EP1154826A1 - Endstück für monolithische chromatographiesäulen - Google Patents

Endstück für monolithische chromatographiesäulen

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EP1154826A1
EP1154826A1 EP00906225A EP00906225A EP1154826A1 EP 1154826 A1 EP1154826 A1 EP 1154826A1 EP 00906225 A EP00906225 A EP 00906225A EP 00906225 A EP00906225 A EP 00906225A EP 1154826 A1 EP1154826 A1 EP 1154826A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
monolithic
sorbent
monolithic sorbent
separating device
sealing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00906225A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Hauke
Günther Sättler
Dieter Lubda
Edith Dicks
Willi Neuroth
Karin Cabrera
Alexander Kraus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of EP1154826A1 publication Critical patent/EP1154826A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/60—Construction of the column
    • G01N30/6034—Construction of the column joining multiple columns
    • G01N30/6039—Construction of the column joining multiple columns in series
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N30/06—Preparation
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    • G01N2030/085—Preparation using an enricher using absorbing precolumn
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    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/50—Conditioning of the sorbent material or stationary liquid
    • G01N30/52—Physical parameters
    • G01N2030/524—Physical parameters structural properties
    • G01N2030/528—Monolithic sorbent material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/60—Construction of the column
    • G01N30/6004—Construction of the column end pieces

Definitions

  • the invention relates to mounting devices for monolithic sorbents.
  • Sorbents are filled in a stainless steel or plastic tube with precisely fitting ends. It is achieved that the sorbent bed lies tightly against the shell of the column and the particles are homogeneously distributed over the entire cross section of the column. For this reason, an ideal sample application should be carried out with columns filled with particulate sorbents over the entire cross-section of the column. If, as is disclosed in WO 94/19 687 and WO 95/03 256, particulate is replaced by monolithic sorbents, the problem arises of sealing the jacket of the sorbent in a liquid-tight and pressure-stable manner. This is the only way to ensure that the sample and eluent are transported exclusively through the sorbent.
  • the object is therefore to improve the columns with monolithic sorbents known from DE 197 26164 with regard to separation performance and peak symmetry.
  • the improvement is achieved by redesigning the end regions of the casing of the monolithic sorbents in accordance with the present invention.
  • the invention relates to a separating device comprising a monolithic sorbent based on porous shaped bodies and a liquid-tight casing, a recess for the insertion of a sealing filter element in the end regions into the casing being incorporated in the end regions.
  • a preferred embodiment of the separating device according to the invention is a sheathing consisting of a composite material made of PEEK and glass or carbon fibers.
  • the invention further relates to an invention
  • a preferred embodiment is a separating device according to the invention, the ends of the separating device being provided with end pieces for sealing and supplying liquid.
  • the invention furthermore relates to the use of the coated monolithic sorbents for the chromatographic separation of at least two substances.
  • Figure 1 shows the upper end region of a monolithic sorbent coated according to the invention.
  • Figure 2 shows a corresponding construction with an integrated guard column.
  • Figure 3 shows a further embodiment of a sorbent coated according to the invention.
  • the lower end region of the coated monolithic sorbents is preferably in each case designed to correspond to the upper one.
  • Figure 4 shows chromatograms of separations performed on a column before and after stress tests.
  • Monolithic sorbents are generally known from the literature; These include, above all, porous ceramic shaped bodies, as are disclosed in WO 94/19 687 and in WO 95/03 256.
  • the term monolithic sorbents also encompasses molded articles made of polymers, as described by F. Svec and J.M. Frechet (1992) Anal. Chem. 64, pages 820-822, and by S. Hjerten et al. (1989) J.
  • Monolithic sorbents based on porous shaped bodies which have interconnected macropores and mesopores in the walls of the macropores are particularly preferred, the diameter of the macropores having a median value greater than 100 nm and the diameter of the mesopores having a median value of 2 and 100 nm.
