EP3265197A1 - Appareil pour séparer des composés chimiques présents dans un échantillon avec un éluant corrosif - Google Patents

Appareil pour séparer des composés chimiques présents dans un échantillon avec un éluant corrosif

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Publication number
EP3265197A1
EP3265197A1 EP16712961.8A EP16712961A EP3265197A1 EP 3265197 A1 EP3265197 A1 EP 3265197A1 EP 16712961 A EP16712961 A EP 16712961A EP 3265197 A1 EP3265197 A1 EP 3265197A1
Authority
EP
European Patent Office
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corrosive
eluent
sample
acid
separation column
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16712961.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Didier BOURLES
Karim KEDDADOUCHE
Régis BRAUCHER
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.)
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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 Aix Marseille Universite, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Aix Marseille Universite
Publication of EP3265197A1 publication Critical patent/EP3265197A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/14—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the introduction of the feed to the apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D15/18—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns
    • B01D15/1864—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns using two or more columns
    • 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
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/38—Flow patterns
    • G01N30/46—Flow patterns using more than one column
    • G01N30/466—Flow patterns using more than one column with separation columns in parallel
    • 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
    • G01N30/80—Fraction collectors
    • G01N30/82—Automatic means therefor
    • 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
    • G01N30/88—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/36—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction, e.g. ion-exchange, ion-pair, ion-suppression or ion-exclusion
    • B01D15/361—Ion-exchange
    • B01D15/362—Cation-exchange

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and an automated method for separating and recovering chemical compounds present in a sample with a corrosive eluent through a separation column.
  • Separation column chromatography comprising an ion exchange resin is a commonly used ion-exchange chemical separation process, for example to soften or desalt the water. It implements the percolation process by which a mobile phase (the liquid sample containing the compounds to be separated, an eluent or an eluate) infiltrates through a stationary phase (the ion exchange resin). The difference in affinity of the mobile phase with respect to the stationary phase causes, by repeated sorptions and desortions during the percolation, a progressive separation of the compounds.
  • One of the applications of separation column chromatography is the chemical preparation of natural samples, in particular for the measurement of their concentration of cosmogenic nuclides other than 14 C, mainly 10 Be and 26 A1.
  • the preparation of natural samples involves a succession of several steps, the final step of which consists in isolating the elements of interest. This final step is carried out using an ion exchange resin included in a separation column. It requires the use of a corrosive eluent so that the dissolved elements of interest pass through said resin which separates them according to their affinity.
  • This final step is performed manually so that the items of interest are collected separately at the column output.
  • the operator therefore follows a specific sequence during which he introduces the sample, resulting from the dissolution of the quartz mineral fraction, in the separation column, then successively pours different volumes of the corrosive eluent into the separation column.
  • Each volume of corrosive eluent poured makes it possible to collect an eluate containing a single element of interest, thus separating the elements of interest.
  • the operator in order for each element of interest to be collected separately, the operator must ensure that almost all of the corrosive eluent volume has passed through the separation column before pouring the next volume of corrosive eluent.
  • the apparatus according to the invention carries out the extraction of the elements of interest by percolation through a separation column and on the other hand, the collection of the different fractions in a collector maintained under depression by a depressurizer.
  • the apparatus according to the invention also makes it possible to subtract the operator from the repetitive, long and dangerous process, with regard to the fluids used, and which requires a high concentration in order to respect the sequence described above and to recover separately the elements of interest at the right time.
  • the subject of the invention is an apparatus for separating chemical compounds present in a sample with a corrosive eluent through a separation column comprising:
  • a housing having an upstream portion and a downstream portion, intended to receive a separation column
  • a collector for collecting an eluate resulting from the elution of the chemical compounds through the separation column
  • a depressurizer for applying a vacuum to the collector
  • a level sensor located at the buffer tank adapted to emit a signal when the volume of liquid (sample and / or eluent) in the buffer tank has reached a reference value
  • a programmable controller adapted to trigger the depressurizer, to receive the signal emitted by the level sensor and to trigger the device for pumping the corrosive eluent and / or the sample when the signal emitted by the sensor is received,
  • said housing being fluidly connected to the buffer tank by its upstream part, and to the collector by its downstream part,
  • said device for pumping the corrosive eluent and / or the sample being fluidly connected to the buffer tank,
  • said depressurizer being fluidly connected to the collector
  • the invention relates to a method for separating n chemical compounds present in a sample with a corrosive eluent through a separation column, the method comprising the following steps:
  • step d) being automatically triggered only when step c) or the preceding step f) is carried out
  • n an integer of 2 to 10
  • n being an integer greater than or equal to 1.
  • Figure 1 shows a diagram of the apparatus according to the invention.
  • FIG. 2 represents a chromatogram showing the separation of boron, beryllium and aluminum using the apparatus according to the invention.
  • FIG. 3 represents a chromatogram obtained during the separation of boron, beryllium and aluminum by applying an overpressure upstream of the separation column.
  • FIG. 4 represents a graph showing the reproducibility of the separation of boron, beryllium and aluminum using the apparatus according to the invention.
  • the invention relates to an apparatus for separating chemical compounds present in a sample with a corrosive eluent through a separation column comprising:
  • a housing having an upstream portion and a downstream portion, intended to receive a separation column
  • a collector for collecting an eluate resulting from the elution of the chemical compounds through the separation column
  • a depressurizer for applying a vacuum to the collector, a level sensor located at the buffer tank adapted to emit a signal when the volume of liquid (sample and / or eluent) in the buffer tank has reached a reference value,
  • a programmable controller adapted to trigger the depressurizer, to receive the signal emitted by the level sensor and to trigger the device for pumping the corrosive eluent and / or the sample when the signal emitted by the sensor is received,
  • said housing being fluidly connected to the buffer tank by its upstream part, and to the collector by its downstream part,
  • said device for pumping the corrosive eluent and / or the sample being fluidly connected to the buffer tank,
  • said depressurizer being fluidly connected to the collector
  • said programmable controller being connected to said level sensor, said pump device and said depressurizer.
  • the apparatus according to the invention further comprises a separation column.
  • the separation column is fluidly connected via the upstream portion of the housing to the buffer tank and via the downstream portion of the housing to the collector.
  • the separation column is loaded with a stationary phase.
  • This stationary phase may be an ion exchange cationic resin comprising styrene and divinylbenzene or acrylic monomer units having sulfonic, phosphorus, carboxymethyl or carboxyl functional groups, or anionic ion exchange resin comprising styrene monomer units. and divinylbenzene or acrylic having quaternary amino groups, tertiary amines, secondary amines or primary amines.
  • the stationary phase may be an ion exchange cationic resin comprising monomer units of styrene and divinyl benzene or acrylic polymer having sulphonic functional groups (e.g. Amberlite ® IRP88, Amberlite ® IRP69, Dowex ® 50WX8 , etc.), or carboxylic (eg Amberlite ® IRP64).
  • An ion exchange cationic resin comprising styrene and divinylbenzene or acrylic monomer units having sulfonic functional groups is particularly suitable.
  • the resin is not compacted in the separation column.
  • the resin is disposable.
  • a single-use resin, replaced after each use of the apparatus, can prevent cross-contamination, thus improving the quality of the separation of the different nuclides.
  • the apparatus of the invention can be used to separate any element of interest dissolved in a complex matrix solution.
  • the separation column is fluidly connected via the upstream portion of the housing directly to the buffer tank, Le., That there is no mechanical part between the reservoir and the column.
  • the corrosive eluent and / or injected sample is stored in the reservoir, in suspension above the stationary phase of the separation column, before its introduction into said column of separation due to the depression applied to the collector by the depressurizer.
  • part of the corrosive eluent and / or injected sample may be introduced into the separation column if this mechanical part is not perfectly sealed, for example if it is corroded by the corrosive eluent. Undesired introduction of the corrosive eluent and / or injected sample alters the separation quality. If the addition of a mechanical part can, at first sight, prevent the risk of unwanted introduction, the wear of this mechanical part generates the risk of an unwanted introduction. Advantageously, the absence of a mechanical part thus makes it possible to overcome this risk.
  • the device for pumping the eluent and / or the sample has an upstream part and a downstream part.
  • the device for pumping the eluent and / or the sample can be fluidically connected via its downstream part to the buffer tank, in order to inject the volume of corrosive eluent and / or of sample into said buffer tank.
