DE2524751B2

DE2524751B2 - Saeule fuer die hochdruckfluessigchromatographie (hplc)

Info

Publication number: DE2524751B2
Application number: DE19752524751
Authority: DE
Inventors: Kurt-Wilhelm Dr. 3000 Hannover; Schuppe Ekkehard 3003 Ronnenberg 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: 1977-12-29
Also published as: DE2739860A1; DE2524751A1; DE2524751C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Säule für die Hochdruckflüssigchromatografie (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 beiden Enden der Glassäule mit Dichtungen abgedichtet ist, und von einer Zuführungskapiüare für das Fließmittel vor einer Probenaufgabe eine Druckausgleichskapillare abzweigt, die mit dem Zwischenraum in Verbindung steht, und der Zwischenraum eine Entlüftungseinrichtung aufweist.

Im DT-Gbm 7 146039 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 unleren 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 Chromatografievorgangcs (insbesondere An- und Abstellen des Gerätes und Probe;.iufgabe) zu einem Stoffaustausch zwischen der Probenaufgabestelle und dem Zwischenraum. Führen solche Stoffaustauschvorgänge zu Probenverlusten in den Zwischenraum hinein, so werden diese Substanzmennen 7ii einem späteren Zeitpunkt von der Säule

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eluiert und führen unter Umständen zu gesonderten Peaks. Eine qualitative und quantitative Analyse wird durch solche Memory-Effekte verfälscht. Solche Stoffaustauschvorgänge können insbesondere zu Störungen des Gradientenprofils bei Gradientenelution führen.

In der DT-OS 2329286 ist eine Trennsäule heschricben, die diese Nachteile dadurch vermeidet, daß der Zwischenraum zwischen Druckhülle und Glassäuie nicht direkt mit der Fließmittelzuführung zur Glassäule in Verbindung steht, sondern über eine getrennte, im Kopfstück eingearbeitete Zuleitung mit Fließmittel gefüllt werden kann.

Ein einzelnen zweigt im Kopfstück von der Zuführungskapillare für das Fließmittel vor der Pmbenaufgabe eine Druckausglcichskapillare ab, die mit dem Zwischenraum in Verbindung steht. Der Zwischenraum weist außerdem eine gleichfalls in das Kopfstück eingearbeitete Entlüftung auf.

Allerdings ist bei dieser Ausführung erforderlich, den Zwischenraum gegen das Innere der Glassäule auch an de." Eingangssäule mit elastischem Material abzudichten, an das die Glassäule mit ihrer endständigen Fläche angepreßt wird. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die Glassäule in ihrer Länge präzise (max. Tolei anz. 0,2 mm) auf die Maße der Druckhülle abgestimmt sein muß, weil elastische O-Ringe bei den in Betracht kommenden Drücken von 300 bis 500 bar größere Toleranzen nicht ausgleichen können. Materialien, die von der Elastizität geeignet sein könnten, entsprechen jedoch meistens in chemischer Hinsicht nicht den chromatografischen Anforderungen.

Demgegenüber wurde nun eine Vorrichtung gefunden, bei der diese Nachteile vermieden werden. Diese Säule für die Hochdruckflüssigchromatografie (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 beiden Enden der Glassäule mit Dichtungen abgedichtet ist, und von einer Zuführungskapillare für das Fließmittel vor einer Probenaufgabe eine Druckausgleichskapillare abzweigt, die mit dem Zwischenraum in Verbindung steht, und der Zwischenraum eine Entlüftungseinrichtung aufweist und ist dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Zwischenraum durch die Glassäule stopfbuchsartig umschließende Dichtungen abgedichtet ist,

b) die Druckausgleichskapillare in einem seitlich an der Druckhülle angebrachten Stutzen mündet und

c) ein gegenüber dem Stutzen am anderen Ende an der Druckhülle seitlich angebrachter Entlüftungsstutzen über einen Blindverschluß mit einer durchbohrten Verschlußkappe abgedichtet ist.