  • Monolithic sorbents therefore consist of materials as are used for particulate sorbents. In many cases (eg Si0 2 ) these sorbents can easily be used for chromatographic separations. However, the base supports are derivatized more frequently in order to improve the separation properties; additional groups are introduced, which are grouped under the name separation effectors. Separation effectors and methods for their introduction into the base support are known in principle to the person skilled in the art and can be found, for example, in DE 197 26164 and the literature cited therein.
  • the term monolithic sorbent is understood to mean both a porous base body and a porous base body derivatized with separation effectors.
  • materials such as Teflon, PTFE or FEP can first be shrunk on as a thin tube and then with a pressure-resistant coating in a tube with synthetic resin, e.g. cast in an epoxy or polyimine resin, or sintered in with a plastic.
  • An additional covering with a composite material with a reinforcement made of glass or carbon fibers is also suitable for pressing the inner covering tightly against the monolithic sorbent.
  • these materials can also be used for direct sheathing of the monolithic sorbents.
  • such materials can contain other additives, such as inorganic oxides.
  • Another possibility of producing monolithic sorbents coated in this way is to apply the plastic onto the ceramic rod. extrude.
  • the ceramic rod is fed through a crosshead parallel to the extrusion of a hose.
  • the freshly extruded tube encloses (hot) the ceramic rod and is additionally pressed onto the ceramic rod, for example by a pressing device. It is also possible to heat a preformed hose instead of one
  • the plastic jacket is produced by flame spraying or single or multiple shrinking.
  • the column To use the pressure-resistant coated monolithic sorbent as a chromatography column, the column must be provided with end pieces for connecting eluent inlets and outlets. In addition, there should be the option of installing filter units and guard columns. In the case of monolithic chromatography columns, a filter element on the two end pieces of the column is theoretically not necessary. However, it is still preferred to protect the column head from mechanical To protect destruction. The filter element also serves as a filtration medium for the eluent.
  • the quality of a chromatographic column is determined by the separation performance and peak symmetry.
  • Figure 1 shows a monolithic sorbent coated with the filter insert according to the invention; the top half is shown.
  • the monolithic sorbent (1) is encased in a liquid-tight manner by the plastic jacket (2).
  • the sheathing (2) consisting of a polymer, preferably PEEK, does not end flush with the monolithic sorbent, but extends beyond the monolithic sorbent, whereby a recess can be created.
  • the protrusion is between approximately 1 mm and, depending on the diameter of the monolithic sorbent, up to approximately 1 cm and above.
  • the recess can preferably be produced by milling out the monolithic sorbent or other methods of material removal known to the person skilled in the art.
  • the cutout can preferably be enlarged by removing material on the inside of the casing.
  • the cutouts according to the invention can be formed by the temporary installation of shaping elements during the sheathing.
  • a filter element (3) is inserted sealingly into the recess.
  • the filter element (3) typically consists of a filter (3a) and a sealing insert (3b) The filter, which is directly on the monolithic
  • Sorbent is preferably made of metal or other common Materials.
  • the sealing insert is preferably made of Teflon or PFA (perfluoroalkoxy copolymer) and can be inserted into the recess with a precise fit. In one possible embodiment, it narrows conically towards the filter ( Figure 1); another embodiment is shown in Figure 3.
  • the sealing filter element (3) can also consist (not shown in the figure) of a porous plastic material which has both filtering and sealing properties, so that the filter element does not consist of a filter and sealing insert, but only of a workpiece.
  • the sealing filter element is pressed onto the monolithic sorbent by adding an appropriately shaped end piece (5) and enables an effective seal.
  • the end piece (5) is shaped in such a way that it fits snugly into the filter unit and the eluent inlet (7) hits the center of the filter.
  • the end pieces according to the invention consist of polymers or preferably of metal. They are glued on, shrunk on, fixed using a cartridge holder, or preferably screwed on using an external thread with a screw cap (6).
  • Figure 2 shows a separation device according to the invention with an integrated guard column.
  • the sealing filter unit (3) with filter (3a) and teflon seal (3b) is fitted into the casing (2) of the monolithic sorbent (1).
