one with arrow 1? indicated Direction, while according to the preferred type of application of the column, the developer phase in that indicated by arrow 16 Direction flows upwards and thus the Ehromatography-Political one Separation in countercurrent and, if necessary, principles known per se, - is carried out continuously. In particular If the mixture to be separated is introduced continuously, the flow rate of the restrained phase is increased a value is set between the migration speeds of two fractions to be separated with respect to the restrained phase and the two fractions are continuously on this side and beyond the point of entry of the mixture in the flow deprived of direction.

Die Vorrichtung gemäss Fig. 3 lässt sich gemäss den gleichen Grundsätzen in der gemäss Fig. 7 abgewandelten Weise verwenden. Dabei fehlt den Umlenk- bzw. Ablenkblechen 17 die nach oben gerichtete Wand. Die Bleche sind etwas nach -abwärts geneigt und gestatten dadurch das Abwartsfliessen der zurückhaltenden Phase. Die Entwicklerphase (Pfeil 19) wird im Gegenstrom dazu- -»eführt,The device according to FIG. 3 can be used according to the same principles in the manner modified according to FIG. 7. The deflection or deflection plates 17 are missing the upward one Wall. The sheets are inclined slightly downwards and thereby allow the reticent to flow downwards Phase. The developer phase (arrow 19) is carried out in countercurrent

- 20 209833/0 838 - 20 209833/0 838

BAD ORlGiNAUBAD ORlGiNAU

Fig,'8 entspricht im wesentlichen der Fig. 7 und besitzt ausserdem einige der Kennzeichen gemäss Fig. 5, nämlich die Tatsache, -dass die Strömung 20 der Entwicklerphase im wesentlichen nach oben durch die Lochungen 21 der Umlenkbleche -22 stattfindet, -wobei die locher nach oben gerichtete Umrandungen besitzen, damit die abwärt'sfliessend© (23) zurückhaltende Phase nicht durch die löcher entweicht. Die Bleche 22 enden jeweils am unteren Ende ganz in der Nähe der Säulenwandung 24. Somit findet die Strömung gemäss 8 im wesentlichen im Gegenstrom und darauf überlagerten Kreuzstrom statt.FIG. 8 corresponds essentially to FIG. 7 and also has some of the characteristics according to FIG. 5, namely the fact -that the flow 20 of the developer phase is essentially takes place upwards through the perforations 21 of the baffles -22, - where the holes have upwardly directed borders, so that the downward-flowing © (23) restrained phase is not escapes through the holes. The metal sheets 22 each end at the lower end very close to the column wall 24 the flow according to FIG. 8 essentially in countercurrent and on top of it superimposed cross flow instead.

Gemäss. Fig. 9 ist die gesarate Säule 25 mit einer Füllung 26 gefüllt. Quer zur Säule und Füllung erstrecken sich in geringen Abständen angeordnete Umlenkbleche 27 mit einer gegenseitig versetzten Anordnung gleichmässig verteilter Löcher 28, ähnlich wie in Fig. 5> wobei die Löcher erheblich grosser sind als die Poren des Füllmaterials. Dadurch findet eine Wirbelbildung im gesamten Säulenquerschnitt bei verringerter Strömungsgeschwindigkeit statt· .According to. 9 is the entire column 25 with a filling 26 filled. Transverse to the column and filling extend at small intervals arranged baffles 27 with one another staggered arrangement of evenly distributed holes 28, similar to FIG. 5> the holes being considerably larger than the pores of the filler material. This creates a vortex in the entire column cross-section with reduced flow velocity instead of· .

In einer Weiterbildung des Gedankens gemäss Fig. 8 sind sämtliche Umlenkbleche 22 in der gleichen Richtung geneigt, wobei sich jeweils am unteren Ende jedes Bleches Sammelrinnen zur Sammlung der zurückhaltenden Phase und Umlenkung zum oberen Ende des nächsten Umlenkbleches vorgesehen sind. Dadurch wird ausserdem noch das Konzentrationsgefälle auf jedem Umlenkblech voll ausgenutzt.In a further development of the idea according to FIG. 8, all Deflection plates 22 inclined in the same direction, with collecting channels at the lower end of each plate Collection of the restrained phase and deflection to the upper end of the next deflection plate are provided. This will In addition, the concentration gradient on each baffle is fully utilized.

