DE2524751A1

DE2524751A1 - Saeule fuer die hochdruckfluessigchromatographie

Info

Publication number: DE2524751A1
Application number: DE19752524751
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Schuppe; Kurt-Wilhelm Dr Stahl
Original assignee: Riedel de Haen AG
Current assignee: Honeywell Riedel de Haen AG
Priority date: 1975-06-04
Filing date: 1975-06-04
Publication date: 1976-12-16
Also published as: DE2739860A1; DE2524751C3; DE2524751B2

Description

RTEDEL-DE HAEN AKTIENGESELLSCHAFT . . ty r ο / Π C

Seelze - Hannover

Aktenzeichen: HOE 75/D 002 - Dr.KO/a Datum: 22. Mai 1975

Säule für die Hochdruckflüssigchromatographie «f-HPLC)

Die Erfindung betrifft eine Säule für die Hochdruckflüssigchromatographie (HPLC) bestehend aus einer mit Sorptionsmittel gefüllten Glassäule, die unter Einhaltung· eines Zwischenraumes konzentrisch von einer Druckhülle umgeben wird, wobei der Zwischenraum zwischen Glassäule und Druckhülle an den beiden Enden der Glassäule abgedichtet und mit dem gleichen Medium gefüllt ist, das das Innere der Glassäule durchströmt, und unter dem gleichen Druck steht, wie er am Eingang der Glas— säule vorliegt.

Im DT-GM 7 146 039 ist eine Trennsäule dieser Art beschrieben, bei der sich der Zwischenraum zwischen einer Stahlsäule und einer Glassäule über einen Ring aus porösem Material mit Fließmittel füllt, nämlich mit dem Medium, das das Innere der Glassäule durchströmt. Die Abdichtung erfolgt am unteren Ende durch eine Flachdichtung aus elastischem Material, an die die Glassäule mit ihrer endständigen Fläche angepreßt wird. Die gewählte Anordnung beinhaltet jedoch, daß bei Inbetriebnahme der Säule das im Zwischenraum enthaltene Gas dort verbleibt. Durch die Kompressibilität des Gases kommt es bei Druckschwankungen während des Chromatographievorganges (insbesondere An- und Abstellen des Gerätes und Probeaufgabe) zu einem Stoffaustausch zwischen der Probenaufgabe stelle und dem Zwischenraum. Führen solche Stoffaustauschvorgänge zu Probenverlusten in den Zwischenraum hinein, so werden diese Substanzmengen zu einem späteren Zeitpunkt von der Säule eluiert und führen unter Umständen zu gesonderten Peaks;. Eine quaIi-

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tative und quantitative Analyse wird durch solche Memory-Effekte verfälscht. Solche Stoffaustauschvorgänge können insbesondere zu Störungen des Gradientenprofils bei Gradientenelution führen.

In der DOS 23 29 286 ist eine Trennsäule beschrieben, die diese Nachteile dadurch vermeidet, daß der Zwischenraum zwischen Druckhülle und Glassäule nicht direkt mit der Fließmittelzuführung zur Glassäule in Verbindung steht, sondern über eine getrennte Zuleitung mit Fließmittel gefüllt werden kann. Allerdings ist bei dieser Ausführung erforderlich den Zwischenraum auch an der Eingangsseite mit elastischem Material abzudichten, an das die Glassäule mit ihrer endständigen Fläche angepreßt wird. Diese A sführung hat den Nachteil, daß die Glassäule in ihrer Länge präzise (max· Toleranz 0,2 ram) auf die Maße der Druckhülle abgestimmt sein muß, weil elastische 0-Ringe bei den in Betracht kommenden Drucken von 300 bis 500 bar größere Toleranzen nicht ausgleichen können bzw. den chromatographischen Anforderungen in chemischer Hinsicht nicht entsprechen.

Demgegenüber wurde nun eine Vorrichtung gefunden, bei der diese Nachteile vermieden werden. Diese Säule für die Hochdruckflüs— sigchroraatographie (HPLC) besteht aus einer mit Sorptionsmittel gefüllten Glassäule, die unter Einhaltung eines Zwischenraumes konzentrisch von einer Druckhülle umgeben wird, wobei der Zwischenraum zwischen Glassäule und Druckhülle an den beiden Enden ' der Glassäule abgedichtet und mit dem gleichen Material gefüllt ist, das das Innere der Glassäule durchströmt, und unter dem gleichen Druck steht, wie er am Eingang der Glassäule vorliegt, wobei der Zwischenraum zwischen Glassäule und Druckhülle durch Dichtungen abgedichtet wird, die die Glassäule stopfbuchsartig umschließen .