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 ein relativ unelastisches Dichtungsmaterial verwendet werden, das seinerseits den Vorteil der höheren chemischen Beständigkeit aufweist. In Betracht kommen Materialien, die eine gleichmäßige Druckverteilung auf die Glassäule auf einer größeren Fläche ermöglichen, beispielsweise verschiedene Polymerisate von Halogen-

Huorkohlenwasserstoffen, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) oder schwach chloriertes PTFE (PCTFE). Dieses Dichtungsmaterial wird dadurch gegen die Wandung der Glassäule gepreßt, daß in beide Seitender Druckhülle VersehluIJstücke mit Außengewinde stopfbuchsartig eingeschraubt werden. Die Dichtungen und die Verschlußstücke sind zweckmäßigerweise konisch abgeschrägt, um Durchr.iessertoleranzen der Glassäule auszugleichen und damit eine besonders gute Abdichtung zu erreichen. Die Verschlußstücke ihrerseits sind mit Durchbohrungen für eine Zuführungs- und eine Abflußkapillare und mit entsprechenden handelsüblichen Rcduzierverschraubungen von '/,„" auf V₄" versehen. In einem praktischen Ausführungsbeispiel kann die Eingangsseite so ausgebildet werden, daß als stopfbuchsartig wirkendes Verschlußstück direkt die Probenaufgabevorrichtung einer handelsüblichen Apparatur für die Hochdruckflüssigchromatografie (HPLC) benutzt werden kann. Der Zwischenraum zwischen Druckhülle und Glassäule wird über eine gesonderte Zuleitung, die Druckausgleichskapillare, mit Fließmittel gefüllt, nämlich mit dem Medium, das das Innere der Glassäule durchströmt. Vorhandene Luft oder sonstiges Gas wird über einen am entgegengesetzten Ende der Druckhülle angebrachten Entlüftungsstutzen praktisch restlos entweichen. Nach Schließen des Entlüftungsstutzens mit einem Blindverschluß 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 (Sorptionsmateria! + mobile flüssige Phase) ein stabilisierender Effekt zugeschrieben werden muß.

Nach Ablassen der Luft aus dem Zwischenraum über den Entlüftungsstutzen 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 der Glassäule und nicht gegen die endständigen Flächen erfolgt, braucht die Lage der endständigen Flächen innerhalb weiter Toleranzen z. B. von L—10 mm speziell von ± 1,5 mm Glassäulen-Soll-Länge nicht festgelegt zu sein. Ein eventuell auftretendes Toleranzvolumen wird durch eine mit dem unteren Auslauf der Glassäulc in Verbindung stehende Abfluß-Kapillare aus Glas bzw. mit PTFE ausgekleideten V₄A-Stahl überbrückt, wobei diese Abflußkapillare zweckmäßigerweise gegenüber dem Verschlußstück verschiebbar angeordnet ist.

Eine so konstruierte Säule für die Hochdruckflüssigehromatograiie 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

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•10 Ausführung eine leichte Handhabung. Vorzugsweise können auf Grund des einfachen Aufbaus und der dadurch gegebenen schnellen Austauschbarkeit der Glassäule mit Sorptionsmaterial vorgepackte Glassäulen, sogenannte Fcrtigsäulen, insbesondere mit standardisierten 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.