  • the sealing filter unit can also be made in one piece from a material that has both filtering and sealing properties (not shown in the figure). On the sealing
  • An intermediate piece (8) made of metal or plastic, preferably PEEK, with a central eluent inlet (9) is placed on the filter element. This is shaped in accordance with the end piece (5) such that it can be inserted into the filter device with a low dead volume.
  • the guard column consists of the sorbent (10), which is surrounded by a jacket (11) in which the filter units (12) according to the invention are integrated on both sides. This turns the guard column into a separation column towards the intermediate piece pressed and fixed to the opposite side by an end piece (5) according to the invention.
  • the end piece (5) is preferably pressed against the plastic jacket (2) and the filter unit (12) by a screw cap (13) adapted to the dimensions of the guard column.
  • FIG 3 shows another possible embodiment of the separation device according to the invention.
  • Monolithic sorbent (1), casing (2) and screw cap (6) are designed according to the separating device shown in Figure 1.
  • the filter element (3) consisting of a filter (3a) and a sealing insert (3b), on the other hand, has another embodiment.
  • the sealing insert (3b) is cylindrical. Accordingly, the end piece (5) is cylindrical, so that it can be inserted with a precise fit in the sealing element. Due to the cylindrical design of the sealing element and the end piece, the radial pressure is applied to the when the end piece is inserted
  • This embodiment is particularly suitable for less stable sheathing, for example made of PEEK.
  • PEEK for example made of PEEK.
  • both the embodiment shown in FIG. 1 with a conical sealing element and the embodiment shown in FIG. 3 can be used.
  • the embodiment shown in Figure 1 is particularly suitable for metal sheaths.
  • guard columns with a cylindrical shape can also be used
  • Sealing elements can be integrated into the separating devices according to the invention.
  • a monolithic column with a length of 10 cm and a diameter of 4.6 mm was encased with glass fiber reinforced PEEK and tested in a reversed phase (RP) system with regard to its separating performance after continuous exposure to high pressure.
  • the column was first used under normal RP conditions, then loaded with methanol / water 40/60 (v / v) with a flow of 7 ml / min for 18 h at 22 ° C. in a long-term test. The corresponding back pressure was 215 bar. It was then chromatographed again under normal RP conditions.
  • Chromatogram a) shows a separation before the stress test
  • chromatogram b) a separation after the permanent stress.

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Abstract

Ummantelte monolithische Sorbentien auf der Grundlage von porösen Formkörpern werden offenbart, wobei die Mantelfläche des genannten monolithischen Sorbens flüssigkeitsdicht mit einem druckfesten Mantel, beispielsweise aus Kunststoff, umschlossen ist und in die Ummantelung eine Filtereinheit zur totvolumenarmen zentrierten Probenaufgabe integriert ist. Die erfindungsgemässe Filtereinheit wird durch ein passgenau geformtes Endstück auf das monolithische Sorbens gepresst. Weiterhin werden die Integration einer Vorsäule, die Verwendung eines erfindungsgemässen monolithischen Sorbens in einer chromatographischen Säule, sowie die Verwendung eines erfindungsgemässen monolithischen Sorbens bei der chromatographischen Trennung mindestens zweier Substanzen offenbart.

Description

Endstück für monolithische Chromatographiesäuien
Die Erfindung betrifft Halterungsvorrichtungen für monolithische Sorbentien.
Zur Herstellung konventioneller Chromatographiesäulen mit partikulären
Sorbentien wird das Füllmaterial in ein Edelstahl- oder Kunststoffrohr mit passgenauen Enden gefüllt. Dabei wird erreicht, daß das Sorbensbett am Mantel der Säule dicht anliegt und die Partikel homogen über den gesamten Querschnitt der Säule verteilt sind. Aus diesem Grund sollte eine ideale Probenaufgabe bei mit partikulären Sorbentien gefüllten Säulen über den gesamten Querschnitt der Säule erfolgen. Ersetzt man, wie es in WO 94/19 687 und in WO 95/03 256 offenbart ist, partikuläre durch monolithische Sorbentien, so ergibt sich das Problem, die Ummantelung des Sorbens flüssigkeitsdicht und druckstabil abzudichten. Nur so ist gewährleistet, daß Probe und Elutionsmittel ausschließlich durch das Sorbens transportiert werden.