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209833/0838209833/0838

BAD ORIGINAL,BATH ORIGINAL,

Gemäss Fig. 10 ist die Säulenwand 29 rohrförmig und besitzt einen Durchmesser d_c. Die Säule ist mit im wesentlichen einheitlich grossen Teilchen 30 gefüllt, wobei die Einzelteilchen in allen drei Dimensionen etwa gleich gross sind und zwar im gezeigten Beispiel im wesentlichen kugelförmig ausgebildet sind, mit einem Durchmesser d_p. d_c ist zwischen 1,5 und 5 x so gross wie d„.According to FIG. 10, the column wall 29 is tubular and has a diameter d _c . The column is filled with essentially uniformly sized particles 30, the individual particles being approximately the same size in all three dimensions and, in the example shown, being essentially spherical with a diameter d _p . d _c is between 1.5 and 5 times as large as d ".

Für analytische Zwecke beträgt der Säuleninnendurchmesser zwischen 0,2 mm und 1 mm, vorzugsweise 0,5 mm. Für präparative Zwecke ist der Rohrdurchmesser grosser als 5 ^² und der Füllkörperdurchmesser grosser als 3 ™a» vorzugsweise zwischen 5 und 50 JM, insbesondere zwischen 7 und 20 mm. Die Füllkörper können in an sich bekannter Weise mit einem festen Adsorbiermittel beschichtet sein« Für erhöhte Kapazität können sie aber auch mit- einem Sol einer stationären Phase beschichtet sein· Sie können ferner in der üblichen Weise mit einer flüssigen zurückhaltenden Phase beschichtet sein. Allerdings ist es dann angebracht, besondere Massnahmen zur Verringerung des Massenübergangswiderstandes in der zurückhaltenden Phase auf Grund der Ansk-nmlung der zurückhaltenden Phasen in dan keilförmigen Berührungsbereichen zwischen den Teilchen miteinander und mit der Säulenwand zu ergreifen. Zu diesem Zweck wählt man beispielsweise Perlen 30 mit einer porösen Oberflächentextur, die man beispielsweise durch Graphitbeschichtung der Oberfläche von Glasperlen erreicht.For analytical purposes, the inside diameter of the column is between 0.2 mm and 1 mm, preferably 0.5 mm. For preparative purposes, the tube diameter is greater than 5 ^ ² and the packing diameter is greater than 3 ™ a », preferably between 5 and 50 µm, in particular between 7 and 20 mm. The packing elements can be coated with a solid adsorbent in a manner known per se. For increased capacity, however, they can also be coated with a sol of a stationary phase. They can also be coated in the usual manner with a liquid retaining phase. However, it is then appropriate to take special measures to reduce the mass transfer resistance in the restrained phase due to the anchoring of the restrained phases in the wedge-shaped contact areas between the particles with one another and with the column wall. For this purpose, one chooses, for example, beads 30 with a porous surface texture, which is achieved, for example, by graphite coating of the surface of glass beads.

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2098 3 3/083 82098 3 3/083 8

Pig* 11 zeigt im wesentlichen die gleiche Anordnung wie Fig. 10, doch wurden 3g&gPC&aJ&&C8iEffl^Pig * 11 shows essentially the same arrangement as Fig. 10, but were 3g & gPC & aJ && C8iEffl ^

soeben genannten keilförmigen Zwischenräume 31 im Berührungsbereich der Teilchen mit einer festen Kittmasse vor dem Auftragen der zurückhaltenden Phase ausgefüllt. Als Kittmasse eignet sich beispielsweise ein Kunststoff, der auf die Perlen, z.B.' nach deren Einfüllung in die Säule, in flüssiger Form aufgetragen wird und der dann bevorzugt in die genannten Zwischenräume im Berührungsbereich eindringt (in der gleichen Weiss wie. dies sonst mit der flüssigen zurückhaltenden Phase geschehen wäre) und dort bis zur Erstarrung des Kunststoffes verbleibt. Im wesentlichen das gleiche Ergebnis erreicht man durch Versinterung der Teilchen miteinander und mit der Saulenwand nach der Einfüllung, wobei das Teilchenmaterial dannjust mentioned wedge-shaped spaces 31 in the contact area the particles with a solid putty mass before application the reticent phase filled. A suitable putty compound is, for example, a plastic that is applied to the pearls, e.g. ' after filling it into the column, in liquid form is applied and which then preferably penetrates into the mentioned spaces in the contact area (in the same Knows how. this would otherwise have happened with the liquid retaining phase) and there until the plastic solidifies remains. Essentially the same result is achieved by sintering the particles with one another and with the column wall after filling, with the particulate material then

