DE2524751C3

DE2524751C3 - Säule für die Hochdruckflüssigchromatographie (HPLC)

Info

Publication number: DE2524751C3
Application number: DE2524751A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard 3003 Ronnenberg Schuppe; Kurt-Wilhelm Dr. 3000 Hannover 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: 1978-08-31
Also published as: DE2739860A1; DE2524751B2; DE2524751A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Säule für die Hochdruckflüssigchroi-ialografic (HlMX'), bestehend aus ^incr mit Sorptionsmittel gefüllten Glassäulc, die un- 4» ler Einhaltung eines Zwischenraumes konzentrisch \on einer Diuckhüllc umgeben wird, wobei der Zwischenraum /wischen Glassäiilc und Druckhülle au beulen linden der Cilassäuie mil Dichtungen abge dichtet ist. und von einer Zufiihrungskapillare für das Hicßmittcl vor einer Probenaufgubc eine Druckausgleichskapillare abzweigt, die mil dem Zwischenraum in Verbiiidungsleht, und der Zwischenraum eine EnI-lüftungseinrichtung aufweist.

Im DE-Gbm 71 46 039 ist eine Trennsäule dieser Art beschrieben, bei der sich der Zwischenraum zwischen einer Stahlsäule und einer Glassäule über einen King aus porösem Material mi¹ Flicßmittcl füllt, nämlich mit dem Medium, das das Innere der (ilassäulc durchströmt. Die Abdichtung erfolgt am unjeren Ende diuch eine Flachdk hliing aus elastischem MaIc-1 taI. an die die (ilassiiulc mit ihrer endständigen Fläche .111gep1cl.lt wird. Die gewählte Anordnung beinhaltet H doch, daß bei Inbetriebnahme der Säule das im Zwi-M/hcnraiim enthalten«; Gas dort verbleibt. Durch die Kompressibilität des Gases kommt es l>ci Driickschvvankungen während des Chromatografievorgangcs( insbesondere An- und Absteifen des Gerätes und Pt obc aufgäbe) /u einem Slolfaiist misch /wischen der Probcnaulgabcslcllc uiiil dem Zwischenraum, Fuhren solche Stolfausiaiischvorgängc /u Probenverluslen in ilen Zwischcniaiim hinein, so werden diese Substanz mengen /11 eiikin spateten Zeitpiinkl von der Säule eluiert und fühlen unter Umständen zu gesonderten Peaks. Eine qualitative und quantitative Analyse wird durch solche Memory-Effekte verfälscht. Solche Stoffaustauschvorgänge können insbesondere /u Störungen des Gradientenprofils bei Gradicntcncluliou führen.

In der DE-OS 23 29 286 ist eine Trennsäule beschrieben, die diese Nachteile dadurch vermeidet, daß der Zwischenraum zwischen Druckhülle und Glassäule nicht direkt mit der FlieUmittelzuführung zur Cilassäuie in Verbindung steht, sondern über eine getrennte, im Kopfstück eingearbeitete Zuleitung mit Fließmittel gefüllt werden kann.

Ein einzelnen zweigt im Kopfstück von der Zuf uhrimgskapillare für das Füeßinittel vor der Probcnaufgabe CiIH- Druckausgleichskapillare ab, die mit dem Zwischenraum in Verbindung steht. Der Zwischenraum weist außerdem eine gleichfalls in das Kopfstuck eingearbeitete Entlüftung auf.

Allerdings ist bei dieser Ausführung erforderlich, den Zwischenraum gegen das Innere der Cilassäuie auch an der Eingangssäule mit elastischem Material abzudichten, an das die Glassäule mit ilucr endständigen Fläche angepreßt wird. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die Glassäule in ihrer Länge präzise (max. Toleranz 0,2 mm) auf die Maße der Druckhülle aligestimmt sein muli, 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 chromalografischen Anforderungen.

Demgegenüber wurde nun eine Vorrichtung gefunden, hei der diese Nachteile vermieden werden. Diese Säule für die Hochdruckflüssigchroinatografic (HPLC) besteht aus einer mit Sorptionsmittel gefüllten Cilassäuie. die unter Einhaltung eines Zwischenraumes konzentrisch von einer Druckhülle umgeben wird, wobei der Zwischenraum /wischen Glassäulc und Druckhiille an beiden Enden der Cilassäuie mit Dichtungen abgedichtet ist. und von einer Zuführungskapillare für das Flicßmittcl vor einer Probcnaiifgahe eine Dnickausglcichskapillarc abzweigt, die mit dem Zwischenraum in Verbindung steht, und der Zwischenraum eine Entlüftungseinrichtung aufweist und ist dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Zwischenraum durch die Cilassäuie stopfbuchsailig umschließende Dichtungen abgedichtet ist,