Verschiedene Möglichkeiten zur flüssigkeitsdichten Ummantelung von monolithischen Sorbentien sind in DE 197 26164 offenbart. Dazu gehört beispielsweise eine Ummantelung mit druckstabilen Kunststoffen wie z.B. PEEK (Polyetheretherketon). Die in DE 197 26164 offenbarten ummantelten monolithischen Sorbentien schließen bündig mit dem Mantel ab. Die Enden werden zum Abdichten mit einer flachen Filtereinheit versehen. Bei der Verwendung derartig ummantelter monolithischer Sorbentien wurde gefunden, daß Trennleistung und insbesondere Peaksymmetrie verbesserungsbedürftig erscheinen.
Es besteht also die Aufgabe, die aus DE 197 26164 bekannten Säulen mit monolithischen Sorbentien bezüglich Trennleistung und Peaksymmetrie zu verbessern. Die Verbesserung wird erreicht, indem man die Endbereiche der Ummantelung der monolithischen Sorbentien entsprechend der vorliegenden Erfindung neu gestaltet.
Gegenstand der Erfindung ist eine Trennvorrichtung umfassend ein monolithisches Sorbens auf der Grundlage von porösen Formkörpern und eine flüssigkeitsdichte Ummantelung, wobei in die Ummantelung in den Endbereichen eine Aussparung zum totvolumenfreien Einsetzen eines dichtenden Filterelements eingearbeitet ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung ist eine Ummantelung bestehend aus einem Verbundwerkstoff aus PEEK und Glas- oder Carbonfasern.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine erfindungsgemäße
Trennvorrichtung, wobei zusätzlich eine Vorsäule mit Filtereinheiten auf beiden Seiten über ein Zwischenstück in die Säulenkonstruktion integriert ist.
Bevorzugte Aufführungsform ist eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung, wobei die Enden der Trennvorrichtung mit Endstücken zur Abdichtung und Flüssigkeitszufuhr versehen sind.
Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der ummantelten monolithischen Sorbentien zur chromatographischen Trennung mindestens zweier Substanzen.
In der Abbildung 1 ist der obere Endbereich eines erfindungsgemäß ummantelten monolithischen Sorbens dargestellt. Abbildung 2 zeigt eine entsprechende Konstruktion mit integrierter Vorsäule. Abbildung 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäß ummantelten Sorbens.
Der untere Endbereich der ummantelten monolithischen Sorbentien ist jeweils vorzugsweise entsprechend dem oberen ausgeführt.
Abbildung 4 zeigt Chromatogramme von Trennungen, die mit einer Säule vor und nach Belastungstests durchgeführt wurden.
Monolithische Sorbentien sind grundsätzlich aus der Literatur bekannt; dazu gehören vor allem poröse keramische Formkörper, wie sie in WO 94/19 687 und in WO 95/03 256 offenbart sind. Von dem Begriff monolithische Sorbentien werden im weiteren Sinn auch Formkörper aus Polymerisaten umfaßt, wie sie von F. Svec und J.M. Frechet (1992) Anal. Chem. 64, Seiten 820 - 822, und von S. Hjerten et al. (1989) J.
Chromatogr. 473, Seiten 273 - 275, beschrieben wurden. Besonders bevorzugt sind monolithische Sorbentien auf der Grundlage von porösen Formkörpern, die untereinander verbundene Makroporen sowie Mesoporen in den Wänden der Makroporen aufweisen, wobei der Durchmesser der Makroporen einen Medianwert größer als 100 nm aufweist, und wobei der Durchmesser der Mesoporen einen Medianwert von 2 und 100 nm aufweist.