  • the device for pumping the eluent and / or the sample is connected fluidically by its downstream part directly to the buffer tank, Le., That there is no mechanical part between the reservoir. and the pumping device.
  • the corrosive sample and eluent are stored in separate containers, a sample storage container and a corrosive eluent storage container.
  • the sample and the corrosive eluent are then injected by the pumping device into the buffer tank.
  • the pumping device is then fluidly connected, by its upstream part, to the sample storage container and the corrosive eluent storage container.
  • the different corrosive eluents are each stored in separate corrosive eluent storage containers and the sample is stored in a sample storage container.
  • the pumping device is then connected fluidically, by its upstream part, firstly to the sample storage container and secondly to each corrosive eluent storage container.
  • the different samples are each stored in separate sample storage containers and the corrosive eluent is stored in an eluent storage container.
  • the pumping device is then connected fluidically, by its upstream part, on the one hand to the container of corrosive eluent and on the other hand to each sample storage container.
  • the different samples are each stored in separate sample storage containers and the different eluents are each stored in separate eluent storage containers.
  • the pumping device is then fluidly connected, through its upstream part, on the one hand to each of the sample storage containers and on the other hand to each of the eluent storage containers.
  • the apparatus of the invention may comprise a corrosive eluent pumping device and a sample pumping device.
  • the corrosive eluent pumping device is fluidically connected, through its upstream portion, to one or each of the corrosive eluent storage containers
  • the sample pumping device is fluidically connected, through its upstream portion, to one or Each of the two pumping devices are fluidically connected, by their downstream part, to the buffer tank in order to separately inject the eluent (s) and the sample (s) into the buffer tank. This makes it possible to avoid contamination between the corrosive eluent (s) and the sample (s) before their injection into the buffer tank.
  • the device for pumping the eluent and / or the sample may be a peristaltic pump, a diaphragm pump, a magnetic centrifugal pump, a helical screw pump, a self-priming centrifugal pump, an eccentric screw pump, a gear pump, or a rotary piston pump.
  • a peristaltic pump is preferred. It drives the liquid, sample and corrosive eluent, by the action of roller rotating at constant speed and exerting pressure on a flexible tube.
  • a peristaltic pump makes it possible to use a large variety of tubes (of different types and diameters) in the apparatus according to the invention, to deliver a constant flow rate and, finally, it requires minimal maintenance.
  • the buffer tank makes it possible to store the volume of corrosive eluent and / or sample injected before it is introduced into the separation column. Said volume can be controlled before and / or during the introduction into the separation column.
  • the buffer tank makes it possible to damp the flow of corrosive eluent and / or injected sample in order to preserve the upper contact surface of the stationary phase, in particular the resin, contained in the separation column while allowing the storage and elution of corrosive eluent and / or injected sample introduced into the separation column.
  • the reservoir allows a uniform collection of each eluate resulting from the elution of the chemical compounds through the separation column.
  • the level sensor may be a non-contact radar sensor, a non-contact microwave sensor, a non-contact ultrasonic sensor, a hydrostatic pressure level sensor, a level sensor by differential pressure, a level probe by radar guided, a level probe by capacitive principle.
  • the level sensor contributes to maintaining a stable and reproducible reference level of corrosive eluent and / or sample injected above the separation column, and in particular the phase stationary of the separation column. It thus makes it possible to avoid the drying of the stationary phase, and thus contributes to the quality of the separation.
  • the level sensor is located at a distance of less than 20 cm above the bed of the stationary phase loaded in the separation column, in particular at a distance of between 1 cm and 10 cm above above the bed of the stationary phase, more particularly at a distance of between 2 cm and 7 cm from the bed of the stationary phase, particularly at a distance of 5 cm above the bed of the stationary phase.
  • the level sensor is fixed, for example, by screwing on the reservoir of the pumping device so as to detect the presence of liquid above the bed of the stationary phase.
  • the immersed part of the sensor is made of chemically resistant material, for example polysulfone.
  • Polysulfone is ideally suited because it is a material chemically resistant to a wide variety of corrosive eluents, such as acids and in particular hydrochloric acid. It also resists and has high concentrations of corrosive eluents, such as acids.
  • the apparatus may comprise an isolation means which is located between the downstream portion of the housing and the upstream collector portion. This isolation means makes it possible to isolate the separator column from the collector and thus retain the wet stationary phase and to avoid preferential path formation in the separation column if it is kept dry under vacuum.
  • the collector comprises compartments for the collection of eluates containing one of the chemical compounds.
  • each compartment of the collector can collect an eluate containing one of the chemical compounds.
  • the collector comprises at least as many compartments as eluates to collect containing one of the chemical compounds.
  • a manifold compartment may comprise a container for collecting an eluate containing one of the chemical compounds.
  • a compartment comprises at least as many containers as eluates to collect containing one of the chemical compounds. After collecting the eluate, the container can advantageously allow the transport of the collected eluate.
  • This container may be a container conventionally used in chemistry, such as a beaker, a flask, an Erlenmeyer flask, a crystallizer, a cup, a test tube.
  • the manifold can be sealed and equipped with a pressure gauge to measure and control the depression applied by the depressurizer.
  • the depressurizer may be a diaphragm vacuum pump, a vane vacuum pump, a screw vacuum pump, a spiral pump, a turbomolecular vacuum pump, a diffusion vacuum pump.
  • a diaphragm vacuum pump is particularly suitable for the apparatus according to the invention. Indeed, it offers wide ranges of vacuum and pumping speed adapted to the device. It is also resistant to the vapors of a corrosive eluent.
  • the depression applied by the depressurizer makes it possible to accelerate the flow of the eluate leaving the column and thus to reduce the time taken by the different elution volumes to pass through the separation column. It therefore advantageously makes it possible to reduce the time required for the separation of the chemical compounds.
  • the application of a depression is a gentle method that does not generate constraints related to the physical conditioning of the stationary phase of the separation column.
  • the loading of the stationary phase in the separation column can be done without any particular method, technique and constraint, because the application of a depression does not cause the formation of preferential path. Regular renewal of the stationary phase is therefore possible and the risk of cross-contamination of the stationary phase is therefore limited.
  • the apparatus according to the invention is therefore easy to implement.
  • An overpressure also generates a risk of projection of the corrosive eluent to the outside of the device, which is very dangerous for the user of the device.
  • the apparatus according to the invention is therefore not dangerous to implement.
  • the programmable controller is sealed and maintained under a slight pressure of inert gas such as nitrogen, argon or helium.
  • inert gas such as nitrogen, argon or helium.
  • the apparatus according to the invention also comprises an electrical box accommodating all the electrical equipment.
  • This electrical box is sealed and maintained under slight pressure of inert gas such as nitrogen, argon or helium.
  • inert gas such as nitrogen, argon or helium.
  • the apparatus according to the invention comprises separation columns arranged in parallel.
  • the paralleling of the separation columns makes it possible to increase the number of samples to be processed.
  • the apparatus according to the invention comprises as many buffer tanks, housings, level sensors as separation columns arranged in parallel. It can thus comprise a buffer tank, a housing and a level sensor for each of the separation columns.
  • the number of compartments or containers in the manifold compartments is adapted to the number of separation columns of the apparatus and eluates to be collected containing one of the chemical compounds.
  • the apparatus according to the invention comprises separation columns arranged in series.
  • the separation columns are arranged such that the outlet of one is fluidly connected to the inlet of the next and so on to allow the passage of fluids from the buffer tank to the collector.
  • a configuration makes it possible to optimize the separation (resolution factor, separation factor) and / or the purification (combination of different types of resins (anionic, cationic)) of some of the chemical compounds.
  • the apparatus according to the invention comprises at least two parallel rows of separation columns arranged in series.
  • the apparatus according to the invention comprises as many buffer tanks, housings, level sensors as parallel lines of separation columns arranged in series.
  • the number of compartments or containers in the manifold compartments is adapted to the number of sets of separation columns of the apparatus and eluates to collect containing one of the chemical compounds.
  • the number of separation columns arranged in series in each parallel line may vary, or be the same, from one line to another.
  • each buffer tank makes it possible to dampen the flow of corrosive eluent and / or injected sample in order to preserve the upper contact surface of the resin contained in the column while allowing storage and then elution.
  • synchronous corrosive eluent and / or injected sample introduced into the separation columns.