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

e) ein gegenüber dem Stutzen am anderen Eiule an der Druckhülle seitlich angebrachter Entlüflungsstutzen über einen Hliiidvcrschluß mit einer durchbohrten Verschlußkappe abgedichtet ist. Hei einer derartigen Anordnung sind Abweichungen von dem auf die Diuckhülle abgestimmten SoII-l.ängenwerl der Glassäule von I 10 mm, insbesondere von t 1,5 mm, wie sie bei Fabrikaten verschiedener I lerkunft durchaus auftreten, ohne Helang. Infolgedessen kann /ur Alxlichtuiig ein relativ unelastisches Dichtungsmaterial verwendet werden, das seinerseits den Viii teil der höheren chemischen Heslaiuligkeil aufweist. In Hetiachl kommen Male lialien, die eine gk-ichinaßigc I )ruckvei teilung aiii die (ilassäulc .iiifeinei giolleien I lache ennoglichen, beispielsweise verschiedene Polymerisate von Halogen

fliiorkohlcnwasscrsloffcn. insbesondere Polytetrafluorethylen (PIFH) oder schwach chloriertes ITFl-: (PtTFK). Dieses Dichtungsmaterial wird dadurch gegen die Wandung der Glassäule gepreßt, daß in beide Seilender Druckhülle VerschluUstüeke mit Außengewinde stopfhuchsartig eingeschraubt werden. Die Dichtungen und die Verschlußstucke sind /weckinäßigerwcise konisch abgeschrägt, um Durchmessertolenmzen der Glassäule auszugleichen und damii eine besonders gute Abdichtung /u erreichen. Die Verschhiüsiücke ih.crseits sind mit Durchbohrungen für eine Zuführungs- und eine Abflußkapillare und mit entsprechenden handelsüblichen Rcduzicrvcrschraubungeii von V₁₁," auf '··.," \ersehen. In einem praktischen Ausführungsbeispiel kann die Hingangsseite so ausgebildet werden, daß als stopfhuchsartig wirkendes Verschlußsiück direkt die Probenaufgabevorrichtung einer handelsüblichen Apparatur fur 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 Knde der Druckhüllc angebrachten Hntlüftungsstutzen praktisch restlos entweichen. Nach Schließen des Hniluftimgsstutzens mit einem Blindverschluß baut sich im Zwischenraum c in Druck auf, der dem entspricht, mit dem das Medium auf das obere linde der Glassaule aufgegeben wird (MH) bis 500 bar). Derselbe Druck wirkt auch von außen auf das untere Knde der Glassäulc. während hier im Inneren der Glassäi'lc nur ein wesentlich geringerer Druck herrseht, von /.. B. .15 bar. Trotzdem wird die Glassäulc 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 Tolcraiizdruckcs ist eine Funktion des Durchmessers, der Wandstärke und del Länge der Säule. Hinzu kommt, daß der Säulenfüllung (Sorplionsmalcri.il (- mobile flüssige Phase) ein stabilisierender Hffekl zugeschrieben werden muß.

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

Da die Abdichtung des Zwischenraumes durch Anpressen einer Dichtmasse gegen die Außenwand der Glassäulc und nicht gegen die endständigen Flächen erfolgt, braucht die Lage der endständigen Flächen innerhalb weiter Toleranzen z. Ii. von 1-10 mm speziell vt)ii I 1,5 mm Glassäulen-Soll-Länge nicht festgelegt zu sein. Hin eventuell auftretendes Toleranzvoluinen wird durch eine mit dem unleren Auslauf der Glassäulc in Verbindung stehende Abfluß-Kapillare aus Glas bzw. mit ITFH ausgekleideten V₄A-Slahl überbrückt, wobei diese Abflußkapillare zweckmäßigerweise gegenüber dem Verschlußstück verschiebbar angeordnet ist.

Hine so konstruierte Säule für die Hochdruckflüssigchromatografie besitzt große Vorteile. Sie kann einfach gestaltet sein, ohne daß schädliche Totvoluiiiiiia unil dadurch störende Memor\ -Kffektc bzw. andere Störungen beim Gcbiauch auftreten. Auch können vom Fließmiltel keine Dichtungsbeslandlciie aufgelöst werden Andererseits gestattet clic einfache Ausführui^ eine leichte Handhabung. Vorzugsweise können auf Grund des einfachen Aufbaus und der dadurch gegebenen schnellen Austauschbarkeit der Glassäule mit Sorptionsmateria! vorgepackle Glassäulen, sogenannte Fertigsäulen, 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

ίο mit weiteren Hinbauten thcrmostatisicren.

