DE3424787C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Säule für die Mitteldruck-Flüssigchromatographie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Trennsäulen sind z. B. aus der FR-A 24 91 215 bekannt. Die Vorsäule dient vor allem dazu die Glassäule (eigentliche Trennsäule) gegen das Eindringen von Verunreinigungen zu schützen. Dank ihrer lösbaren Befestigung kann die Vorsäule mit wenigen Handgriffen eingebaut und auch wieder entfernt werden. Wenn die Verunreinigungen in der Vorsäule einen gewissen Grad erreicht haben, wird die Vorsäule zusammen mit dem verunreinigten Adsorbens ausgetauscht, ohne daß gleichzeitig auch das Adsorbens in der Glassäule ersetzt werden muß. Dies bedeutet nicht nur Materialeinsparung, sondern reduziert auch den Zeitaufwand, bis die Vorrichtung wieder für einen neuen Chromatographie-Vorgang bereitgestellt ist.

Die Reinigungswirkung der Vorsäule hängt von der Weglänge ab, welche die Flüssigkeit dort im Adsorbens zurücklegt. Je länger diese ist, desto höher der Reinigungsgrad. Andererseits soll aber das Volumen der Vorsäule bzw. des darin befindlichen Adsorbens gegenüber demjenigen der Glassäule vernachlässigbar sein, damit die eigentliche Trennung in der Glassäule möglichst wenig durch Nebeneffekte in der Vorsäule verfälscht wird bzw. die Trennung gut reproduzierbar bleibt. Bei der bekannten Anordnung gemäß FR-A-24 91 215 hat die Vorsäule denselben Durchmesser wie die Glassäule. Sie kann daher den einander widersprechenden Anforderungen nach optimaler Vorreinigung und minimaler Beeinflussung des Trennvorganges in der Glassäule grundsätzlich nicht genügen.

Aus der DE 31 15 873 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, die aus einer Vorsäule und einer Hauptsäule besteht. Der Innendurchmesser der Vorsäule ist kleiner als der Innendurchmesser der Hauptsäule. Innerhalb der Vorsäule ist eine abgeschlossene Patronensäule angeordnet, die ein Adsorbens zurückhält, so daß das Adsorbens nicht aus der Vorsäule in die Hauptsäule nachzurutschen vermag. Die mittlere Effektivität dieser Säulenanordnung und damit verbunden, deren Standzeit, sind jedoch vergleichsweise gering.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Säule für die Mitteldruck-Flüssigkeitschromatographie vorzuschlagen, die insbesondere eine verlängerte Standzeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Säule mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Säule gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Es wurde eine überraschend einfache Lösung der gestellten Aufgabe gefunden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Vorsäule kleiner ist als derjenige der Glassäule, und zudem bei Auftreten eines Totvolumens in der Glassäule des Adsorbens aus der Vorsäule nachrutschbar ist. Damit ist die Voraussetzung geschaffen, in der Vorsäule den Durchfließweg beträchtlich zu verlängern, ohne die Nachteile eines zu großen Adsorbens-Volumens in Kauf nehmen zu müssen. Zudem wird dadurch erfindungsgemäß aber auch ein Totvolumen in der Glassäule verhindert, da Adsorbens aus der Vorsäule nach unten in die Glassäule rutschen kann. Das Adsorbens hat nämlich die Eigenschaft, im Laufe des Chromatographie-Prozesses chemisch und/oder physikalisch abgebaut zu werden. Totvolumen in der Glassäule verfälschen jedoch das Resultat des Chromatographie-Prozesses, wogegen eine Volumenreduzierung des Adsorbens in der Vorsäule tolerierbar ist.

Besonders gute Resultate werden mit der Vorsäule erzielt, wenn das Verhältnis der Innendurchmesser von Vorsäule und Glassäule etwa 1 : 3 bis 1 : 15, vorzugsweise 1 : 8 beträgt und wenn das Verhältnis der Längen von Vorsäule und Glassäule größer ist als 1 : 5, vorzugsweise 1 : 8 bis 1 : 10.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Innenraum der Vorsäule ohne Querschnittsverjüngung in den Innenraum der Glassäule übergeht. Dadurch ergibt sich einerseits eine durchgehende kompakte Füllung des Adsorbens in der Glassäule und in der Vorsäule.

Die Vorsäule kann aus Metall oder aus Glas oder allenfalls einem anderen Material gefertigt sein. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Vorsäule aus Metall gefertigt ist und ein Schauglas zur Überwachung des Adsorbens aufweist. Auf diese Weise können die Enden der Vorsäule unmittelbar zum Anschließen an die restliche Vorrichtung bearbeitet werden, beispielsweise durch Anbringen von Außen- oder Innengewinde. Das Schauglas zeigt den Pegelstand des Adsorbens an, so daß bei zu großem Absinken des Pegelstandes Adsorbens nachgefüllt werden oder die ganze Vorsäule ausgetauscht werden kann.