  • the reservoir allows a uniform collection of each eluate resulting from the elution of the chemical compounds through the separation column and a less abrupt solicitation of the elements.
  • the apparatus comprises a device for selecting the fluid flow pathways, called a channel selector.
  • the channel selector has an upstream portion having one or more input channels.
  • the channel selector has a downstream portion having one or more output channels.
  • the channel selector makes it possible to open at least one passageway and to close the others in order to allow or prevent the flow of a fluid, in particular a corrosive eluent, a sample and / or an eluate.
  • the channel selector can be connected to the programmable controller.
  • the programmable controller is then adapted to trigger, by the actuation of the channel selector, the opening and closing of one or more passageways.
  • the programmable controller can trigger the channel selector when it receives the signal from the level sensor.
  • the channel selector may be a multi-channel valve, for example a valve comprising from 2 to 10 lanes, in particular 3, 4, 5, 6, 7, 8 and 9 lanes.
  • a first channel selector may be fluidically connected, through its upstream portion, to one or more sample storage containers (s) and / or one or more corrosive eluent storage containers (s).
  • the first channel selector may comprise at least as many input channels as sample storage container (s) and / or corrosive eluent (s).
  • the first channel selector can be fluidly connected, by its downstream part, to one or more sample pumping devices and / or corrosive eluent (s).
  • the first channel selector may include at minus as many output (s) as pumping devices (s) of corrosive eluent (s) and / or sample (s).
  • the first channel selector makes it possible to open one of the passageways and to close the others in order to inject, by means of the pumping devices, into one or more buffer tanks, the sample or samples and / or or the corrosive eluants.
  • the programmable controller is adapted to trigger, by the first channel selector, the opening of one of the passageways and the closing of the others in order to inject, at the same time. pumping devices in the buffer tank (s), the sample (s) and / or the corrosive eluent (s).
  • a second channel selector can then be fluidically connected, by its upstream part, to one or more pumping devices of the corrosive eluent (s) and / or sample (s). and, by its downstream part, to the buffer tanks of each separation column arranged in parallel or of each of the parallel lines.
  • the second selector may include at least as many input channel (s) as pumping devices (s) corrosive (s) and / or sample (s).
  • the second channel selector may comprise at least as many output channels as buffer tanks of each separation column disposed in parallel or each of the parallel lines.
  • the second channel selector makes it possible to open as many passageways as separation columns arranged in parallel or as parallel lines. This makes it possible to inject, simultaneously or successively, the desired sample and / or the corrosive eluent necessary for the separation of the chemical compounds, by the pumping devices, into the buffer tanks of each separation column arranged in parallel or of each parallel lines.
  • the programmable controller is adapted to trigger, by the operation of the second channel selector, the opening of one of the passageways and the closing of the others.
  • the actuation of the second channel selector makes it possible to open one of the passageways and to close the others in order to feed one or more of the separation columns arranged in parallel or one or more of the parallel lines.
  • a third channel selector can be fluidly connected, by its upstream part, to the downstream part of the housing.
  • the third channel selector can be connected fluidically, by its downstream part, to the collector, in particular to the compartments of the collector or to the receptacles included in the compartments of the collector.
  • the third channel selector includes an input channel and at least as many output channels as chemical compounds to be separated.
  • the third r selector of lanes makes it possible to open one of the passage lanes and to close the others in order to: allow the flow of an eluate leaving the separation column to one of the different compartments of the collector, or one of the different containers included in a compartment of the collector, and
  • the programmable controller is adapted to trigger, by the actuation of the third channel selector, the opening of one of the passageways and the closing of the others.
  • the actuation of the third channel selector makes it possible to open one of the passageways and to close the others in order to separately collect each eluent containing one of the different chemical compounds in one of the different compartments of the collector or in one of the different containers included in the different compartments of the collector.
  • corrosive eluent denotes a corrosive eluent for metals according to the European regulation CLP (EC) No. 1272/2008 relating to the classification, labeling and packaging of substances and Typically, corrosive eluents include descaling agents, acid toilet cleaners, bathroom cleaners, hypochlorite bleaches, multipurpose cleaners, hard surface cleaners and disinfectants, and product additives.
  • hydrochloric acid in particular sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hypochlorite, glutaraldehyde, silver nitrate hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, sulfuric acid , sulfamic acid, phosphoric acid, nitric acid, p-toluenesulfonic acid, salicylic acid, methanesulfonic acid, oxalic acid, succinic acid, citric acid, malic acid, acid lactic acid, fumaric acid, trifluoroacetic acid and mixtures thereof, preferably hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, sulfuric acid, sulfamic acid, phosphoric acid, nitric acid and mixtures thereof.
  • a corrosive eluent may limit the life of the device.
  • hydrochloric acid promotes the corrosion of stainless steels, it also reacts with iron to produce dihydrogen, a particularly dangerous gas.
  • the use of a compatible chemical material makes it possible to avoid these problems.
  • the parts in contact with the corrosive eluent are chemically compatible material.
  • the chemically compatible material may be polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyetheretherketone, phenylene polysulfide, polysulfone, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride and polyester.
  • the apparatus according to the invention comprises: - x parallel housing (not shown), having an upstream portion and a downstream portion, for receiving x separation columns la-lh,
  • sample pumping devices 3a-3h for injecting said sample into each of the x buffer tanks 4a-4h
  • a collector 5 for collecting an eluate, resulting from the elution of the chemical compounds through each of the separation columns la-1h,
  • a depressurizer (not shown) for applying a vacuum to the collector 5
  • each x sensors being adapted to emit a signal when the volume of liquid (sample and / or eluent) in the buffer tank 4a-4h has reaches a reference value
  • a first channel selector 6 having therein input channels and an output channel, for enabling the flow of one of the corrosive eluents therein,
  • a second channel selector 7 having an input channel and x output channels, to allow the successive flow of one of the corrosive eluents to the buffer tanks 4a-4h,
  • a programmable controller (not shown) adapted to trigger the depressurizer, to receive the signal emitted by the level sensor and to trigger the pumping devices 2 and 3a-3h, the first channel selector 6, the second channel selector 7 and / or the third channel selector 8a-8h when the signal emitted by the sensor is received,
  • said pump device 2 being connected fluidically, by its upstream part, to the output channel of the first channel selector 6 and, by its downstream part, to the input channel of the second channel selector 7,
  • said second channel selector 7 being fluidically connected, by its x output channels, to said x buffer tanks 4a-4h,
  • each of said x pumping devices 3a-3h being connected fluidically, by their downstream portion, to one of said x buffer tanks 4a-4h,
  • each of said x housings being fluidically connected, by its upstream part, to one of the x buffer tanks 4a-4h, and, by its downstream part, to the input channel of one of the x third channel selector 8a-8h,
  • said third channel selectors 8a-8h being fluidically connected, by their n output channels, to said collector 5,
  • said depressurizer being fluidly connected to said collector 5
  • said programmable controller being connected to said depressurizer, to said level sensors, to said pumping devices 2 and 3a-3h, to said first channel selector 6, to said second channel selector 7 and to said third channel selectors 8a-8h, x being an integer between 1 and 100, preferably from 4 to 50, more preferably still from 6 to 20, y being an integer between 1 and 20, preferably from 2 to 10, more preferably still 3, 4 , 5, 6, 7, 8, 9 and n being an integer from 2 to 10, especially 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9.
  • the corrosive eluents are stored in corrosive eluent storage containers 9a-9c, and the sample is stored in the x sample storage containers.
  • the first channel selector 6 is then fluidically connected, by its upstream part, to each of the corrosive eluant storage containers 9a-9c.
  • Each of said x pumping devices 3a-3h is then fluidically connected, through their upstream part, to the x sample storage containers.
  • the manifold 5 may comprise x compartments, each compartment comprising n containers 1a-1x.
  • the third channel selectors 8a-8h are then fluidly connected, by their n output channels, to the containers 1a-lx
  • the invention also relates to a process for separating n chemical compounds present in a sample with a corrosive eluent through a separation column, the process comprising the following steps:
  • step d) being automatically triggered only when step c) or the preceding step f) is carried out, n being an integer of 2 to 10, in particular 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9,
  • n being an integer greater than or equal to 1.