Bei einer derartigen Anordnung sind Abweichungen von dem auf die Druckhülle abgestimmten Soll—Längenwert der Glassäule von 1 — 10 mm insbesondere von + 1,5 mm wie sie bei Fabrikaten verschiedener Herkunft durchaus auftreten, ohne Belang. — Infolgedessen kann zur Abdichtung eine relativ unelastisches Dichtungsmaterial verwendet werden, das seinerseits den Vorteil der höheren chemi-

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seilen Beständigkeit aufweist. In Betracht kommen Materialien, die eine gleichmäßige Druckverteilung auf die Glassäule auf einer größeren Fläche ermöglichen beispielsweise verschiedene Polymerisate von Halogenfluorkohlenwasserstoffen insbesondere Polytetra— fluoräthylen (PTFE) oder schwach chloriertes PTFE (PCTFE). Dieses Dichtungsmaterial wird dadurch gegen die ¥andung der Glassäule gepreßt, daß in beide Seiten der Druckhülle Verschlußstükke mit Außengewinde stopfbuchsartig eingeschraubt werden. Das Dichtungsmaterial und die Verschluß stücke sind zweckmäßigerweise konisch abgeschrägt, Durchmessertoleranzen der Glassäule auszugleichen und damit eine besonders gute Abdichtung zu erreichen. Die Verschlußstücke ihrerseits sind mit Durchbohrungen für Zu- und Ablauf und entsprechenden handelsüblichen Reduzierverschraubungen von i/i6ⁿ auf "\/kⁿ versehen. In einem praktischen Ausführungsbeispiel kann die Eingangsseite so ausgebildet werden, daß als stopfbuchsartig wirkendes Verschlußstück direkt die Probenaufgabevorrichtung einer handelsüblichen Apparatur für die Hochdruckflüssigchromatographie (HPLC) benutzt werden kann«

Der Zwischenraum zwischen Druckhülle und Glas säule wird über eine gesonderte Zuleitung mit Fließmittel gefüllt, nämlich mit dem Medium, das das Innere der Glassäule durchströmt, wobei vorhandene Luft oder sonstiges Gas über einen vorzugsweise am entgegengesetzten Ende der Druckhülle angebrachten Entlüftungsstutzen entweichen kann. Nach Schließen des Entlüftungsverschlusses baut sich im Zwischenraum ein Druck auf, der dem entspricht, mit dem das Medium auf das obere Ende der Glassäule aufgegeben wird (300 bis 500 bar). Derselbe Druck wirkt auch von außen auf das untere Ende der Glassäule, während hier im Inneren der Glassäule nur ein wesentlich geringerer Druck herrscht, von z. B. 3-5 bar. Trotzdem wird die Glassäule durch diese Druckdifferenz nicht zerstört, weil die Rohrform auf Grund bekannter physikalischer Gesetzmässigkeiten gegenüber einem von außen wirkenden Druck eine größere Stabilität aufweist als gegenüber einem von innen wirkenden Druck. Die Höhe des Toleranzdruckes ist eine Funktion des .Durchmessers,der "Wandstärke und der Länge der Säule. Hinzu kommt, daß der Säulenfüllung (Sorptionsmittel + mobile flüssige Phase)

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ein stabilisierender Effekt zugeschrieben werden muß.

Nach Ablassen der Luft aus dem Zwischenraum über den Entlüftungsverschluß kann es nicht zur Ausbildung von Luftpolstern kommen, so daß nach Druckschwankungen keine Memory-Effekte auftreten.

Da die Abdichtung des Zwischenraumes durch Anpressen einer Dichtmasse gegen die Außenwand des Rohres erfolgt, braucht die Lage der endständigen Fläche innerhalb weiter Toleranzen z. B. von 1-10 ml speziell von + 1,5 mm Glassäulen-Soll-Länge nicht festgelegt zu sein. Ein eventuell auftretendes Toleranzvolumen wird durch eine* mit dem unteren Auslauf der Glassäule in Verbindung stehende Glas-Kapillare bzw. einer mit PTFE ausgekleideten V. Α-Kapillare überbrückt, wobei diese Kapillare zweckmäßigerweise gegenüber dem Verschlußstück verschiebbar angeordnet ist.

Eine so konstruierte Säule für die Hochdruckflüssigchromatographie besitzt große Vorteile. Sie kann einfach gestaltet sein, ohne daß schädliche Totvolumina und dadurch störende Memory-Effekte bzw. andere Störungen beim Gebrauch auftreten. Auch können vom Fließmittel keine Dichtungsbestandteile aufgelöst werden. Andererseits gestattet die einfache Ausführung eine leichte Handhabung. Vorzugsweise können auf Grund des einfachen Aufbaus und der dadurch gegebenen schnellen Austauschbarkeit der Glassäule mit Sorptionsmaterial vorgepackte Glassäulen, sog. Fertigsäulen, insbesondere mit standartisierten Trennleistungen verwendet werden. Die Säule läßt sich schnell auswechseln und in handelsübliche HPLC-Geräte einbauen. In solch einem handelsüblichen Gerät läßt sie sich auch zusammen mit weiteren Einbauten thermostatisieren.

