DE2756131A1

DE2756131A1 - PROCESS AND DEVICE FOR TRANSFERRING A SOLVED MATERIAL INTO A DIFFERENT SOLVENT

Info

Publication number: DE2756131A1
Application number: DE19772756131
Authority: DE
Inventors: Harvey J Adler
Original assignee: Technicon Instruments Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1978-07-06
Also published as: JPS5382655A; CA1076966A; FR2374934A1; GB1593749A

Description

- 4 TECHNICON INSTRUMENTS CORPORATION, Tarrytown, N.Y., VStA- 4 TECHNICON INSTRUMENTS CORPORATION, Tarrytown, N.Y., VStA

Verfahren und Vorrichtung zur Überführung eines gelösten Materials in ein anderes LösungsmittelMethod and device for converting a dissolved material into another solvent

Die Erfindung betrifft die Überführung eines gelösten Materials aus einem ersten in ein zweites flüssiges Lösungsmittel unter Verwendung einer Membran, die selektiv für ein Gas oder einen Dampf durchlässig und für die Flüssigkelten undurchlässig ist. Bei diesem Verfahren läßt man die erste Flüssigkeit an der Membran entlangströmen, verdampft sie an der Membran, so daß ein Rückstand aus dem gelösten Material auf der Membran verbleibt, und läßt die zweite Flüssigkeit an der Membran entlangströmen, damit sich in ihr der Rückstand löst. Bisher war es bekannt, eine Substanz durch eine Membran von einem Abgabestrom in einen Aufnahmestrom zu überführen, wie dies bei der Dialyse erfolgt. In einem derartigen Dialyseverfahren bildet sich leicht der Zustand aus, daß die transportierte Substanz ein Gleichgewicht über die Membran erreicht.The invention relates to the transfer of a dissolved material from a first into a second liquid solvent using a membrane that is selectively permeable to a gas or a vapor and permeable to the liquor is impermeable. In this process, the first liquid is allowed to flow along the membrane and it evaporates the membrane so that a residue of the dissolved material remains on the membrane, and leaves the second liquid flow along the membrane so that the residue dissolves in it. Previously it was known to be a substance by a Membrane from an output stream to a receiving stream transfer, as is done with dialysis. In such a dialysis procedure the condition easily develops that the transported substance reaches an equilibrium across the membrane.

Bei der Dialyse verwendet man bekanntlich ein Bündel aus Dialyserohren, das in eine Trommel eingesetzt ist, so daß das durch eine Wand des hohlen Röhrensystems hindurchtretende Dialysat in der Trommel von einem dort fließenden Aufnahmestrom wegbefördert wird. Es ist weiterhin bei der Lösungsmittelextraktion bekannt, eine Probe in einem Lösungsmittel in ein kleineres Volumen eines zweiten Lösungsmittels zu extrahieren, wobei eine gewisse Konzentrierung der Probe erfolgen kann. Keine dieser Techniken macht jedoch von der Verdampfung des ersten Lösungsmittels Gebrauch. Wie oben erwähnt, kann jedoch die Erfindung einen solchen Verdampfungsschritt umfassen, um das zuvor gelöste Material inAs is well known, dialysis uses a bundle of dialysis tubes which is inserted into a drum, see above that the dialysate passing through a wall of the hollow tube system in the drum comes from a flowing there Receiving current is carried away. It is also known in solvent extraction, a sample in a solvent to extract into a smaller volume of a second solvent, with some concentration the sample can be done. However, none of these techniques make use of the evaporation of the first solvent. As mentioned above, however, the invention may include such a vaporization step to convert the previously dissolved material into

809827/07U809827 / 07U

Form eines Rückstandes auf der Membran zurückzulassen, wobei die längs der Membran strömende zweite Flüssigkeit den Rückstand auflösen kann.To leave the form of a residue on the membrane, wherein the second liquid flowing along the membrane can dissolve the residue.