  • the sample is obtained by dissolution in an acid, for example hydrofluoric acid, of a purified quartz mineral fraction, said purified quartz fraction comprising elements of the alkali metal family (Li , Na, Rb), alkaline earth metals (Be, Mg, Ca), transition metals (Ti, Fe), boron elements, and aluminum, preferably elements of boron, beryllium, and 'aluminum.
  • an acid for example hydrofluoric acid
  • the purified quartz fraction comprising elements of the alkali metal family (Li , Na, Rb), alkaline earth metals (Be, Mg, Ca), transition metals (Ti, Fe), boron elements, and aluminum, preferably elements of boron, beryllium, and 'aluminum.
  • a depression downstream of the separation column is applied during step a) of the method according to the invention.
  • This depression is applied by the depressurizer.
  • the depression is less than 500 mbar, preferably 10 mbar to 300 mbar, more preferably still 25 mbar to 200 mbar. Depression advantageously makes it possible to accelerate the carrying out of steps b), d) and e) of the process according to the invention.
  • the depression is not applied during the transitions between the steps of the method.
  • the depression is maintained during steps b), c), d), e) and f) of the process and stops only when the process stops.
  • a sample volume is introduced into the separation column comprising a stationary phase. This sample volume passes through the stationary phase resulting in the sorption of the n chemical compounds present in the sample in this stationary phase.
  • Step b) of the process according to the invention is completed when the sample volume is completely introduced into the separation column.
  • Step c) of the method according to the invention is therefore performed when it determines that step b) is completed.
  • step d) of the method according to the invention is then automatically triggered for the first time.
  • step d) of the process according to the invention a volume of corrosive eluent is introduced into the separation column.
  • This volume of corrosive eluent passes through the stationary phase and causes the desorption of at least one of the n chemical compounds.
  • the desorption of the n chemical compounds depends on their affinity with the eluent and with the stationary phase. At least one of the n chemical compounds is thus recovered, downstream of the separation column, during step e). Steps d) and e) are therefore performed at the same time.
  • Step d) of the process according to the invention is completed when the volume of corrosive eluent is completely introduced into the separation column 1. This is detected by the implementation of step f) of the process according to the invention .
  • a signal is transmitted and transmitted to automatically trigger step d).
  • Step d) is automatically triggered if it has been repeated less than n times, otherwise it is not triggered and the method according to the invention stops.
  • applying a vacuum downstream of the separation column means "triggering of the depressurizer by the programmable controller to apply a vacuum to the downstream collector" of the separation column ".
  • Step a) of the method according to the invention can be carried out by the depressurizer and the programmable controller of the apparatus according to the invention.
  • Step b) of the method according to the invention can be performed by the housing comprising the separation column, the buffer tank, the sample pumping device and the programmable controller of the apparatus according to the invention.
  • detecting the introduction of the entire volume of sample through the separation column means “transmitting a signal when the sample volume in the buffer tank has been reduced. reaches a reference value by the level sensor ".
  • Step c) of the method according to the invention can be performed by the level sensor of the apparatus according to the invention.
  • introduction of a corrosive eluent volume into the separation column means "injection of a corrosive eluent by the corrosive eluent pumping device initiated by the controller. programmable, in the buffer tank, then in the separation column ".
  • Step d) of the method according to the invention can be carried out by the housing comprising the separation column, the buffer tank, the pumping device of the corrosive eluent and the programmable controller of the apparatus according to the invention.
  • Step e) of the method according to the invention can be carried out by the collector of the apparatus according to the invention.
  • Step f) of the method according to the invention can be carried out by the level sensor of the apparatus according to the invention.
  • step d) being automatically triggered only when step c) or the preceding step f) is performed
  • step d) being automatically triggered only when step c) or the preceding step f) is performed
  • the method of the invention may further comprise a step of storing a volume of corrosive eluent and / or sample in a buffer tank.
  • This storage step can be performed between step a) and step b) of the method of the invention.
  • This storage step can be performed by the buffer tank of the apparatus according to the invention.
  • the corrosive eluent is as defined above in the part on the apparatus according to the invention.
  • the corrosive eluent is selected according to the elements present and their concentration in the treated sample.
  • the corrosive eluent may be hydrochloric acid, the acid hydrobromic acid, hydroiodic acid, sulfuric acid, sulphamic acid, phosphoric acid, nitric acid, p-toluenesulphonic acid, salicylic acid, methanesulphonic acid, oxalic acid, succinic acid, citric acid, malic acid, lactic acid, fumaric acid, trifluoroacetic acid and their mixtures, preferably hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, sulfuric acid, sulfamic acid, phosphoric acid, nitric acid and mixtures thereof.
  • Hydrochloric acid is a corrosive eluent which is suitable because it is a good proton donor, it is not oxidizing and it presents a cheap economic choice for less toxicity.
  • the normality of the corrosive eluent is from 0.1 N to 10 N, preferably from 0.5 N to 7 N, more preferably still from 1.5 N to 4.5 N.
  • the last value range above makes it possible to obtain a better separation of the boron, beryllium and aluminum elements.
  • step d Only one eluent can be used for each of the m repetitions of step d). A different eluent, in nature and / or in normality, can also be used for certain steps d) m repetitions. Finally, a different eluent, in nature and / or in normality, can be used for each step d) m repetitions.
  • the normality of the corrosive eluent influences the quality of the separation of compounds (the largest possible resolution factor).
  • the corrosive eluent is selected according to the elements present and their concentration in the treated sample. According to a preferred embodiment, the nature and normality of the eluent are chosen so as to cause the desorption of only one of the n chemical compounds for each of the n repetitions of step d). In this preferred embodiment, only one of the n chemical compounds is then recovered, downstream of the separation column 1 during step e).
  • the sample volume introduced in step b) is 0.5 ml to 50 ml, in particular 1 ml and 25 ml, more particularly from 1.5 ml to 10 ml.
  • the volume of corrosive eluent introduced in step d) in the separation column 1 is from 1 ml to 200 ml, in particular from 5 ml to 175 ml, more particularly from 20 ml to 120 ml.
  • the eight separation columns la-lh are charged with ion exchange cationic resin (Dowex 50WX8).
  • the corrosive eluents are stored in one of the three containers 9.
  • the containers 9a-9c are fluidly connected to the first channel selector 6 (three-way solenoid valve model WTA-2-3MFS-2 from TAKAZAGO), and the device pumping 2 (peristaltic pump WPX1 model from WELCO), itself connected to the second channel selector 7 (eight-way solenoid valve model WTA-2K-8MOG-1 from TAKAZAGO).
  • the pumping device 2 injects the corrosive eluants, selected using the first and second channel selector 6, 7 and a programmable controller (National Instrument NI CRIO9076, not shown), into the eight buffer tanks 4a-4h.
  • the eight pumping devices 3a-3h make it possible to inject the eight samples, stored in the storage containers 10a-10h, into the eight buffer tanks 4a-4h.
  • the eight third channel selectors 8a-8h make it possible to open passageways in order to separately collect each eluate containing the chemical compounds in the different beakers. 1 x included in the compartments of the manifold 5.
  • the manifold 5 is a sealed rack maintained under a depression of 150 mbar by a depressurizer (not shown).
  • the level sensor (PK XP-4059 model of the Honeywell brand, not shown) is located within the eight buffer tanks 4a-4h, five centimeters, above the zero level formed by the resin in the separation columns. -1 h. It detects the complete elution of each volume and conditions the transition to the next step. The remaining volume is eluted according to a fixed time transition, programmed in the programmable controller, until complete elution.
  • control of the system is managed by the programmable controller. Finally, the supervision of the set and the sequential execution of the process are defined in an LABVIEW program.
  • Example 1 The apparatus described in Example 1 is used to obtain a separation of the following chemical compounds: boron, beryllium and aluminum. Eight identical samples are obtained from a synthetic solution containing 1000 ⁇ l of boron, 300 ⁇ l of beryllium and 1000 ⁇ l of aluminum.
  • the volume (1.5 ml), samples stored in the containers 10a-10h, is injected simultaneously by the eight pumping devices 3a-3h dedicated in the eight respective buffer tanks 4a-4h provided for this purpose and then introduced into the eight respective separation columns la-lh.
  • the transition to the next step is validated, that is to say that the passage of the corrosive eluent (HC1 at 1.5 N) present in the container 9a is then possible, thanks to the programmable controller, through the first channel selector 6, and a volume of this corrosive eluent (40 ml) is injected, through the second channel selector 7, by the pumping device. 2 in the eight buffer tanks 4a-4h, then introduced into the separation columns la-lh.
