DE2329286A1

DE2329286A1 - Mikrotrennsaeule fuer hochdruckliquidchromatographie

Info

Publication number: DE2329286A1
Application number: DE19732329286
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Schuppe; Kurt-Wilhelm Dr Rer Nat Stahl
Original assignee: STAHL KURT WILHELM DR RER NAT
Current assignee: STAHL KURT WILHELM DR RER NAT
Priority date: 1973-06-08
Filing date: 1973-06-08
Publication date: 1975-01-02
Also published as: DE2329286B2; DE2329286C3

Description

Dr. med. Dr. γθγ. nat. Kurt-Wilhelm STAHL, 3 Hannover-Buchholz, Schiffhornfeld 21 und

Ekkehard SCHUPPE, 3oo3 Ronnenberg-EmpeI de, Löwenberger Straße Io

MikrotrennsäuIe für Hochdruck Iiquidchromatographie

Die Erfindung betrifft eine MikrotrennsäuIe für Hochdruck Iiquidchromatographiβ mit konzentrisch in einer äußeren durchsichtigen Hülle, durch welche ein zum Thermostatisieren dienendes Strömungsmittel geleitet werden kann, gehaltener Glaskapillare zum Durchstrom von der Substanzauftrennung dienender EIutionsmitteI und mit Anschlußstücken für getrennte Zufuhr und Abfuhr der unterschiedlichen Strömungsmittel.

Im DT-GM 7 ol9 684 ist eine MikrotrennsäuIe dieser Art beschrieben, bei der das zum Thermostatisieren dienende Strömungsmittel mit der Außenseite der Glaskapillare in Kontakt kommt. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß nur mit einem maximalen Druck von etwa 8o atü gearbeitet werden kann, dadie das Kernstück bildende dickwandige Glaskapillare bei höheren Drücken bricht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mikrotrennsäule für Hochdruck Iiquidchromatographie zu schaffen, die für wesentlich höhere Drücke als bisher möglich geeignet ist, ohne auf den Vorteil der Verwendung von Glas für das Trennelement verzichten zu müssen.

Dabei soll die Verwendung von mit Sau I enfüI I materia I vorgepackten sog."Fertigsäulen" aus Glas mit standardisierten Effektivitäten (Trenn I eistunpen) ermöglicht werden, deren Herstellungskosten unter denen der derzeit schon verwendeten "Fertigsäulen" aus VA Stahl oder Tantal liegen

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Zur Lösung der gesteI I ten.Auf gäbe wird gemäß der Erfindung bei einer MikrotrennsäuIe der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Glaskapillare in einer sie konzentrisch umgebenden Druckhülle angeordnet ist. Dabei umgibt dieDruckhüI Ie die Glaskapillare vorzugsweise in geringem Abstand und es befindet sich zwischen dieser Druckhülle und der Glaskapillare ein Druck übertragendes Strömungsmittel, so daß Drücke bis in eine Größenordnung von 3oo atü von der Druckhülle aufgefangen werden und die Glaskapillare nicht zerstören können, weil das zwischen der vorzugsweise aus rostfreiem Stahl wie V4A-Stah I bestehenden Druckhülle und der Glaskapillare befindliche Druck übertragende Mittel für den notwendigen Gegendruck sorgt.

Eine unmittelbare Verstärkung der Glaskapillare durch ein auf die Außenseite derselben aufgezogenes Verstärkungsrohr ist hauptsächlich aus zwei Gründen praktisch nicht möglich, nämlich einmal deshalb, weil die miteinander in Kontakt zu bringenden Oberflächen des Verstärkungsrohres und der Glaskapillare nicht so genau hergestellt werden können, daß überall eine gleichmäßige Abstützung der Glaskapillare gegenüber der Innenwand des Verstärkungsrohres gegeben ist und weil die Materialien der Glaskapillare und des normalerweise aus Stahl herzustellenden Verstärkungsrohres verschiedene temperaturabhängige Ausdehnungskoeffizienten haben. Diese Schwierigkeiten werden hingegen gemäß der vorliegenden Erfindung durch das Zwischenschalten eines Druck übertragenden Strömungsmittels, welches getrennt von den durch die Trennsäule hindurchströenden EIutionsmitteI η eingeleitet wird, in einfacher und sehr zweckmäßiger Weise vermieden.

Die erfindungsgemäß vorzusehende Druckhülle ist zwischen der Glaskapillare und der äußeren durchsichtigen ThermostatisierungshüI Ie angeordnet. Die MikrotrennsäuIe besitzt dabei Anschlußstücke zur vollständig voneinander getrennten Zufuhr und Abfuhr

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der unterschiedlichen EIutionsmitte I , so daß keine gegenseitigen Verunreinigungen auftreten können und insbesondere die durch die Kapi Ilare strömende Flüssigkeit nicht verfälscht wird.

Gemäß einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung münden in den Raum für das den Druck übertragende Medium ventilartige Zu- und Abfuhrkanäle. In diesem Falle kann als Druck übertragendes Medium ein beliebiges Strömungsmittel verwendet werden, vorzugsweise jedoch eine Flüssigkeit mit niedrigen Kompress ibi litätskoeffizienten.