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens und einer verbesserten Vorrichtung für eine derartige Materialüberführung von Lösungsmittel zu Lösungsmittel.The aim of the invention is to provide an improved method and apparatus for such a material transfer from solvent to solvent.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, worinThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings, in which

Fig. 1 eine schematische, bruchstückhafte Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 is a schematic, fragmentary view of a device according to the invention;

Flg. 2 ein vergrößerter Querschnitt längs der Linie 2-2 gemäß Fig. 1; Flg. Figure 2 is an enlarged cross-section along line 2-2 of Figure 1;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 von einer modifizierten Vorrichtungsform, die von einem Fluidstrom durchflossen wird; und 3 shows a view similar to FIG. 1 of a modified device form through which a fluid stream flows; and

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 mit einem anderen Fluidstrom FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 with a different fluid flow

darstellen.represent.

Gemäß Fig. 1 erstrecken sich komprimierbare Pumpenrohre 10, 12 und 14 durch eine perlstaltisehe Pumpe 20. Das Pumpenrohr 10 besitzt einen Einlaß, der mit einer nicht dargestellten Quelle für ein erstes flüssiges Lösungsmittel verbunden ist. Das Einlaßende von Pumpenrohr 12 ist gegenüber der umgebenden Luft für die Förderung von Luft in das Rohr 12 offen. Das Einlaßende von Rohr 14 ist mit einer ebenfalls nicht dargestellten Quelle eines zweiten Lösungsmittels verbunden. Das erste Lösungsmittel enthält einen gelösten Stoff, der aus ihm in das zweite Lösungsmittel überführt werden soll. Die Rohre 12 und 14 sind mit dem1, compressible pump tubes 10, 12 and 14 extend through a pearlescent pump 20. Das Pump tube 10 has an inlet which is connected to a source, not shown, for a first liquid solvent connected is. The inlet end of pump tube 12 is opposite to the surrounding air for conveying air into the Tube 12 open. The inlet end of tube 14 is connected to a source of second solvent, also not shown. The first solvent contains one solute that is to be transferred from it to the second solvent. The tubes 12 and 14 are with the

809827/07U809827 / 07U

Rohr 10 stromabwärts der Pumpe 20 in der dargestellten Weise verbunden. Durch den kontinuierlichen Betrieb der Pumpe 20 werden strömende Abschnitte des ersten Lösungsmittels, die mit S1 bezeichnet sind, sowie strömende Abschnitte aus Luft, die mit A bezeichnet sind und die jeweils einen Abschnitt S1 in dem Rohr 10 vom nächsten abtrennen, gefördert. Ein Paar von Luftabschnitten A schließt weiterhin je einen Abschnitt des zweiten Lösungsmittels ein, der in Rohr 10 strömt und mit S2 bezeichnet ist. Der Inhalt des Rohres 10 strömt an einer Membran entlang, die als Rohr 16 dargestellt ist, dessen Einlaß mit dem Auslaß von Rohr 10 verbunden ist. Das Rohr 16 kann beispielsweise aus Silicon bestehen und ist selektiv für ein Gas, jedoch nicht für Luft durchlässig und undurchlässig für das erste und zweite flüssige Lösungsmittel. Der Auslaß des Rohres 16 ist mit dem Einlaß eines Rohres 18 verbunden, das aus Glas bestehen kann, wobei selbstverständlich die Rohre 10 und 18 für Gase und Flüssigkeiten undurchlässig sind.Pipe 10 connected downstream of the pump 20 in the manner shown. By continuously operating the pump 20 are flowing sections of the first solvent, which are labeled S1, as well as flowing sections of air, which are designated with A and each separate one section S1 in the tube 10 from the next, promoted. A couple of air sections A continues to close one section each of the second solvent, which flows in tube 10 and is labeled S2. The content of the tube 10 flows into it along a membrane shown as tube 16, the inlet of which is connected to the outlet of tube 10. That Tube 16 can for example consist of silicone and is selective for a gas, but not for air and permeable impermeable to the first and second liquid solvents. The outlet of the tube 16 is with the inlet of a Connected tube 18, which can consist of glass, of course the tubes 10 and 18 for gases and liquids are impermeable.