Monolithische Sorbentien bestehen also aus Materialien, wie sie für parti- kuläre Sorbentien im Gebrauch sind. In vielen Fällen (z.B. Si02) können diese Sorbentien ohne weiteres für chromatographische Trennungen verwendet werden. Häufiger jedoch werden die Basisträger derivatisiert, um die Trenneigenschaften zu verbessern; dabei werden zusätzliche Gruppierungen eingeführt, die unter der Bezeichnung Separationseffektoren zu- sammengefaßt werden. Separationseffektoren und Verfahren zu ihrer Einführung in den Basisträger sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und können beispielsweise DE 197 26164 und der dort zitierten Literatur entnommen werden.
Unter dem Begriff monolithisches Sorbens wird erfindungsgemäß sowohl ein poröser Grundkörper als auch ein mit Separationseffektoren derivatisierter poröser Grundkörper verstanden.
Zur Ummantelung monolithischer Sorbentien können, wie in WO 94/19 687 beschrieben, zunächst Werkstoffe wie Teflon, PTFE oder FEP als dünner Schlauch aufgeschrumpft werden und anschließend mit einer druckfesten Umhüllung in ein Rohr mit Kunstharz, z.B. einem Epoxy- oder Polyiminharz eingegossen, oder mit einem Kunststoff eingesintert werden. Auch eine zusätzliche Umhüllung mit einem Verbundwerkstoff mit einer Verstärkung aus Glas- oder Carbonfasern ist geeignet, um die innere Ummantelung dicht an das monolithische Sorbens zu drücken.
Durch die große Druckstabilität der mit Glas- oder Carbonfasern verstärkten Werkstoffe, insbesondere PEEK, können diese Materialien auch für eine direkte Ummantelung der monolithischen Sorbentien eingesetzt werden. Zusätzlich können derartige Materialien weitere Zusatzstoffe, wie beispielsweise anorganische Oxide, enthalten.
Diese Art der direkten Ummantelung mit Glas- oder Carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoffen zeigt besondere Stabilität auch bei hohem Druck während einer chromatographischen Trennung. Diese Vorteile lassen sich auch auf Säulen und Ummantelungen anderer Geometrie, wie sie beispielsweise in DE 197 26164 offenbart sind, übertragen.
Eine andere Möglichkeit, derartig ummantelte monolithische Sorbentien herzustellen, besteht darin, den Kunststoff auf den Keramikstab aufzu- extrudieren. Dabei wird der Keramikstab parallel zur Extrusion eines Schlauches durch einen Querkopf zugeführt. Der frisch extrudierte Schlauch umschließt (heiß) den Keramikstab und wird z.B. durch eine Andrückvorrichtung zusätzlich an den Keramikstab angedrückt. Dabei ist es auch möglich, einen vorgeformten Schlauch zu erwärmen, statt einen
Schlauch durch Extrusion zu erzeugen. Durch dieses mechanische Andrücken und das zusätzliche Sintern beim Abkühlen entsteht eine dichte Ummantelung. Es ist auch möglich, den Keramikstab in einen vorgefertigten Schlauch, dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist, als der Außendurchmesser des Keramikstabes einzubringen und dann den
Kunststoff zu erwärmen, so daß der Schlauch auf den Enddurchmesser abgezogen werden kann und dabei den Keramikstab dicht umschließt.
Bei einer weiteren Variante wird die Kunststoffummantelung durch Flamm- spritzen oder ein- oder mehrfaches Aufschrumpfen erzeugt.
Arbeitsverfahren und -parameter sind dem Fachmann der Kunststoffverarbeitung geläufig oder können nach üblichen Verfahren optimiert werden.
Grundsätzlich ist es möglich, auch die letztgenannten Varianten der Ummantelung nach einer vorherigen ersten Ummantelung mit z.B. einem Schrumpfschlauch oder ähnlichem nicht druckstabilem Material auszuführen.
Zur Nutzung des druckfest ummantelten monolithischen Sorbens als Chromatographiesäule muß die Säule mit Endstücken zum Anschluß von Elutionsmittelzu- und -ableitungen versehen werden. Zusätzlich sollte die Möglichkeit zum Einbau von Filtereinheiten und Vorsäulen gegeben sein. Bei monolithischen Chromatographiesäulen ist ein Filterelement an den beiden Endstücken der Säule theoretisch nicht notwendig. Es wird aber dennoch bevorzugt eingesetzt, um den Säulenkopf vor mechanischen Zerstörungen zu schützen. Außerdem dient das Filterelement als Filtrationsmedium für den Eluenten.