In der Zeichnung ist eine spezielle, bevorzugte Ausführungsform einer Säule nach der Hrfiudung im Längsschnitt dargestellt:

Mit 1 ist das Sorptionsmittel bezeichnet, 2 ist die Glassäulc und 3 die Druckhüllc Mit 4 ist der zwischen Glassäulc und Druckhüllc vorhandene Zwischenraum bezeichnet. 5 ist die Dichtung, die die Glassäulc am Hingang umschließt. Sie wird durch das aufgeschraubte Verschliißstück 6 gegen die Wandung der

so Glassäulc 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 X abgedichtet. Die Dichtungen 5 und 7 bestehen aus Polytetrafluorethylen (ITFF-:). In der Zeichnung sind die Anpreßflächen der Dichtungen 5 und 7 und der Versehlußstückc 6 und 8 konisch ausgeführt.

Die Glassäule 2 ist durch zwei durchbohrte Stopfen aus ITFH 9 und 10 verschlossen, wodurch die Füllung mechanisch gehalten wird und eine Zuführungskapillare 11 und eine Abflußkapillare 22 zci'.tnert werden, in den Stopfen 9 ist die Zuführungskapillare Il mit ¹ „," AuLlendurehmesser geführt, die als Zuführung für das Fließmittel und für die Proben dient. Von der Zul'ührungskapillare 11 zweigt vor der Probenaufgabe

12 die Druckausgleiehskapillare 13 ab, die über einen seitlich auf die Druckhüllc 3 aufgeschweißten Stutzen

13 mit dem Zwischenraum 4 in Verbindung steht. Die Druckausgleiehskapillare 13 ist gegen den Stutzen 14 mit einem Dichtkonus aus Metall 15 und einer anpressenden überwurfmutter in abgedichtet. In ähnlicher Weise ist am Hingang der Säule die Zuführiingskapillare 11 gegen das Verschlußstück 6 durch einen Dichtkonus 17 und eine Überwurfmutter 18 abgedichtet. Gegenüber dem Stutzen 14 ist am anderen Finde der Druckhüllc 3 ein Hntlüflungsstutzen 19 seillich angeschweißt, der über einen Blindverschluß 20 mit einer durchbohrten Verschlußkappe 21 abgedichtet ist. Über diesen Hntlüftungsstutzen 1·* kann der Zwischenraum 4 beim Betrieb der Vorrichtung sowohl entlüftet als auch druckenllastet und in Sekundenschnelle durchgespült werden.

Der abschließende Stopfen 10 ist durchbohr;. Darin steckt die Abflußkapillare 22. die gegen das Verschlußslück 8 verschiebbar angeordnet ist. Die Verschiebbarkeit wird durch eine Kegcldichtung 23 nebst Überwurfmutter 24 erreicht, wobei die Kegeldichtung 23 aus Polytetrafluorethylen (ITFIi) sein kanu. Zwischen dem Stopfen IO und dem Verschlußstück 8 befindet sich ein Toleranzvolumen 25, durch das Längendifferenzen von Glassäiilc 2 und Druckluille 3 ausgeglichen werden. Dieses Tolcranzvolumeti 25 wird durch die Abflußkapillare 22 überbrückt und kann sich deswegen chromatografisch nicht nachleilig auswirken.

Die Versehlußstückc (t und 8 können gegenläufige Gewinde aufweisen, so daß eines mit Linksgewinde, das andere mit Rechtsgewinde ausgestaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche:

1. Säule für die Hochdruckflüssigchromaiogralic (HPLC). bestehend aus einer mit Sorplionsniitlel gefüllten (il.issäulc, die unter Einhaltung eines Zwischenraumes konzentrisch von einer Druckhülle umgeben wird, wobei der Zwischenraum /wischen (ilassäulc und Oruckhüilc an beiden linden der (ilassäulc mit Dichtungen abgedichtet ist. und von einer Zufiihruiigskapillarc für das Flicßmitlcl vor einer Probenaufgabe eine Druckausglcichskapillare abzweigt, die mit dem Zwischenraum in Verbindung steht, und der Zwischenraum eine Entlüftungseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Zwischenraum (4) durch die Glassäulc (2) slopfiiuchsartig umschließende Dichtungen (5 und 7) abgedichtet ist,

b) (lic Druckausgleichskapillare (13) in einen seitlich an der Druckhülle (3) angebrachten Slut/en (14) mündet und

c) ein gegenüber dem Stut/en (14) am anderen linde an der Druckhülle (3) seillich angebrachter Entlufluiigssliil/cii (19) über einen Hlindvcrschluß (20) mit einer durchbohrten Verschlußkappe (21) abgedichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (S und 7) aus PolytcliaHuorulhylcp bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine Längcndilfcrcu/ /wischen Druckhülle (3) und Glassäulc (2) durch eine verschiebbar angeordnete AhfluUkupillure (22) ausgeglichen wird.