Jn der beigefügten Zeichnung ist eine spezielle, bevorzugte Ausführungsform einer Säule nach der Erfindung im Längsschnitt dargestellt:

Mit (i) ist das Sorptionsmittel bezeichnet,(2) ist die Glassäule und (3) die Druckhülle. Mit (4) ist der zwischen Glassäule und

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Druckhiille vorhandene Zwischenraum bezeichnet. (5) ist die Dichtung, die die Glassäule am Eingang umschließt. Sie wird durch das aufgeschraubte Verschlußstück (6) gegen die Wandung der Glas— säule (2) und gegen die Druckhülle (3) gepreßt. In gleicher Veise ist der Zwischenraum (4) an der Ausgangsseite der Glassäule (2) durch die Dichtung (7) und Verschlußstück (8) abgedichtet. Die Dichtungen (5) und (7) bestehen aus Polytetrafluoräthylen (PTFE). I_n der Zeichnung sind die Anpreßflächen der Dichtungen (5) und(7)und der Verschlußstücke(6) und (8) konisch ausgeführt.

Die Glassäule (2) ist durch zwei durchbohrte Stopfen aus PTFE (9) und (1O) verschlossen, wodurch die Füllung (i) mechanisch gehalten wird und die Kapillaren (11) und (22) zentriert werden. In den Stopfen (9) ist eine Kapillare (11) mit 1/16" Außendurchmesser geführt, die als Zuführung für das Fließmittel und für die Proben dient. Von der Kapillare (11) zweigt vor der Probenaufgabe (12) die Druckausgleichskapillare (13) ^at>, <ü^e über einen seitlich auf die Druckhülle (3) aufgeschweißten Stutzen (i4) mit dem Zwischenraum (4) in Verbindung steht.

Die Druckausgleichskapillare (13) ist gegen den Stutzen {lh) mit einem Dichtkonus aus Metall (15) und einer anpressenden Überwurfmutter (16) abgedichtet. In ähnlicher ¥eise ist die Kapillare (ii) gegen das Verschlußstück (6) durch einen Dichtkonus (17) eine Überwurfmutter (i8) abgedichtet. Gegenüber dem Stutzen (14) ist am anderen Ende der Druckhülle (3) ein Entlüftungsstutzen (19) seitlich angeschweißt, der über einen Blindverschluß (20) mit einer dorchbohrten Verschlußkappe (21) abgedichtet ist. Über diesen Entlüftungsstutzen (19) kann der Zwischenraum (h) beim Betrieb der Vorrichtung sowohl entlüftet als auch druckentlastet und in Sekundenschnelle durchgespült werden.

Der abschließende Stopfen (1O) ist durchbohrt. Darin steckt die Abflußkapillare (22), die gegen das Verschlußstück (8) verschiebbar angeordnet ist. Die Verschiebbarkeit wird durch eine Kegeldichtung (23) nebst Überwurfmutter (2^) erreicht, wobei die Dichtung (23) aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) sein kann.

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Zwischen dem Stopfen (1O) und dem Verschluß stück (8) befindet sich ein Toleranzvolumen (25)> durch das Längendifferenzen von Glassäule (2) und Druckhülle (3) ausgeglichen werden. Dieses Toleranzvolumen (25) wird durch die Abflußkapillare (22) überbrückt und kann sich deswegen chromatographisch nicht nachteilig auswirken.

Die Verschlußstücke (6) und (δ) können gegenläufige Gewinde aufweisen, so daß eins mit Linksgewinde, d&s andere mit Rechtsgewinde ausgestattet 1st.

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Claims

Pa t en tanspn'i ehe

1. Säule für die Hochdruckflüssigchromatographie (HPLC) bestehend aus einer mit Sorptionsmittel gefüllten Glassäule, die unter Einhaltung eines Zwischenraumes konzentrisch von einer Druckhülle umgeben wird, wobei der Zwischenraum zwischen Glassäule und Druckhülle an den beiden Enden der Glassäiile abgedichtet und mit dem gleichen Medium gefüllt ist, das das Innere der Glassäule durchströmt und unter dem gleichen Druck steht, wie er am Eingang der Glas säule vorliegt , dadurch prekermzei cTrnet, daß der Zwischenraum (4) durch Dichtungen (5) und (7) abgedichtet wird, die die Glassäule (2) stopfbuchsartig umschließen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch pekEmn^ei chnet, daß die Dichtungen (5) und (7) aus Polytetrafluoräthylen bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch frekenn7:ej.ehrtet. daß eine Längendifferenz zwischen Druckhülle (3) und Glassäule (2) durch eine verschiebbar angeordnete Abflußkapillare (22) ausgeglichen wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (4) über einen von einer Probenaufgabensteile (12) getrennten Anschluß (13) mit dem Medium gefüllt und über einen zusätzlichen Schraubverschluß (21) entlüftet bzw. druckentlastet werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (13) zut Füllung des Zwischenraumes {h) in einen Stutzen (lh) mündet, der Schraubverschluß zur Entlüftung (21) auf einen Stutzen (19) sitzt und die beiden Sttttzen (14) und (19) einander entgegengesetzt an der Druckhülle (3) angebracht sind.

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