Die Qualität einer chromatographischen Säule wird durch die Trennleistung und Peaksymmetrie bestimmt.
Die Trennleistung einer Chromatographiesäule ergibt sich aus der Anzahl
N der theoretischen Böden pro Meter Säule (N/m).
Der Symmetriewert Q ist ideaierweise Q = 1.
Im Falle eines Tailings verschieben sich die Symmetriewerte in den Bereich Q > 0, im Falle eines Frontings zu Q < 0.
In Abbildung 1 ist ein erfindungsgemäß ummanteltes monolithisches Sorbens mit dem Filtereinsatz gezeigt; die obere Hälfte ist dargestellt. Das monolithische Sorbens (1) ist von dem Kunststoffmantel (2) flüssigkeitsdicht umhüllt. Die aus einem Polymer, vorzugsweise PEEK bestehende Ummantelung (2) schließt nicht plan mit dem monolithischen Sorbens ab, sondern reicht über das monolithische Sorbens hinaus, wobei eine Aussparung entstehen kann. Der Überstand beträgt zwischen ca. 1 mm und in Abhängigkeit vom Durchmesser des monolithischen Sorbens bis zu ca. 1 cm und darüber. Die Aussparung kann vorzugsweise durch Ausfräsen des monolithischen Sorbens oder sonstige dem Fachmann bekannten Verfahren zur Materialabtragung erzeugt werden. Bevorzugterweise kann zusätzlich zur Ausfräsung des monolithischen Sorbens die Aussparung durch Materialabtragung an der Innenseite der Ummantelung vergrößert werden. Genauso können die erfindungsgemäßen Aussparungen durch den temporären Einbau formgebender Elemente während der Ummantelung gebildet werden. In die Aussparung wird ein Filterelement (3) dichtend eingefügt. Das Filterelement (3) besteht typischerweise aus einem Filter (3a) und einem Dichtungseinsatz (3b) Der Filter, der direkt auf dem monolithischen
Sorbens aufsitzt, besteht vorzugsweise aus Metall oder anderen üblichen Materialien. Der Dichtungseinsatz besteht vorzugsweise aus Teflon oder PFA (Perfluoralkoxy-Copolymer) und läßt sich paßgenau in die Aussparung einfügen. In einer möglichen Ausführungsform verengt er sich nach innen zum Filter hin konisch (Abbildung 1); eine andere Ausführungsform ist in Abbildung 3 dargestellt. Das dichtende Filterelement (3) kann erfindungsgemäß auch (in Abbildung nicht dargestellt) aus einem porösen plastischen Material bestehen, das sowohl filternde als auch dichtende Eigenschaften besitzt, so daß das Filterelement nicht aus Filter und Dichtungseinsatz, sondern nur aus einem Werkstück besteht. Das dichtende Filterelement wird durch Anfügen eines entsprechend geformten Endstücks (5) auf das monolithische Sorbens gepresst und ermöglicht eine effektive Abdichtung. Das Endstück (5) ist derart geformt, daß es sich paßgenau in die Filtereinheit einfügt und der Elutionsmittelzulauf (7) auf das Zentrum des Filters trifft. Die erfindungsgemäßen Endstücke bestehen aus Polymeren oder vorzugsweise aus Metall. Sie werden aufgeklebt, aufgeschrumpft, über eine Kartuschenhalterung fixiert, oder bevorzugt über ein Außengewinde mit einer Schraubkappe (6) aufgeschraubt.
Abbildung 2 zeigt eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung mit integrierter Vorsäule.