  • the transition to the next step is validated, that is to say that the passage of the corrosive eluent (HC1 at 1.5 N), present in the container 9b, is then possible, thanks to the programmable controller, through the first channel selector 6, and a volume of this corrosive eluent (115 ml) is injected, through the second channel selector 7, by the device pumping 2 in the eight buffer tanks 4a-4h, then introduced into the separation columns la-lh.
  • the transition to the next step is validated, that is to say that the passage of the corrosive eluent (HC1 at 4.5 N), present in the container 9c, is then possible, thanks to the programmable controller, through the first channel selector 6, and a volume of this corrosive eluent (50 ml) is injected, through the second channel selector 7, by the device of pumping 2 in the eight buffer tanks 4a-4h, then introduced into the separation columns la-lh.
  • the programmable controller opens the channels, through the eight third channel selectors 7a-h, allowing separate collection of each of the eluates containing the chemical compounds to the beakers 1a-lx included in the collector 5. Every 10ml, the eluates thus collected are recovered and systematically analyzed by an ICP OES spectrometer in order to obtain an overall chromatogram (separation of the chemical compounds according to the eluent (nature and concentration) and the total eluted volume). The chromatogram obtained is shown in FIG.
  • Example 3 Overpressure separation experiments and results obtained.
  • Example 1 The apparatus described in Example 1 is used to obtain a separation of the following chemical compounds: boron, beryllium and aluminum, but the eight buffer tanks 4a-4h and the eight level sensors are removed.
  • the pumping device 2, and the eight pumping devices 3a-3h impose an injection rate (4 ml / min) samples and different corrosive eluents in the eight separation columns la-lh. This imposed flow therefore generates an overpressure upstream of said separation columns la-lh.
  • the volume (1.5 ml) of the samples stored in the containers 10a-10h is injected simultaneously by the eight pumps into the eight respective separation columns la-lh.
  • the transition to the next step is validated, that is to say that the passage of the corrosive eluent (HC1 1.5 N) present in the container 9a , is then possible, thanks to the programmable controller, through the first channel selector 6, and a volume of this corrosive eluent (40 ml) is injected, through the second channel selector 7, by the eight pumps into the columns of separation la-lh.
  • the transition to the next step is validated, that is to say that the passage of the corrosive eluent (HC1 1.5 N) present in the container 9b is then possible, thanks to the programmable controller, through the first channel selector 6, and a volume of this Corrosive eluent (115 ml) is injected through the second channel selector 7 by the eight pumps into separation columns la-lh.
  • the transition to the next step is validated, that is to say that the passage of the corrosive eluent (HC1 4.5 N), present in the 9c container, is then possible, through the programmable controller, through the first channel selector 6, and a volume of this corrosive eluent (50 ml) is injected through the second channel selector 7, by the eight pumps in the separation columns la-lh.
  • the programmable controller opens the channels, through the eight third channel selectors 7a-7h, allowing separate collection of each of the eluates containing the chemical compounds to the beakers 1a-lx included in the manifold 5. Every 5ml, the eluates thus collected are recovered and systematically analyzed by an ICP OES spectrometer in order to obtain an overall chromatogram (separation of the chemical compounds according to the eluent (nature and concentration) and the total eluted volume). The chromatogram obtained is shown in FIG.
  • the following operation consists in making three separations (S1, S2 and S3) of a calibrated standard usually used in SMA using the apparatus of Example 1 in order to verify the reproducibility thereof. Reproducibility is then evaluated as SMA.
  • SMA measures the isotopic ratio between the known concentration of a stable element (in this case, 9 Be) and that to be determined from one of its radioactive isotopes ( 10 Be) contained in a sample.
  • the calibrated standard is K STD13 whose isotopic ratio 10 Be / 9 Be is certified and equal to 5.24 * 10-13

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Abstract

La présent invention concerne un appareil pour séparer des composés chimiques présents dans un échantillon avec un éluant corrosif à travers une colonne de séparation comprenant un dispositif de pompage de l'éluant corrosif et/ou de l'échantillon dans la colonne de séparation, un capteur de niveau, un collecteur et un contrôleur programmable relié au capteur pour déclencher le dispositif de pompage lorsque le signal est reçu; elle porte également sur un procédé de séparation et de récupération mis en œuvre à l'aide dudit appareil.

Description

APPAREIL POUR SEPARER DES COMPOSES CHIMIQUES PRESENTS DANS UN
ECHANTILLON AVEC UN ELUANT CORROSIF
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un appareil et un procédé automatisé de séparation et de récupération de composés chimiques présents dans un échantillon avec un éluant corrosif à travers une colonne de séparation.
Contexte de l'invention
La chromatographie sur colonne de séparation comprenant une résine échangeuse d'ions est un procédé de séparation de composés chimiques par échange d'ions couramment utilisé, par exemple pour adoucir ou dessaler l'eau. Elle met en œuvre le processus de percolation par lequel une phase mobile (l'échantillon liquide contenant les composés à séparer, un éluant ou un éluat) s'infiltre au travers d'une phase stationnaire (la résine échangeuse d'ions). La différence d'affinité de la phase mobile vis-à-vis de la phase stationnaire entraîne, par des sorptions et désorptions répétées lors de la percolation, une séparation progressive des composés.
Une des applications de la chromatographie sur colonne de séparation est la préparation chimique d'échantillons naturels, notamment pour la mesure de leur concentration en nucléides cosmogéniques autres que 14C, principalement 10Be et 26A1. La préparation des échantillons naturels implique une succession de plusieurs étapes, dont l'ultime étape consiste à isoler les éléments d'intérêt. Cette ultime étape est réalisée à l'aide d'une résine échangeuse d'ions comprise dans une colonne de séparation. Elle nécessite l'utilisation d'un éluant corrosif pour que les éléments d'intérêt dissous traversent ladite résine qui les sépare en fonction de leur affinité.
Cette ultime étape est réalisée manuellement afin que les éléments d'intérêt soient collectés séparément en sortie de colonne. L'opérateur suit donc une séquence spécifique durant laquelle il introduit l'échantillon, résultant de la dissolution de la fraction minérale de quartz, dans la colonne de séparation, puis verse successivement différents volumes de l'éluant corrosif dans la colonne de séparation. Chaque volume d'éluant corrosif versé permet de collecter un éluat contenant un seul élément d'intérêt, séparant ainsi les éléments d'intérêt. Cependant, pour que chaque élément d'intérêt soit bien collecté séparément, l'opérateur doit s'assurer que la quasi-intégralité du volume d'éluant corrosif a traversé la colonne de séparation avant de verser le volume d'éluant corrosif suivant. Ces versements successifs sont répétés autant de fois qu'il y a d'éléments d'intérêt à séparer.
Cette ultime étape est donc longue et fastidieuse, elle demande une forte concentration à l'opérateur qui doit respecter rigoureusement la séquence décrite précédemment et s'assurer que les fractions sont collectées au moment opportun pour chaque échantillon naturel traité. En effet, les limites de détection des techniques de mesure utilisées pour quantifier la concentration en nucléides cosmogéniques sont très faibles, elles nécessitent donc de bien séparer les différents nucléides. La manipulation d'éluant corrosif est dangereuse, nécessite beaucoup de précision de la part de l'opérateur et endommage le matériel. Enfin les différents volumes d'élution qui traversent la colonne sous l'effet de la pression atmosphérique induisent une extraction goutte à goutte plus ou moins lente suivant le type d'échantillon, le tassement de la résine et les volumes d'éluant versés.
Il existe donc un besoin en un appareil automatique pour séparer des composés chimiques potentiellement différents avec un éluant corrosif dans un temps d'exécution réduit afin de libérer l'opérateur de ces taches fastidieuses et dangereuse.
C'est ainsi que les inventeurs ont développé un appareil résolvant les problèmes mentionnés ci-dessus. En particulier, dans un temps réduit de moitié, l'appareil selon l'invention réalise l'extraction des éléments d'intérêt par percolation à travers une colonne de séparation et d'autre part, la collecte des différentes fractions dans un collecteur maintenu sous dépression par un dépressuriseur. L'appareil selon l'invention permet également de soustraire l'opérateur au processus répétitif, long et dangereux, au regard des fluides utilisés, et qui nécessite une forte concentration afin de respecter la séquence décrite ci-dessus et de récupérer séparément les éléments d'intérêt au bon moment.