Nach einem anderen praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht zwischen der Zuleitung des EIutionsmitteIs und dem Druckübertragungsraum eine direkte Verbindung. In diesem FaIIe findet während des Betriebes der MikrotrennsäuIe stets ein automatischer Druckausgleich zwischen dem Inneren der Glaskapillare und dem auf der Außenseite derselben befindlichen Gegendruckraum, der bei Inbetriebnahme zunächst gasblasenfrei mit dem EIutionsmitteI gefüllt wurde, statt, so daß im zwischen der äußeren Stahlhülle und der inneren Glaskapillare befindlichen Hohlraum stets der Eingangsdruck der MikrotrennsäuIe herrscht.

Die Trennsäule gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt also konzentrisch in einer HülIe aus Stahl (V4A-Stahl) eine Glaskapillare und außerdem Anschlußstücke zur Zu- und Abfuhr des EIutionsmitteIs und einer zum Übertragen des Druckes von der Glaskapillare auf die Metallhülle dienenden Flüssigkeit.. Die Metallhülle ist wiederum von einer weiteren Glashül Ie umgeben, wobei in den zwischen diesen beiden Tei len verbleibenden Hohlraum Anschlüsse münden, um eine Durchlauf-

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thermostat Islerung durchführen zu können. Diese MlkrotrennsäuI θ kann im Baukastensystem zusammengesetzt werden, so daß man die GIaskapI I lare auswechseln und somit beispielsweise gegen andere bereits vorgef U I I te entsprechende Säulenelemente, austauschen kann.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen MlkrotrennsäuIe dargestellt, und zwar zeigt

Flg. 1. einen senkrechten Schnitt durch eine Mlkrotrennsäule, bei der die Zu- und Abfuhr des den Druck von der Glaskapillare auf die aus Stahl bestehende äußere.Hülle übertragenden Mediums vollständig unabhängig vom Elutionsmlttel erfoIgt, und

Fig. 2. einen senkrechten Schnitt durch ein anderes AusfUhrungsbeispiel einer MIkrotrennsäuI β, bei der der zwischen der Stahlhülle und der Glaskapillare befindliche Hohlraum mit der Zuleitung des EIutionsmltte I s In Verbindung steht.

Öle MtkrotrennsäuIe aus Fig. 1 besitzt ein einschraubbares AnschlußstUck 1 zum Einstecken einer injektionsnadel od. dgl., welches mittels einer Konter· mutter 2 an einem Septenversch l.uß 3 einstellbar gehalten ist. Der SeptenverschIuß 3 ist mittels einer überwurfmutter 4 an einem Einspritzblock 7 befestigt, wobei zwischen dem SeptenverschIuß 3 und dem EInspritzblock 7 ein aus Kunststoff bestehendes Septum angeordnet ist, das von einer Injektionsnadel durchstochen werden kann.

In den Einspritzblock 7 mündet eine Zuleitung 9 für die mobile Phase, d. h. für das EIutionsmltteI, welche an der Unterseite des Septum 5 endet;

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Von dort führt ein Kanal 9 a in eine Glaskapillare 16, die mittels Abstandshaltern Io und 18 zwischen dem Einspritzblock 7 und einem a_m unteren Ende der Säule vorgesehenen Kopfstück 17 zentriert gehalten ist. dabei sind Dichtungsringe 11 und 19 vorgesehen, um ein Auslecken von E I utionsmitteI zu verh indem.

Von unteren Ende der auswechselbar zwischen den Teilen 7 und 17 angeordneten Glaskapillare 16 führt eine Kapillare 9 b das EI uat aus der Trennsäule heraus. Diese Kapillare 9 b ist mit Hilfe einer überwurfmutter 19 und eines Dichtungskonus 2o gehalten. Sie kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl wie V4A-StahI bestehen.

Im Abstand um die Glaskapillare 16 ist eine aus Stahl wie V4A-StahI bestehende zylindrische Hülle 21 angeordnet, wobei der zwischen der Hülle 21 und der Glaskapillare 16 verbleibende Hohlraum V durch einen Zufuhrkanal Vz mit einem Druck übertragenden Medium, vorzugsweise einer Flüssigkeit mit möglichst kleinem Kompressibilitätskoeffizienten gasbIasenfrei gefüllt werden kann. Zu diesem Zweck ist in den Kanal Vz ein mittels einer Mutter 26 regulierbares Ventil 24 a eingebaut, das am Ende einer Zuleitung für die einzufüllende Flüssigkeit liegt.

An das obere Ende des Hohlraumes V schließt eine Entlüftungsleitung V e an, die über ein mittels einer Mutter 23 regulierbares Entlüftungsventil 24 zu einer Ent IüftungsI eitung 22 führt.