In die Ummantelung (2) des monolithischen Sorbens (1) ist die dichtende Filtereinheit (3) mit Filter (3a) und Teflondichtung (3b) eingepaßt. Erfindungsgemäß kann die dichtende Filtereinheit auch in einem Stück aus einem Werkstoff gearbeitet sein, der sowohl filternde als auch dichtende Eigenschaften besitzt (nicht in Abbildung gezeigt). Auf das dichtende
Filterelement wird ein Zwischenstück (8) aus Metall oder Kunststoff, vorzugsweise PEEK, mit zentralem Elutionsmittelzulauf (9) aufgesetzt. Dieses ist entsprechend dem Endstück (5) derart geformt, daß es totvolumenarm in die Filtervorrichtung eingefügt werden kann. Die Vorsäule besteht aus dem Sorbens (10), das von einem Mantel (11) umgeben wird, in den beidseitig die erfindungsgemäßen Filtereinheiten (12) integriert sind. Dadurch wird die Vorsäule zur Trennsäule hin auf das Zwischenstück gepresst und zur gegenüberliegenden Seite durch ein erfindungsgemäßes Endstück (5) fixiert. Bevorzugterweise wird das Endstück (5) durch eine den Maßen der Vorsäule angepaßte Schraubkappe (13) gegen den Kunststoffmantel (2) und die Filtereinheit (12) gedrückt.
Abbildung 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung. Monolithisches Sorbens (1), Ummantelung (2) und Schraubkappe (6) sind entsprechend der in Abbildung 1 dargestellten Trennvorrichtung ausgeführt. Das Filterelement (3) bestehend aus einem Filter (3a) und einem Dichtungseinsatz (3b) dagegen weist eine andere Ausführungsform auf. Der Dichtungseinsatz (3b) ist zylindrisch geformt. Entsprechend ist auch das Endstück (5) zylindrisch geformt, damit es paßgenau in das Dichtelement eingesetzt werden kann. Durch die zylindrische Ausarbeitung von Dichtelement und Endstück wird beim Einsetzen des Endstücks der Radialdruck auf die
Ummantelung (2) verringert. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet für weniger stabile Ummantelungen, beispielsweise aus PEEK. Bei mechanisch stabileren Materialien, wie faserverstärktem PEEK kann sowohl die in Abbildung 1 dargestellte Ausführungsform mit konischem Dichtelement, als auch die in Abbildung 3 dargestellte Ausführungsform verwendet werden. Besonders geeignet ist die in Abbildung 1 dargestellte Ausführungsform bei Ummantelungen aus Metall.
Entsprechend dem in Abbildung 3 dargestellten Dichtelement und Endstück können auch Vorsäulen mit zylindrisch geformten
Dichtelementen in die erfindungsgemäßen Trennvorrichtungen integriert werden.
Die Dimensionen der genannten Bestandteile der Erfindung, wie Länge oder Durchmesser der Säulen, entsprechen denen, die für ähnliche Konstruktionen im Bereich der partikulären Sorbentien üblich sind. Auch ohne weitere Ausführungen wird davon ausgegangen, daß ein Fachmann die obige Beschreibung im weitesten Umfang nutzen kann. Die bevorzugten Ausführungsformen und Beispiele sind deswegen lediglich als beschreibende, keineswegs als in irgendeiner Weise limitierende Offenbarung aufzufassen.
Die vollständige Offenbarung aller vor- und nachstehend aufgeführten Anmeldungen, Patente und Veröffentlichungen sind durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeführt.
Beispiele
In beiden Beispielen wurden für die erfindungsgemäßen
Trennvorrichtungen konisch zulaufende Dichtelemente verwendet.
Beispiel 1
Vergleich von monolithischen Chromatographiesäulen bezüglich Trennleistung (N/m) und Peaksymmetrie (Q).