einer _A selbst die Kittmasse liefert. Gemäss /lur weiteren Ausführung bestehen die Teilchen aus Metallschrot, z.B. feinstem Kupfer-, Bronze- oder Messingschrot, der zunächst gründlich mit Säure gereinigt und dann dünn mit geschmolzenem Zinn überzogen wird. Die verzinnten Perlen werden dann in eine ebenfalls innen verzinnte Kupferkapillare eingeführt^ die dann über den\ Schmelzpunkt des Zinns erhitzt wird, vorzugsweise unter Schutzgas, und dann abkühlen gelassen wird, wodurch die gesamte Füllung¹ zusammengelötet wird.an _A itself supplies the putty. According to a further embodiment, the particles consist of metal shot, for example the finest copper, bronze or brass shot, which is first thoroughly cleaned with acid and then thinly coated with molten tin. The tinned pearls are then introduced into a copper capillary, also internally tinned, which is then heated above the melting point of the tin, preferably under protective gas, and then allowed to cool, whereby the entire filling ¹ is soldered together.

Die Anordnung gemäss Fig. 12 ist ähnlich wie in Fig. 10, doch werden für die präparative Chromatographie statt der Perlen Raschigringa 32 verwendet. Andere Füllkörper mit "offener Struktur", d.h. Füllkörper die eine höhere Porosität liefern als massive Perlen, lassen sich ebenfalls verwenden·The arrangement according to FIG. 12 is similar to that in FIG. 10, but are used for preparative chromatography instead of the beads Raschigringa 32 is used. Other packing with "open Structure ", i.e. fillers that provide a higher porosity as solid pearls, can also be used

209833/0838 - 23 -209833/0838 - 23 -

Claims

Patent claims

1. Chromatographic separation process, in particular further training application of the process according to the main patent no. (patent application no.H 59351 IXb / 42 1), characterized in that, that the hettorelatiy speed between the phases

. sen is set to a value that corresponds to the speed exceeds, in the case of convection flow phenomena through a turning point in the sense of a decrease in the. Increase in the graph of ground height versus Speed become noticeable and that the chromate-graphic Separation is performed at such a higher rate. *

2. The method according to claim 1, applied to analytical Separations, characterized in that the mass transfer resistance contribution the restrained phase is set so low that the graphical representation of the floor height is lowered against the flow rate at least to the formation of a step, in which case the separation is performed under conditions corresponding to a point on the step.

3. The method according to claim 2, characterized in that in the analytical separation the mass transfer resistance contribution the restrained phase is set so low that the graphical representation of the floor height against the flow rate at least up to formation

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209833/0 838
BADORiQlNAl.

a maximum is lowered and that separation is performed under conditions corresponding to a point on the curve beyond the maximum.

4. The method according to claim 1, applied to analytical separations, characterized in that one capillaries with an inner diameter between 1 mm and 0.2 mm, in particular 0.5 mm, filled with particles, all of which are three dimensions are at least approximately the same, especially with spherical beads, and have a diameter between 2/3 and 1/5 of the inner diameter of the capillary and have a surface designed as a stationary phase or with it coated surface and you have the separation performs in such a system,

5. The method ACCORDING to claim 4, carried out with a liquid restrained phase, characterized by the use of particles of the size mentioned with a porous Surface quality

6. The method ACCORDING to claim 4, carried out with a liquid restrained phase, characterized in that the wedge-shaped spaces in the contact areas of the Particles with any, with the Ehromatographic System-compatible solid putty mass, e.g. by sintering the particles themselves or by attaching them a corresponding plastic, e.g. epoxy resin or,

- 25 - ' 209833/0838- 25 - ' 209833/0838

BAD ORIGINAL·,!«' it; ,BAD ORIGINAL · ,! «'it; ,

if the pearls or the like are made of metal (ζ · Β. copper) by the fact that the pearls and preferably also the inside of the tube first be tinned and that the filled column then is heated to such an extent that the particles are soldered together in the contact area. -

7. The method according to claim 1, applied to the separation in unfilled pipes, characterized in that the linear Flow rate at which the convection devices become effective by repeatedly deflecting or »redirecting the · W promotional. Reduced phase across the net flow direction "becomes and on the deflecting surfaces a layer of the restrained Phase is applied and-that the flow rate the promoting phase is set to a value at which the vortex formation over the entire System cross-section extends and below the limit at the the calculated mass transfer resistance of the restrained Phase exceeds that of the promotional phase. .