In der Zeichnung ist eine spezielle, bevorzugte Alisführungsform einer Säule nach der Erfindung im Längsschnitt dargestellt:

Mit 1 ist das Sorptionsmittel bezeichnet, 2 ist die Glassäule und 3 die Druckhülle. Mit 4 ist der zwischen Glassäule und Druckhülle vorhandene Zwischenraum bezeichnet. 5 ist die Dichtung, die die Glassäule am Eingang umschließt. Sie wird durch das aufgeschraubte Verschlußstück 6 gegen die Wandung der Glassäule 2 und gegen die Druckhülle 3 gepreßt. In gleicher Weise ist der Zwischenraum 4 an der Ausgangsseite der Glassäule 2 durch die Dichtung 7 und das Verschlußstück 8 abgedichtet. Die Dichtungen 5 und 7 bestehen aus Polytetrafluoräthylen (PTFE). In 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 10 verschlossen, wodurch die Füllung mechanisch gehalten wird und eine Zuführungskapillare 11 und eine Abflußkapillare 22 zentriert werden. In den Stopfen 9 ist die Zuführungskapillare 11 mit '/„," Auüendurchmesscr geführt, die als Zuführung für das Fließmittel und für die Proben dient. Von der Zuführungskapillare J1 zweigt vor der Probenaufgabe

12 die Druckausgleichskapillare 13 ab, die über einen seitlich auf die Druckhülle 3 aufgeschweißten Stutzen

13 mit dem Zwischenraum 4 in Verbindung steht. Die Druckausgleichskapillare 13 ist gegen den

Stutzen 14 mit einem Dichtkonus aus Metall 15 und einer anpressenden Überwurfmutter 16 abgedichtet. In ähnlicher Weise ist am Eingang der Säule die Zuführungskapillare 11 gegen das Verschlußstück durch einen Dichtkonus 17 und eine Überwurfmutter

18 abgedichtet. Gegenüber dem Stutzen 14 ist am anderen Ende der Druckhülle 3 ein Entlüftungsstutzen

19 seitlich angeschweißt, der über einen Blindverschluß 20 mit einer durchbohrten Verschlußkappe abgedichtet ist. Über diesen Entlüftungsstutzen kann der Zwischenraum 4 beim Betrieb der Vorrichtung sowohl entlüftet als auch druckentlastet und in Sekundenschnelle durchgespült werden.

Der abschließende Stopfen 10 ist durchbohrt. Dann steckt die Abflußkapillare 22, die gegen das Verschlußstück 8 verschiebbar angeordnet ist. Die Verschiebbarkeit wird durch eine Kegeldichtung 23 nebst Überwurfmutter 24 erreicht, wobei die Kegeldichtung 23 aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) sein kann.

Zwischen dem Stopfen 10 und dem Verschlußstück 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 chromatografisch nicht nachteilig auswirken.

Die Verschlußstücke 6 und 8 können gegenläufige Gewinde aufweisen, so daß eines mit Linksgewinde, das andere mit Rechtsgewinde ausgestattet ist.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Säule für die Hochdruckflüssigchromatografie (HPLC), bestehend aus eine mit Sorptionsmittel gefüllten Glassäule, die unter Einhaltung eines Zwischenraumes konzentrisch von einer Druckhülle umgeben wird, wobei der Zwischenraum zwischen Glassäule und Druckhülle an beiden Enden der Glassäule mit Dichtungen abgedichtet ist, und von einer Zuführungskapillare für das Fließmittel vor einer Probenaufgabe eine Druckausgleichskapillare abzweigt, die mit dem Zwischenraum in Verbindung steht, und der Zwischenraum eine Entlüftungseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Zwischenraum (4) durch die Glassaule (2) stopfbuchsartig umschließende Dichtungen (S und 7) abgedichtet ist,

b) die Druckausgleichskapillare (13) in einen seitlich an der Druckhülle (3) angebrachten Stutzen (14) mündet und

c) ein gegenüber dem Stutzen (14) am anderen Ende an der Druckhülle (3) seitlich angebrachter Entlüftungsstutzen (19) über einen Blindverschluß (20) mit einer durchbohrten Verschlußkappe (21) abgedichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (5 und 7) aus Polytetrafluorethylen bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine Längendifferenz zwischen Druckhülle (3) und Glassäule (2) durch eine verschiebbar angeordnete Abflußkapillare (22) ausgeglichen wird.