Das erste Lösungsmittel kann aus einem herkömmlichen Probenehmer stammen. Die Probe kann ein fettlösliches Vitamin, wie beispielsweise Vitamin A oder Vitamin D₉ sein, und das erste Lösungsmittel kann Hexan sein, während das zweite Lösungsmittel Methanol oder Wasser sein kann. Nach Überführung in das zweite Lösungsmittel kann die Probe beispielsweise mit Hilfe eines UV-Spektrofotometers oder Kolorimeters analysiert werden. Wie in Flg. 1 dargestellt, strömen die Abschnitte S1 aus dem ersten Lösungsmittel, die das Gelöste enthalten, derart in dem Rohr 16 entlang, daß an der Grenze dieser Abschnitte mit dem Rohr 16 das Lösungsmittel aus den Abschnitten S1 verdampft, wobei das dampfförmige Lösungsmittel durch die röhrenförmige Membran 16 in die umgebende Atmosphäre hinaustritt. Auf diese Weise werden die Abschnitte S1 im Verlauf ihrer Strömung durch das Rohr 16 immer kleiner, bis sie schließlich ganz verschwinden und nur einen nicht dargestellten Rückstand aus dem zuvor GelöstenThe first solvent can come from a conventional sampler. The sample can be a fat-soluble vitamin such as vitamin A or vitamin D ₉ and the first solvent can be hexane while the second solvent can be methanol or water. After being transferred to the second solvent, the sample can be analyzed, for example, with the aid of a UV spectrophotometer or colorimeter. As in Flg. 1, the sections S1 of the first solvent, which contain the solute, flow along the tube 16 in such a way that at the boundary of these sections with the tube 16, the solvent from the sections S1 evaporates, the vaporous solvent through the tubular membrane 16 steps out into the surrounding atmosphere. In this way, the sections S1 become smaller and smaller in the course of their flow through the pipe 16 until they finally disappear completely and only a residue, not shown, from the previously dissolved

809827/07U809827 / 07U

auf der Membran bzw. der Innenwand des Rohres 16 hinterlassen. Die Abschnitte S2 des zweiten Lösungsmittels lösen diesen Rückstand und strömen aus dem Rohr 16 In das Rohr 18, wie oben beschrieben. Weitere Beispiele für das erste Lösungsmittel sind Pentan, Chloroform, Heptan, Tetrahydrofuran, Benzol und Essigester· Diese Lösungsmittel verdampfen durch die Membran bzw. das Rohr 16. Selbstverständlich muß das in dem ersten Lösungsmittel Gelöste für einen derartigen Übergang von einem Lösungsmittel zum anderen auch in dem zweiten Lösungsmittel löslich sein.left on the membrane or the inner wall of the tube 16. Loosen sections S2 of the second solvent this residue and flow from the pipe 16 into the pipe 18, as described above. Further examples of the first solvent are pentane, chloroform, heptane, tetrahydrofuran, Benzene and ethyl acetate · These solvents evaporate through the membrane or the tube 16. Of course, it has to Solvents in the first solvent for such a transition from one solvent to the other also in that second solvent to be soluble.