8. The method according to claim 7j, characterized in that a liquid retentive phase in one layer thickness applied between 0.1 and 0.01 times the Systerah radius will. .

9. The method according to claim 1 or 7> carried out with a liquid retaining phase, characterized in that it is continuously countercurrent to the conveying phase is allowed to flow and what is to be chromatographed

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209833/0830 BAD OFUGJNAl,209833/0830 BAD OFUGJNAl,

Mixture of substances introduced continuously at one point which lies between the import location of the restrained phase and the import location of the developer phase, from which gives a continuous chromatographic separation,

10. The method according to claim 1, applied to the preparative Chromatography in filled systems, characterized in that the flow rate to achieve the ' Convection flow phenomena due to the onset of Prali Flat in the filling transversely to the direction of flow of the developer phase is reduced, each baffle repeatedly and substantially uniformly over the entire cross-section is distributed perforated and both the perforations and the spaces between the holes are significant, so are many times larger than the size of the solid ones Parts of the filling, e.g. the filling body, preferably the perforations of successive impact surfaces against one another be arranged offset in the axial direction.

11. The method ACCORDING to claim 1 applied to preparative chromatography in filled systems, characterized in that a separating tube of more than 5 ®el inside diameter is filled with fillers which are approximately the same size in all dimensions and a diameter between 1/5 and 2 / 3 of the pipe inside diameter and at least 3 mm so that a layer of retardant phase is applied to the packing and the conveying phase is passed through the filling at the specified speed,

2 0 98 3 37 §ϊίβ2 0 98 3 37 §ϊίβ

a gas is preferably used as the promoting phase. ·

12. Device for performing the method according to claim 1, in particular separating column with a filling of bodies whose three dimensions are at least approximately the same, thereby marked that

(a) the pipe inside diameter (d _Q ) between 1.5 and 5 χ so

as large as the body diameter (d _p ); . (b) the pipe inside diameter (d _n ) for analytical purposes is between 0.2 and 1.0 mm and for preparative purposes more than 5 mm and in the latter case the packing diameter (dp) exceeds 3 n ™.

13. The device according to claim 12, characterized in that the preferably spherical body (30) has a liquid retaining Wear phase layer and a porous surface texture own.

14. The device according to claim 12, characterized in that the preferably spherical body (30) carry a liquid retaining phase layer and that the wedge-shaped Interstices in the areas of contact with one another or with the pipe wall (29) with any one with the chromatographic System compatible solid putty compound R (3D filled süariäj, e.g. by sintering the 'body (30) itself.

15. The device according to claim 12, characterized in that the packing a larger diameter than 3 mm and one have an open structure, e.g. as Raschig rings (32)

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209833/0838 BAD ORIGINAU209833/0838 BAD ORIGINAU

from the structure t are,

16 _β Device for carrying out the method according to claim 1, in particular a separation column with a filling, characterized by built-in impact pads (27 ₅ 28) in • the filling (26) transversely to the pipe axis j with each impact surface multiple and essentially equally over the The entire cross-section is perforated and both the .Lochungen (23) and die_Zwischen spaces (27) between the holes are many times larger than the size of the solid parts of the filling, such as the filler.

17. The device according to claim 16, characterized in that that the holes (28) of successive impact surfaces are arranged offset from one another in the axial direction.

18. Device for performing the method according to claim 1, in particular a separating column without filling, characterized in that deflection or deflection devices transversely to the pipe axis (!? or 7> 8, or 10, 11, 12, or 14, or 17, or 21, 22) provided and their surfaces as Support surfaces are formed for the restrained phase.

19. Device according to claim 18, characterized in that that the pipe wall (I3) is provided with inwardly directed ribs (14).

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isis

20. Device according to claim 18, characterized in that that, viewed in the direction of the pipe axis, successive baffles or baffles overlap (Pig. 4, 5 »7> 8), the baffles or baffles (8 or 10 or 22) preferably have upward edges to hold back the restrained phase. .

21. The device according to claim 18, characterized _? that the deflection or deflection directions (14 or 17 or 22) are inclined downwards to allow the gradual downward flow of a relatively thick layer of liquid of the phase to be retained over the internals and from one internals to the next in the downward direction of the column to promote·

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