Ainsi, l'invention a pour objet, selon un premier aspect, un appareil pour séparer des composés chimiques présents dans un échantillon avec un éluant corrosif à travers une colonne de séparation comprenant :
- un logement, ayant une partie amont et une partie avale, destiné à recevoir une colonne de séparation,
- un réservoir tampon,
- un dispositif de pompage de l'éluant corrosif et/ou de l'échantillon destiné à injecter ledit éluant corrosif et/ou ledit échantillon dans le réservoir tampon,
- un collecteur, pour collecter un éluat résultant de l'élution des composés chimiques à travers la colonne de séparation,
- un dépressuriseur pour appliquer une dépression au collecteur,
- un capteur de niveau situé au niveau du réservoir tampon adapté pour émettre un signal lorsque le volume de liquide (échantillon et/ou éluant) dans le réservoir tampon a atteint une valeur de référence,
- un contrôleur programmable adapté pour déclencher le dépressuriseur, pour recevoir le signal émis par le capteur de niveau et pour déclencher le dispositif de pompage de l'éluant corrosif et/ou de l'échantillon lorsque le signal émis par le capteur est reçu,
ledit logement étant relié fluidiquement au réservoir tampon par sa partie amont, et au collecteur par sa partie avale,
ledit dispositif de pompage de l'éluant corrosif et/ou de l'échantillon étant relié fluidiquement au réservoir tampon,
ledit dépressuriseur étant relié fluidiquement au collecteur,
ledit contrôleur programmable étant relié audit capteur de niveau, audit dispositif de pompage et audit dépressuriseur. Selon un second aspect, l'invention concerne un procédé de séparation de n composés chimiques présents dans un échantillon avec un éluant corrosif à travers une colonne de séparation, le procédé comprenant les étapes suivantes:
a) application d'une dépression en aval de la colonne de séparation,
b) introduction d'un volume d'échantillon dans la colonne de séparation
c) détection de l'introduction de l'intégralité du volume d'échantillon à travers la colonne de séparation,
puis répéter m fois le cycle d'étapes d) à f) suivant
d) introduction d'un volume d'éluant corrosif dans la colonne de séparation,
e) récupération, en aval de la colonne de séparation, d'au moins un des n composés chimiques, f) détection de l'introduction de l'intégralité du volume d'éluant corrosif à travers la colonne de séparation,
l'étape d) n'étant automatiquement déclenchée que lorsque l'étape c) ou l'étape f) précédente est réalisée,
n étant un nombre entier de 2 à 10,
m étant un nombre entier supérieur ou égal à 1.
Description des figures
La Figure 1 représente un diagramme de l'appareil selon l'invention.
La Figure 2 représente un chromatogramme mettant en évidence la séparation du bore, du béryllium et de l'aluminium à l'aide de l'appareil selon l'invention.
La Figure 3 représente un chromatogramme obtenu lors de la séparation du bore, du béryllium et de l'aluminium en appliquant une surpression en amont de la colonne de séparation.
La Figure 4 représente un graphique mettant en évidence la reproductibilité de la séparation du bore, du béryllium et de l'aluminium à l'aide de l'appareil selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
Appareil
Selon un premier aspect, l'invention concerne un appareil pour séparer des composés chimiques présents dans un échantillon avec un éluant corrosif à travers une colonne de séparation comprenant :
- un logement, ayant une partie amont et une partie avale, destiné à recevoir une colonne de séparation,
- un réservoir tampon,
- un dispositif de pompage de l'éluant corrosif et/ou de l'échantillon destiné à injecter ledit éluant corrosif et/ou ledit échantillon dans le réservoir tampon,
- un collecteur, pour collecter un éluat résultant de l'élution des composés chimiques à travers la colonne de séparation,
- un dépressuriseur pour appliquer une dépression au collecteur, - un capteur de niveau situé au niveau du réservoir tampon adapté pour émettre un signal lorsque le volume de liquide (échantillon et/ou éluant) dans le réservoir tampon a atteint une valeur de référence,
- un contrôleur programmable adapté pour déclencher le dépressuriseur, pour recevoir le signal émis par le capteur de niveau et pour déclencher le dispositif de pompage de l'éluant corrosif et/ou de l'échantillon lorsque le signal émis par le capteur est reçu,
ledit logement étant relié fluidiquement au réservoir tampon par sa partie amont, et au collecteur par sa partie avale,
ledit dispositif de pompage de l'éluant corrosif et/ou de l'échantillon étant relié fluidiquement au réservoir tampon,
ledit dépressuriseur étant relié fluidiquement au collecteur,
ledit contrôleur programmable étant relié audit capteur de niveau, audit dispositif de pompage et audit dépressuriseur.
Selon un mode de réalisation, l'appareil selon l'invention comprend en plus une colonne de séparation. La colonne de séparation est reliée fluidiquement via la partie en amont du logement au réservoir tampon et via la partie avale du logement au collecteur.
Selon un mode de réalisation, la colonne de séparation est chargée d'une phase stationnaire. Cette phase stationnaire peut être une résine cationique échangeuse d'ions comprenant des unités monomère de styrène et divinyl-benzène ou acrylique ayant des groupements fonctionnels sulfoniques, phosphores, carboxyméthyl ou carboxylique, ou une résine anionique échangeuse d'ions comprenant des unités monomère de styrène et divinyl-benzène ou acrylique ayant des groupements aminés quaternaires, aminés tertiaires, aminés secondaires ou aminés primaires.
Selon un mode de réalisation préféré, la phase stationnaire peut être une résine cationique échangeuse d'ions comprenant des unités monomère de styrène et divinyl-benzène ou acrylique ayant des groupements fonctionnels sulfoniques (par exemple Amberlite® IRP88, Amberlite® IRP69, Dowex®50WX8, etc.), ou carboxylique (par exemple Amberlite® IRP64). Une résine cationique échangeuse d'ions comprenant des unités monomère de styrène et divinyl-benzène ou acrylique ayant des groupements fonctionnels sulfoniques convient particulièrement.
Selon un mode de réalisation préféré, la résine n'est pas compactée dans la colonne de séparation.
Selon un mode de réalisation préféré, la résine est à usage unique. De façon avantageuse, une résine à usage unique, remplacée après chaque utilisation de l'appareil, peut prévenir des contaminations croisées, améliorant ainsi la qualité de la séparation des différent nucléides.
En choisissant les colonnes échangeuses d'ions pertinentes et des éluants corrosifs spécifiques de force ionique adéquats, l'appareil selon l'invention peut être utilisé pour séparer tout élément d'intérêt dissous dans une solution matricielle complexe. Selon un mode de réalisation préféré, la colonne de séparation est reliée fluidiquement via la partie en amont du logement directement au réservoir tampon, Le., qu'il n'y a aucune pièce mécanique entre le réservoir et la colonne. Avant d'être introduit dans la colonne de séparation, l'éluant corrosif et/ou d'échantillon injecté est stocké dans le réservoir, en suspension au-dessus de la phase stationnaire de la colonne de séparation, avant son introduction dans ladite colonne de séparation grâce à la dépression appliquée au collecteur par le dépressuriseur. Si une pièce mécanique est positionnée entre le réservoir et la colonne, alors une partie de l'éluant corrosif et/ou d'échantillon injecté peut être introduite dans la colonne de séparation si cette pièce mécanique n'est pas parfaitement étanche, par exemple si elle est corrodée par l'éluant corrosif. L'introduction non souhaitée de l'éluant corrosif et/ou d'échantillon injecté altère la qualité de séparation. Si l'ajout d'une pièce mécanique peut, de prime abord, prévenir le risque d'introduction non souhaitée, l'usure de cette pièce mécanique génère le risque d'une introduction non souhaitée. De façon avantageuse, l'absence de pièce mécanique permet donc de s'affranchir de ce risque.
Le dispositif de pompage de l'éluant et/ou de l'échantillon a une partie amont et une partie avale.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de pompage de l'éluant et/ou de l'échantillon peut être relié fluidiquement par sa partie avale au réservoir tampon, afin d'injecter le volume d'éluant corrosif et/ou d'échantillon dans ledit réservoir tampon.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de pompage de l'éluant et/ou de l'échantillon est relié fluidiquement par sa partie avale directement au réservoir tampon, Le., qu'il n'y a aucune pièce mécanique entre le réservoir et le dispositif de pompage.