In den Fig. 3 und 4 sind abgewandelte Durchftthrungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw· Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei denen Glasrohre 22 und 26 über ihre Einlaßenden mit Quellen für erstes und zweites Lösungsmittel und über ihre Auslaßenden mit einem Dreiwegeventil 24 verbunden sind. In dem ersten Lösungsmittel ist gelöste Substanz vorhanden. Das Ventil besitzt einen Auslaß in Form eines Glasrohres, in das ein Rohr 30 mündet, dessen freies Ende mit der Umgebungsluft In Verbindung steht. Selektiv betriebene Pumpen 32 sind jeweils in den Rohren 22, 26 und 30 vorgesehen. Das aus dem Dreiwegeventil 24 führende Glasrohr ist mit seinem Auslaßende an das Einlaßende eines Rohres 34 aus Silicon oder dergleichen angeschlossen, das ähnlich dem oben beschriebenen Rohr 16 1st. Das Auslaßende des Rohres 34 ist mit dem Einlaßende eines Glasrohres 36 verbunden· Der Aufbau der Vorrichtung gemäß Fig. 3 und 4 ist derart, daß das Ventil 24 entweder für den Durchtritt des das gelöste Material enthaltenden ersten Lösungsmittels oder des zweiten Lösungsmittels geöffnet werden kann. In Fig. 3 ist der Durchtritt des ersten Lösungsmittels durch die erwähnte Vorrichtung gezeigt, wobei Luft, die aus Rohr 30 in das Austrittsrohr aus Ventil 24 geleitet wird, das erste Lösungsmittel in Abschnitte teilt, wenn die Pumpen 32 in den Rohren 22 und 30 in Betrieb sind. Das erste Lösungsmittel wird dann fortschreitend verdampft,In FIGS. 3 and 4, modified implementation forms of the method according to the invention or embodiments of the device according to the invention are shown in which Glass tubes 22 and 26 over their inlet ends with sources for first and second solvents and are connected to a three-way valve 24 via their outlet ends. In the first Solvent is present. The valve has an outlet in the form of a glass tube into which a Tube 30 opens, the free end of which with the ambient air In Connection. Selectively operated pumps 32 are provided in tubes 22, 26 and 30, respectively. That from the Three-way valve 24 leading glass tube is with its outlet end to the inlet end of a tube 34 made of silicone or the like connected, which is similar to the pipe 16 described above 1st. The outlet end of the tube 34 is connected to the Inlet end of a glass tube 36 connected · The structure of the device according to FIGS. 3 and 4 is such that the valve 24 either for the passage of the first solvent containing the dissolved material or the second solvent can be opened. In Fig. 3, the passage of the first solvent through the device mentioned is shown, wherein Air directed from tube 30 into the exit tube from valve 24 divides the first solvent into sections, when the pumps 32 in the tubes 22 and 30 are in operation. The first solvent is then progressively evaporated,

809827/07U809827 / 07U

wenn es in der Weise, wie oben in Verbindung mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 beschrieben, durch das Rohr 34 hindurchtritt. GewUnschtenfalls kann jedoch das Verdampfen nicht ganz bis zur Trockene durchgeführt werden. Das Verdampfen kann vielmehr nur in einem Konzentrieren des gelösten Stoffes in dem ersten Lösungsmittel für spätere präparative Zwecke oder Analysen nach dem Verlassen des Rohres 36 bestehen. Gemäß Fig. 3 kann das erste Lösungsmittel völlig verdampft werden, so daß die gelöste Substanz als nicht dargestellter Rückstand an der Innenwand des Rohres 34 zurückbleibt, wobei die Luftabschnitte sich vereinigen und durch Rohr 36 entfernt werden. Anschließend an die vollständige Verdampfung der Abschnitte S1 aus dem ersten Lösungsmittel wird das Ventil 24 derart betätigt, daß das Rohr 26 mit dem Rohr 34 in Verbindung tritt, damit Abschnitte S2 aus dem zweiten Lösungsmittel durch Rohr 34 strömen können, wie in Fig. 4 dargestellt. Die Pumpen 32 in den Rohren 26 und 30 werden dabei betrieben, wobei die Pumpe 32 im Rohr 22 abgestellt wird. Die Abschnitte S2 aus dem zweiten Lösungsmittel lösen den Rückstand des zuvor Gelösten an der Innenwand von Rohr 34 und transportieren das Gelöste durch Rohr 36. Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 eignet sich insbesondere zur Aufnahme eines Eluats aus einer Chromatografiersäule durch Rohr 22, ist jedoch in keiner Weise darauf beschränkt.when it passes through the tube 34 in the manner as described above in connection with the device according to FIG. If desired, however, the evaporation can cannot be carried out completely to dryness. Rather, the evaporation can only result in a concentration of the dissolved Substance in the first solvent for later preparative purposes or analyzes after leaving the Pipe 36 exist. As shown in Fig. 3, the first solvent can be completely evaporated, so that the solute remains as a residue, not shown, on the inner wall of the tube 34, the air sections merging and removed through tube 36. Subsequent to the complete evaporation of the sections S1 from the first Solvent actuates the valve 24 so that the tube 26 communicates with the tube 34, therewith sections S2 from the second solvent can flow through tube 34, as shown in FIG. 4. The pumps 32 are operated in the pipes 26 and 30, the pump 32 being switched off in the pipe 22. Sections S2 off the second solvent dissolve the residue of the previously dissolved on the inner wall of tube 34 and transport the dissolved through tube 36. The device according to FIG. 3 is particularly suitable for receiving an eluate from a chromatography column through tube 22, but is in no way limited thereto.