Eine mechanische besonders einfache Verbindung ergibt sich, wenn das Deckelteil und/oder das Bodenteil mittels je einem, dem Flansch am Säulenende hintergreifenden Ring und mittels in den Ring eingreifenden Befestigungselementen an die Säulenenden anpreßbar ist. Bei dieser Befestigungsart sind an den Säulenenden keinerlei Gewinde oder Bohrungen zum Anbringen von Befestigungselementen erforderlich. Die Wandung der Säule wird durch das Anklemmen des Deckelteils bzw. des Bodenteils am Flansch nicht beansprucht. Mit geeigneten Befestigungselementen wie z. B. Schrauben kann die Anpreßkraft beliebig eingestellt werden. Dadurch kann auch eine hohe Druckdichtigkeit an den Säulenenden erzielt werden.

Die in bestimmten Fällen erforderliche trichterartige Erweiterung auf der Einlaßseite kann auf besonders einfache Weise dadurch erzielt werden, daß das Deckelteil eine innere Wandpartie aufweist, welche sich gegen das Säulenende konisch erweitert. Auf diese Weise ist die konische Erweiterung nicht an der Säule selbst, so daß auf der gleichen Säule auch noch andere Deckelteile aufgesetzt werden können.

Eine weitere Vereinfachung im Aufbau der Vorrichtung ergibt sich, wenn das Bodenteil eine austauschbare Fritte aufweist. Auf diese Weise ist die Fritte unmittelbar in das Bodenteil integriert und muß nicht noch mit besonderen Anschluß- und Dichtungsteilen an das Säulenende angeschlossen werden. Die Fritte kann beispielsweise in eine Vertiefung eingelegt werden, so daß das Austauschen und Reinigen äußerst einfach ist. Besonders vorteilhaft ist die Fritte aus porösem Teflon gefertigt, wobei sie auf einer gelochten Stützplatte aufliegt. Das poröse Teflon-Material hat besonders vorteilhafte chemische und physikalische Eigenschaften. Allerdings ist das Material mechanisch wenig resistent, so daß es durch das Gewicht des Adsorbers möglicherweise durchgebogen werden könnte. Dies wird durch die gelochte Stützplatte zuverlässig verhindert, welche beispielsweise aus Metall oder Glas gefertigt sein kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Figur im Axialschnitt dargestelltetn Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Darstellungsgemäß hat die Glassäule 1 eine etwa rohrförmige Konfiguration mit gleichbleibendem Innendurchmesser. Länge, Wandstärke und Innendurchmesser der Säule können beliebig verändert werden, so daß beispielsweise auch Säulen für die Flash-Chromatographie eingesetzt werden können. Die Säulenenden 3 weisen je einen Flansch 6 auf, der beispielsweise durch Stauchen hergestellt werden kann. Die Stirnseiten der Säulenenden sind im übrigen vorzugsweise plan und die Rückseite des Flansches geht mit einer konischen Wandpartie in die Außenwandung der Glassäule über. Je nach Säulendurchmesser und Wandstärke kann bei dieser Konfiguration ersichtlicherweise mit hohen Drücken gearbeitet werden.

Das Einfüllteil 4 ist im Deckelteil 7 integriert, welches im übrigen verschiedene Konfigurationen aufweisen kann. Die innere Wandpartie 11 des Deckelteils 7 ist nach unten zu konisch erweitert. Das Deckelteil ist mit Hilfe eines den Flansch 6 hintergreifenden Ringes 9 an das Säulenende angepreßt. Zum Anpressen dienen Befestigungselemente 10, welche wie dargestellt Schrauben sein können. Es sind aber auch andere Befestigungselemente wie Bolzen, Stifte etc. denkbar. Konzentrisch im Ring 9 ist ein konischer Innenring 16 angeordnet, dessen Konusfläche etwa den gleichen Neigungswinkel aufweist wie diejenige des Flansches. Dadurch wird ersichtlicherweise eine vorteilhafte Kraftübertragung auf den Flansch bewirkt. Zwischen dem Flansch 6 und dem Innenring 16 ist außerdem noch ein Polster 19 aus einem relativ weichen Material angeordnet. Eine Ringdichtung 17 sorgt für eine druckdichte Verbindung zwischen dem Deckelteil 7 und dem Flansch 6.