Lors de l'utilisation, l'échantillon et l'éluant corrosif sont stockés dans des récipients distincts, un récipient de stockage d'échantillon et un récipient de stockage d'éluant corrosif. L'échantillon et l'éluant corrosif sont ensuite injectés, par le dispositif de pompage, dans le réservoir tampon. Le dispositif de pompage est alors relié fluidiquement, par sa partie amont, au récipient de stockage d'échantillon et au récipient de stockage d'éluant corrosif.
Lors de l'utilisation, si différents éluants corrosifs (de nature et/ou de normalité) sont nécessaires à la réalisation de la séparation des composés chimiques, alors les différents éluants corrosifs sont chacun stockés dans des récipients de stockage d'éluant corrosif distincts et l'échantillon est stocké dans un récipient de stockage d'échantillon. Le dispositif de pompage est alors relié fluidiquement, par sa partie amont, d'une part au récipient de stockage d'échantillon et d'autre part à chaque récipient de stockage d'éluant corrosif.
Lors de l'utilisation, si différents échantillons sont à séparer, alors les différents échantillons sont chacun stockés dans des récipients de stockage d'échantillon distincts et l'éluant corrosif est stocké dans un récipient de stockage d'éluant. Le dispositif de pompage est alors relié fluidiquement, par sa partie amont, d'une part au récipient de d'éluant corrosif et d'autre part à chaque récipient de stockage d'échantillon.
Lors de l'utilisation, si différents échantillons sont à séparer et si différents éluants corrosifs sont nécessaires à la réalisation de la séparation des composés chimiques, alors les différents échantillons sont chacun stockés dans des récipients de stockage d'échantillon distincts et les différents éluants sont chacun stockés dans des récipients de stockage d'éluant distincts. Le dispositif de pompage est alors relié fluidiquement, par sa partie amont, d'une part à chacun des récipients de stockage d'échantillon et d'autre part à chacun des récipients de stockage d'éluant.
L'appareil selon l'invention peut comprendre un dispositif de pompage d'éluant corrosif et un dispositif de pompage d'échantillon. Le dispositif de pompage d'éluant corrosif est relié fluidiquement, par sa partie amont, à un ou à chacun des récipients de stockage d"éluant corrosif. Le dispositif de pompage d'échantillon est relié fluidiquement, par sa partie amont, à un ou à chacun des récipients de stockage d'échantillon. Les deux dispositifs de pompage sont réliés fluidiquement, par leur partie avale, au réservoir tampon afin d'injecter séparément le ou les éluants et le ou les échantillons dans le réservoir tampon. De façon avantageuse, ceci permet d'éviter les contaminations entre le ou les éluants corrosifs et le ou les échantillons avant leur injection dans le réservoir tampon.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de pompage de l'éluant et/ou de l'échantillon peut être une pompe péristaltique, une pompe à membrane, une pompe centrifuge magnétique, une pompe à vis hélicoïdale, une pompe centrifuges auto-amorçante, une pompe à vis excentrée, une pompe à engrenages, ou une pompe à piston rotatif.
Une pompe péristaltique est préférée. Elle entraîne le liquide, échantillon et éluant corrosif, par l'action de galet tournant à vitesse constante et exerçant une pression sur un tube flexible. De façon avantageuse, une telle pompe permet d'utiliser une grande variété de tubes (de nature et de diamètre différents) dans l'appareil selon l'invention, de délivrer un débit constant et, enfin, elle nécessite une maintenance minimale.
Le réservoir tampon permet de stocker le volume d'éluant corrosif et/ou d'échantillon injecté avant que celui-ci ne soit introduit dans la colonne de séparation. Ledit volume peut y être contrôlé avant et/ou pendant l'introduction dans la colonne de séparation.
De façon avantageuse, le réservoir tampon permet d'amortir le flux d'éluant corrosif et/ou d'échantillon injecté afin de préserver la surface supérieure de contact de la phase stationnaire, en particulier la résine, contenue dans la colonne de séparation tout en permettant le stockage puis l'élution d'éluant corrosif et/ou d'échantillon injecté introduits dans la colonne de séparation. De façon avantageuse, le réservoir permet une collecte uniforme de chaque éluat résultant de l'élution des composés chimiques à travers la colonne de séparation.
Selon un mode de réalisation, le capteur de niveau peut être un capteur sans contact par radar, un capteur sans contact par micro-ondes, un capteur sans contact par ultra-son, un capteur de niveau par pression hydrostatique, un capteur de niveau par pression différentielle, une sonde de niveau par radar filoguidé, une sonde de niveau par principe capacitif.
Le capteur de niveau contribue à préserver un niveau de référence stable et reproductible de d'éluant corrosif et/ou d'échantillon injecté au-dessus de la colonne de séparation, et en particulier de la phase stationnaire de la colonne de séparation. Il permet donc d'éviter l'assèchement de la phase stationnaire, et donc contribue à la qualité de la séparation.
Selon un mode de réalisation particulier, le capteur de niveau est situé à une distance inférieure à 20 cm au-dessus du lit de la phase stationnaire chargée dans la colonne de séparation, en particulier à une distance comprise entre 1 cm et 10 cm au-dessus du lit de la phase stationnaire, plus particulièrement à une distance comprise entre 2 cm et 7 cm du lit de la phase stationnaire, tout particulièrement à une distance de 5 cm au-dessus du lit de la phase stationnaire.
Selon un mode de réalisation préféré, le capteur de niveau est fixé, par exemple, par vissage sur le réservoir du dispositif de pompage de façon à détecter la présence de liquide au-dessus du lit de la phase stationnaire. Dans ce mode de réalisation préféré, la partie immergée du capteur est en matériau résistant chimiquement, par exemple la polysulfone. La polysulfone convient parfaitement car est un matériau résistant chimiquement à une grande variété d'éluants corrosifs, comme les acides et en particulier l'acide chlorhydrique. Elle résiste également et a de fortes concentrations en éluants corrosifs, comme les acides.
Selon un mode de réalisation, l'appareil peut comprendre un moyen d'isolement qui est situé entre la partie avale du logement et la partie amont collecteur. Ce moyen d'isolement permet d'isoler la colonne de séparation du collecteur et ainsi conserver la phase stationnaire humide et éviter la formation de chemin préférentiel dans la colonne de séparation si celle-ci est maintenue, à sec, sous dépression.
Selon un mode de réalisation, le collecteur comprend des compartiments permettant la collecte des éluats contenant un des composés chimiques.
Selon un mode de réalisation particulier, chaque compartiment du collecteur peut collecter un éluat contenant un des composés chimiques. Dans ce mode de réalisation, le collecteur comprend au moins autant de compartiments que d'éluats à collecter contenant un des composés chimiques.
Selon un mode de réalisation particulier, un compartiment du collecteur peut comprendre un récipient afin de collecter un éluat contenant un des composés chimiques. Dans ce mode de réalisation, un compartiment comprend au moins autant de récipients que d'éluats à collecter contenant un des composés chimiques. Après la collecte de l'éluat, le récipient peut avantageusement permettre le transport de l'éluat collecté. Ce récipient peut être un récipient classiquement utilisé en chimie, tel qu'un bêcher, une fiole, un erlenmeyer, un cristallisoir, une coupelle, un tube à essai.
Le collecteur peut être étanche et équipé d'un manomètre pour mesurer et contrôler la dépression appliquée par le dépressuriseur.
Selon un mode de réalisation le dépressuriseur peut être une pompe à vide à membrane, une pompe à vide à palettes, une pompe à vide à vis, une pompe à spirales, une pompe à vide turbomoléculaires, une pompe à vide à diffusion. Une pompe à vide à membrane convient particulièrement pour l'appareil selon l'invention. En effet, elle offre de larges gammes de vide et de vitesse de pompage adaptées à l'appareil. Elle est également résistante aux vapeurs d'un éluant corrosif. La dépression appliquée par le dépressuriseur permet d'accélérer l'écoulement de l'éluat sortant de la colonne et ainsi de réduire le temps mis par les différents volumes d'élution pour traverser la colonne de séparation. Elle permet donc avantageusement de réduire le temps nécessaire à la séparation des composés chimiques.