Mit Hilfe dieses Leitungssystems läßt sich im Hohlraum V stets ein Druck einstel len und aufrechterhalten, der zum übertragen des im Inneren der Glaskapillare 16 herrschenden Druckes auf die aus Stahl

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bestehende Druckhülle 21 benötigt wird, um zu verhindern, daß der im Inneren der Glaskapillare herrschende Druck diese zerstören kann. Vielmehr kann der im Inneren der Glaskapillare herrschende Druck auf diese Weise bis in Größenordnungen erhöht werden, welche der Belastbarkeit der Druckhülle 21 entsprechen.

Die Hülle 21 ist in den Einspritzblock 7 und das Kopfstück 17 eingeschraubt, wobei an beiden Enden Dichtungsringe 12 vorgesehen sind.

Die Hülle 21 steckt selbst in einer weiteren Hülle 15 aus durchsichtigem Material wie Glas, weiche mit Hilfe von Dichtungen 14 gegenüber dem Einspritzblock 7 und dem Kopfstück 17 abgedichtet ist. In den zwischen der Hülle 15 und der Hülle 21 befindlichen Raum führen Anschlußstutzen 13 und 13 a, so daß durch diesen Raum ein zum Thermostat isieren geeignetes Strömungsmittel hindurchgeleitet werden kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht also keine Verbindung zwischen dem zylindrischen Hohlraum V und dem Zuleitungssystem für die mobile Phase, d. h. die mobile Phase bzw. das EIutionsmitte I und das im Hohlraum V befindliche, den Druck übertragende Medium können nicht in Kontakt miteinander kommen.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Trennsäule unterscheidet sich von der Trennsäule aus Fig. 1 bezüglich der Zuleitung des in den Hohlraum V einzuleitenden Druck übertragenden Mediums. Bei diesem AusfUhrungsbeispiel ist der Hohlraum V über eine Bohrung Vz 2 mit der Zuleitung 9 der mobilen Phase verbunden. Wird die Trennsäule in Betrieb ge-

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nommen, so füllt sich zunächst der Hohlraum V mit EIutionsmitteI, wobei das Entlüftungsventil 24 in der Einfüllphase des Druckübertragungsraumes geöffnet ist. Während des gesamten Betriebes dieser Trennsäule bleibt die Verbindung über den Kanal Vz 2 bestehen, so daß über diese Verbindung ständig ein Druckausgleich stattfindet und dementsprechend im gesamten Hohlraum V der Eingangsdruck der Mikrotrennsäule herrscht. Trotzdem besteht keine direkte Verbindung zwischen dem Hohlraum V und der unterhalb des Septums 5 I legenden Aufgabenstel Ie für die Proben, so daß bei Aufgabe der Proben kein Substanzverlust in den Hohlraum V auftreten kann. Ein derartiger SubstanzverIust würde zu die Meßergebnisse verfälschenden sogenannten Memory-Effekten führen.

Öle geringe Kompressibilität der Flüssigkeiten, welche zum Übertragen des Druckes von der Glaskapillare auf die Hülle 21 verwendet werden, läßt Störungen des Gradientenprofils der mobilen Phase nicht aufkommen, welche bei starken Schwankungen des Eingangsdruckes aufgrund des ständig offenen Kanals Vz 2 denkbar wären.

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Claims

Dr. mod. Dr. rer. nat. Kurt-Wi I he Im STAHL, 3 Hannover-Buchholz, Schiffhornfeld 21 und Ekkehard SCHUPPE, 3oo3 Ronnenberg-EmpeI de, Löwenberger Straße Io Schutzansprüche:

1.) MikrotrennsauIe für Hochdruck Iiquidchromatographie mit konzentrisch in einer äußeren durchsichtigen Hülle, durch welche ein zum Thermostatisieren dienendes Strömungsmittel geleitet werden kann, gehaltener Glaskapillare zum Durchstrom von der Substanzauftrennung dienendem E I utionsmitteI und mit Anschlußstücken für getrennte Zufuhr und Abfuhr der unterschiedlichen Strömungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskapillare (16) in einer sie konzentrisch umgebenden Druckhülle (21) angeordnet ist.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülle (21) die Glaskapillare (16) in geringem Abstand umgibt und sich zwischen dieser Druckhülle und der Glaskapillare ein Druck übertragendes Strömungsmittel befindet.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülle (21) aus rostfreiem Stahl wie V4A-Stahl besteht.

4.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülle (2t) zwischen der Glaskapillare (16) und der äußeren durchsichtigen Hülle (15) angeordnet ist.

5.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Anschlußstücke zur getrennten Zu- und Abfuhr der unterschiedlichen Strömungsmittel aufweist.

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6.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Raum (V) für das den Druck übertragende Medium ventilartige Zufuhr- (Vz) und Entlüftungskanäle (Ve) münden.

7.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis b, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zuleitung (9) des EIutionsmitteIs und dem DruckUbertragungsraum (V) eine direkte Verbindung (Vz 2) besteht.

°'' Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung von mit SaulenfüMmateria I vorgepackten, sog. "Fertigsäulen" aus Glas mit standardisierten Effektivitäten (Trennleistungen) ermöglicht wird.

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