Auf die gleiche Weise wie das Deckelteil ist auch das Bodenteil 8 am unteren Flansch 6 befestigt. Dabei ist das Auslaufteil 5 ebenfalls im Bodenteil integriert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist vor dem Auslaufteil 5 außerdem noch eine Fritte 15 angeordnet. Die Fritte 15 besteht vorzugsweise aus einem porösen Teflon-Material. Um ein Durchbiegen der Fritte zu verhindern, liegt diese auf einer gelochten Stützplatte 24, welche entweder separat eingelegt werden kann, oder welche unmittelbar mit dem porösen Teflon-Material verbunden sein kann. Die Stützplatte 24 kann aus Metall, Glas oder beispielsweise ebenfalls aus Teflon gefertigt sein. Das innere der Glassäule 1 ist mit einem Adsorbens 2 wie z. B. Kieselgel gefüllt. Die erfindungsgemäße Säule erlaubt den Einsatz eines Adsorbens mit äußerst feiner Korngröße von beispielsweise 15-25 µm. Dies erklärt sich durch die besonders günstigen Druckverhältnisse in der Säule.

Schließlich sei auch noch erwähnt, daß das Adsorbens auf besonders einfache Weise mit der Trockenfülltechnik eingefüllt werden kann. So kann beispielsweise am Bodenteil 8 eine Klopfvorrichtung montiert werden, was eine besonders kompakte Füllung ermöglicht. Mit dieser Methode konnten bis zu 30% mehr Gewichtseinheiten eingefüllt werden, als mit der herkömmlichen Naßfülltechnik.

Im Einfüllteil 4 des Deckelteils 7 ist eine Vorsäule 20 eingesetzt. Die Vorsäule 20 hat am unteren Ende zum Einschrauben in das Deckelteil ein Außengewinde 23. Am oberen Ende ist ein Anschlußstück 22 vorgesehen, in dem eine nicht dargestellte Schlauchanschlußkappe eingesetzt werden kann. Die Vorsäule 20 weist darstellungsgemäß ein Schauglas 21 auf, in dem der Pegelstand des Adsorbens 2 sichtbar ist. Zwischen der Vorsäule 20 und der Glassäule 1 sind keine Filter oder anderweitigen Querschnittsverjüngungen vorgesehen. Dadurch kann beim Auftreten eines Totvolumens in der Glassäule 1 das Adsorbens aus der Vorsäule 20 nachrutschen, so daß jederzeit eine kompakte Füllung in der Glassäule 1 gewährleistet ist. Die einfache Befestigung der Vorsäule ermöglicht ersichtlicherweise ein leichtes Entfernen oder Austauschen. Die Vorsäule kann mit eingefülltem Adsorbens entfernt werden, da dieses ohne Lösungsmittel eine kompakte Masse bildet und nicht herausfällt.

Claims (9)

1. Säule für die Mitteldruck-Flüssigkeitschromatographie bestehend aus einer mit einem Adsorbens gefüllten Glassäule, deren Enden mit einem Einfüllteil und mit einem Auslaufteil von geringerem Innendurchmesser als die Glassäule versehen sind, wobei die Glassäule (1) etwa über die gesamte Länge den gleichen Innendurchmesser aufweist und an ihren Enden (3) mit je einem in die Säule integrierten Flansch (6) versehen ist, wobei an den Flanschen ein Deckelteil (7) bzw. ein Bodenteil (8) lösbar befestigt und das Einfüllteil (4) in das Deckelteil (7) und das Auslaufteil (5) in das Bodenteil (8) integriert ist, und wobei am Deckelteil (7) eine das Adsorbens enthaltende Vorsäule (20) lösbar angeordnet ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) der Innendurchmesser der Vorsäule (20) ist kleiner als der Innendurchmesser der Glassäule (1);
• b) bei Auftreten eines Totvolumens in der Glassäule (1) ist das Adsorbens aus der Vorsäule (20) nachrutschbar.

2. Säule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Innendurchmesser von Vorsäule und Glassäule etwa 1 : 3 bis 1 : 15, vorzugsweise etwa 1 : 8 beträgt.

3. Säule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Längen von Vorsäule und Glassäule größer ist als 1 : 5, vorzugsweise etwa 1 : 8 bis 1 : 10.

4. Säule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Vorsäule (20) ohne Querschnittsverjüngung in den Innenraum der Glassäule (1) übergeht.

5. Säule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Metall gefertigt ist und ein Schauglas (21) zur Überwachung des Adsorbens aufweist.

6. Säule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (7) und/oder das Bodenteil (8) mittels je einem, den Flansch am Säulenende hintergreifenden Ring (9) und mittels in den Ring eingreifenden Befestigungselementen (10) an die Säulenenden (3) anpreßbar ist.

7. Säule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (7) eine innere Wandpartie (11) aufweist, welche sich gegen das Säulenende konisch erweitert.

8. Säule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (8) eine austauschbare Fritte (15) aufweist.

9. Säule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fritte aus porösem Teflon gefertigt und auf einer gelochten Stützplatte (24) aufliegt.