GewUnschtenfalls kann das erste Lösungsmittel mit einem dritten Lösungsmittel gemischt sein, das nicht durch die Membran oder das Rohr 34 hindurch verdampft. In diesem Falle wird durch die Verdampfung des ersten Lösungsmittels das Gelöste im dritten Lösungsmittel konzentriert.If desired, the first solvent can with be mixed with a third solvent that does not evaporate through the membrane or tube 34. In this Trap is concentrated by the evaporation of the first solvent, the solute in the third solvent.

809827/07U809827 / 07U

Claims

Dr.-Ing. Wühßim Beiohel 8915. W ^ gmg fieicliel 6 i-iaiikiuri a. M. 1 Paiktlraßo 13 TECHNICON INSTRUMENTS CORPORATION, Tarrytown, N.Y., VStA claims

1. Process for the enrichment of a dissolved material, characterized in that there is a liquid solvent in which the material is solved, can flow along a membrane that is selectively permeable to a gas or a vapor and for the liquid is impermeable, and that at least part of the solvent is at the boundary between solvents and membrane evaporates.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flow of the solvent is carried out by dividing the solvent into sections with the aid of a gas immiscible with the solvent.

3. The method according to claim 1, characterized in that the evaporation is carried out to dryness, a residue being obtained from the previously dissolved material, and that a second solvent is allowed to flow along the membrane in the form of sections, each between sections of the first solvent flow and dissolve the residue.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,4. The method according to claim 1, characterized, daß man eine Membran wählt, die die Strömung ringförmig umgibt.that one chooses a membrane that makes the flow annular surrounds.

809827/07 U OF ^ INAL INSPECTED

5. The method according to claim 1, characterized in that a membrane made of silicone is used.

6. The method according to claim 1, characterized in that the first solvent is pentane, hexane, chloroform, Heptane, tetrahydrofuran, benzene or ethyl acetate are used.

7. The method according to claim 1, characterized in that the second solvent is methanol or water used.

8. The method according to claim 1, characterized in that the evaporation is carried out to dryness, wherein a residue of the previously dissolved material is obtained, and that a second solvent is then applied to the membrane can flow along to dissolve the residue.

9. The method according to claim 3, characterized in that the sections are isolated from one another.

10. Device for transferring a dissolved material from a first into a second liquid solvent, consisting of a membrane (16, 34) which is impermeable to liquids and permeable to a gas or a vapor means (20, 32; 10, 12, 14, 22, 26, 30; 24) for flowing the first solvent along the membrane to the Evaporation of the first solvent on the membrane to dryness, wherein the means the first solvent by sections divide a gas immiscible with the solvents and sections of the second solvent into sections.

809827 / 07U

11. The device according to claim 10, characterized in that the membrane (16, 3 * 0 as a line for the flowing Sections is formed.

B09827 / 07U