Es wurden jeweils 11 Säulen mit einem monolithischen Sorbens der Länge 10 cm und Durchmesser 4,6 mm verglichen. Die Säulen der Gruppe A weisen, entsprechend dem Stand der Technik wie in DE 197 26164 offenbart, kein eingearbeitetes Filterelement auf, sondern schließen bündig mit der Ummantelung ab. Die Säulen der Gruppe B enthalten ein erfindungsgemäß in eine Aussparung eingearbeitetes Filterelement. Bedingungen: Eluent Acetonitril/Wasser 60/40 (v/v) Fluß 2 ml/min
Detektion UV 254 nm Raumtemperatur Aufgabesubstanz Anthrazen
Gruppe B
N/m Q
9624 1,39
10566 1,21
10440 1,50
94240 1,37
110800 1,26
110000 1,37
114800 1,24
85960 1,20
80550 1,08
95340 1,06
101140 1,44
99920 1,28
0 = Durchschnittswert
Der Vergleich der Werte von Gruppe A und B zeigt eine starke Verbesserung der Symmetriewerte und eine deutlich bessere Trennleistung bei Verwendung der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung. Beispiel 2
Darstellung von Trennleistung und Druckstabilität von Chromatographiesäulen mit glasfaserverstärkter PEEK-Ummantelung
Eine monolithische Säule der Länge 10 cm und Durchmesser 4,6 mm wurde mit glasfaserverstärktem PEEK ummantelt und in einem Reversed Phase (RP) System bezüglich ihrer Trennleistung nach Dauerbelastung mit hohem Druck geprüft. Zunächst wurde die Säule unter normalen RP Bedingungen eingesetzt, dann mit Methanol/Wasser 40/60 (v/v) mit einem Fluß von 7 ml/min für 18 h bei 22 °C im Dauertest belastet. Der korrespondierende Rückdruck betrug 215 bar. Anschließend wurde erneut unter normalen RP Bedingungen chromatographiert.
RP-Bedingungen:
Eluent Acetonitril/Wasser 60/40 (v/v)
Fluß 2 ml/min Detektion UV 254 nm
Raumtemperatur Aufgabesubstanz Anthrazen (letzter Peak)
Die Chromatogramme der beiden Trennungen sind in Abbildung 4 dargestellt. Chromatogramm a) zeigt eine Trennung vor dem Belastungstest, Chromatogramm b) eine Trennung nach der Dauerbelastung. Chromatographische Werte für Anthracen:
Vor und nach dem Belastungstest werden gleiche Werte für Peaksymmetrie und Trennleistung erhalten. Dies zeigt eine große mechanische Stabilität der Ummantelung. Wäre durch die hohe
Druckbelastung eine mechanische Instabilität aufgetreten, so hätten sich zwischen monolithischem Sorbens und Ummantelung Kanäle gebildet.
Diese Kanalbildung äußert sich in einer Verkleinerung der Symmetriewerte, da zusätzlich zu dem schon vor der Belastung auftretenden Tailing ein
Fronting erzeugt würde. Diese Beobachtung wird bei Verwendung glasfaserverstärkter Ummantelungen nicht gemacht.

Claims

Ansprüche
1. Trennvorrichtung umfassend ein monolithisches Sorbens (1) auf der Grundlage von porösen Formkörpern, eine flüssigkeitsdichte Ummantelung (2) und ein dichtend eingesetztes Filterelement (3), dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens ein Endbereich so ausgeführt ist, daß das monolithische Sorbens (1) kürzer ist als die Ummantelung (2) und sich so ein Hohlraum bildet, in den das Filterelement (3) dichtend eingefügt wird.
2. Trennvorrichtung entsprechend Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsdichte Ummantelung aus einem Verbundwerkstoff aus PEEK und Glas- oder Carbonfasern besteht.
3. Trennvorrichtung entsprechend Anspruch 1 oder 2, wobei zusätzlich eine Vorsäule (10, 11) mit Filtereinheiten (12) auf beiden Seiten über ein Zwischenstück (8) integriert ist.
4. Trennvorrichtung entsprechend Anspruch 1 - 3, wobei die Enden der Trennvorrichtung mit Endstücken (5) zur Abdichtung und
Flüssigkeitszufuhr versehen sind.
5. Verwendung eines ummantelten monolithischen Sorbens nach Anspruch 1 - 4 in einer chromatographischen Säule.
6. Verwendung eines ummantelten monolithischen Sorbens nach Anspruch 1 - 4 bei der chromatographischen Trennung mindestens zweier Substanzen.
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