De plus, et contrairement à l'application d'une surpression en amont de la colonne de séparation, l'application d'une dépression ne provoque pas la formation de chemin préférentiel dans la colonne de séparation. La dépression n'altère donc pas la qualité de la séparation des composés chimiques.
L'application d'une dépression est une méthode douce qui n'engendre pas de contraintes liées au conditionnement physique de la phase stationnaire de la colonne de séparation. De plus, le chargement de la phase stationnaire dans la colonne de séparation peut se faire sans méthode, technique et contrainte particulières, car l'application d'une dépression ne provoque pas la formation de chemin préférentiel. Le renouvellement régulier de la phase stationnaire est donc possible et le risque de contamination croisée de la phase stationnaire est donc limité. L'appareil selon l'invention est donc facile à mettre en œuvre.
Une surpression engendre également un risque de projection de l'éluant corrosif vers l'extérieur de l'appareil, ce qui est très dangereux pour l'utilisateur de l'appareil. L'appareil selon l'invention n'est donc pas dangereux à mettre en œuvre.
De plus, une surpression est difficilement contrôlable car il n'existe pas de capteur de pression adaptée aux volumes d'éluants corrosifs mis enjeu dans l'appareil selon l'invention.
Selon un mode de réalisation particulier, le contrôleur programmable est étanche et maintenu sous légère pression de gaz inerte tel que l'azote, l'argon ou l'hélium. De façon avantageuse, ceci permet d'éviter l'intrusion de vapeur d'éluants corrosifs dans le contrôleur programmable et, par conséquent, sa détérioration.
Selon un mode de réalisation particulier, l'appareil selon l'invention comprend également un coffret électrique accueillant l'ensemble du matériel électrique. Ce coffret électrique est étanche et maintenu sous légère pression de gaz inerte tel que l'azote, l'argon ou l'hélium. De façon avantageuse, ceci permet d'éviter l'intrusion de vapeurs d'éluant corrosif dans le coffret électrique et, par conséquent, sa détérioration.
Selon un mode de réalisation particulier, l'appareil selon l'invention comprend des colonnes de séparation disposées en parallèle. De façon avantageuse, la mise en parallèle des colonnes de séparation permet d'augmenter le nombre d'échantillons à traiter. Selon ce mode de réalisation particulier, l'appareil selon l'invention comprend autant de réservoirs tampon, de logements, de capteurs de niveau que de colonnes de séparation disposées en parallèle. Il peut ainsi comprendre un réservoir tampon, un logement et un capteur de niveau pour chacune des colonnes de séparation. De même, le nombre de compartiments ou de récipients dans les compartiments du collecteur est adapté au nombre de colonnes de séparation de l'appareil et d'éluats à collecter contenant un des composés chimiques. Selon un mode de réalisation particulier, l'appareil selon l'invention comprend des colonnes de séparation disposées en série. Dans le logement de l'appareil ayant une telle configuration, les colonnes de séparation sont disposées de telle façon que la sortie de l'une soit reliée fluidiquement à l'entrée de la suivante et ainsi de suite afin de permettre le passage des fluides depuis le réservoir tampon vers le collecteur. De façon avantageuse, une telle configuration permet d'optimiser la séparation (facteur de résolution, de séparation) et/ou la purification (combinaison de différents types de résines (anionique, cationique)) de certains des composés chimiques.
Selon un mode de réalisation particulier, l'appareil selon l'invention comprend au moins deux lignes parallèles de colonnes de séparation disposées en série. Selon ce mode de réalisation particulier, l'appareil selon l'invention comprend autant de réservoirs tampon, de logements, de capteurs de niveau que de lignes parallèles de colonnes de séparation disposées en série. De même, le nombre de compartiments ou de récipients dans les compartiments du collecteur est adapté au nombre de séries de colonnes de séparation de l'appareil et d'éluats à collecter contenant un des composés chimiques. Le nombre de colonnes de séparation disposées en série dans chaque ligne parallèle peut varier, ou être le même, d'une ligne à une autre.
Selon ce mode de réalisation, chaque réservoir tampon permet d'amortir le flux d'éluant corrosif et/ou d'échantillon injecté afin de préserver la surface supérieure de contact de la résine contenue dans la colonne tout en permettant le stockage puis l'élution synchrone d'éluant corrosif et/ou d'échantillon injecté introduits dans les colonnes de séparation. De façon avantageuse, le réservoir permet une collecte uniforme de chaque éluat résultant de l'élution des composés chimiques à travers la colonne de séparation et une sollicitation moins brutale des éléments.
Selon un mode de réalisation, l'appareil selon l'invention comprend un dispositif de sélection des voies d'écoulement fluidique, appelé sélecteur de voies. Le sélecteur de voies a une partie amont ayant une ou des voies d'entrée. Le sélecteur de voies a une partie avale ayant une ou des voies de sortie. Le sélecteur de voies permet d'ouvrir au moins une voie de passage et de fermer les autres afin de permettre ou d'empêcher le flux d'un fluide, en particulier d'un éluant corrosif, d'un échantillon et/ou d'un éluat. Le sélecteur de voies peut être relié au contrôleur programmable. Le contrôleur programmable est alors adapté pour déclencher, par l'actionnement du sélecteur de voies, l'ouverture et la fermeture d'une ou des voies de passage. Le contrôleur programmable peut déclencher le sélecteur de voies lorsqu'il reçoit le signal émis par le capteur de niveau. Le sélecteur de voies peut être une vanne multivoie, par exemple, une vanne comprenant de 2 à 10 voies, en particulier 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9 voies.
Un premier sélecteur de voies peut être relié fluidiquement, par sa partie amont, à un ou des récipients de stockage d'échantillon(s) et/ou à un ou des récipients de stockage d'éluant(s) corrosif(s). Le premier sélecteur de voies peut comprendre au moins autant de voie(s) d'entrée que de récipient(s) de stockage d'échantillon(s) et/ou d'éluant(s) corrosif(s).
Le premier sélecteur de voie peut être relié fluidiquement, par sa partie avale, à un ou des dispositifs de pompage d'échantillon(s) et/ou d'éluant(s) corrosif(s). Le premier sélecteur de voies peut comprendre au moins autant de voie(s) de sortie que de dispositifs) de pompage de(s) éluant(s) corrosif(s) et/ou de(s) échantillon(s).
De façon avantageuse, le premier sélecteur de voies permet d'ouvrir une des voies de passage et de fermer les autres afin d'injecter, à l'aide des dispositifs de pompage, dans un ou des réservoirs tampon, le ou les échantillons et/ou les ou les éluants corrosifs.
Si le premier sélecteur de voies est relié au contrôleur programmable, alors le contrôleur programmable est adapté pour déclencher, par le premier sélecteur de voies, l'ouverture d'une des voies de passage et la fermeture des autres afin d'injecter, à l'aide des dispositifs de pompage, dans le(s) réservoir(s) tampon, l(es) échantillon(s) et/ou l(es) éluant(s) corrosif(s).
Selon les modes de réalisation dans lesquels l'appareil selon l'invention comprend des colonnes de séparation disposées en parallèle ou des lignes parallèles de colonnes de séparation disposées en série, un second sélecteur de voies peut alors être fluidiquement relié, par sa partie amont, à un ou des dispositifs de pompage de(s) éluant(s) corrosif(s) et/ou de(s) échantillon(s). et, par sa partie avale, aux réservoirs tampon de chaque colonne de séparation disposée en parallèle ou de chacune des lignes parallèles. Le second sélecteur peut comprendre au moins autant de voie(s) d'entrée que de dispositifs) de pompage de(s) éluant(s) corrosifs) et/ou de(s) échantillon(s). Le second sélecteur de voies peut comprendre au moins autant de voies de sortie que de réservoirs tampon de chaque colonne de séparation disposée en parallèle ou de chacune des lignes parallèles. De façon avantageuse, le second sélecteur de voies permet d'ouvrir autant de voies de passage que de colonnes de séparation disposées en parallèle ou que de lignes parallèles. Ceci permet d'injecter, simultanément ou successivement, l'échantillon souhaité et/ou l'éluant corrosif nécessaire à la séparation des composés chimiques, par les dispositifs de pompage, dans les réservoirs tampon de chaque colonne de séparation disposée en parallèle ou de chacune des lignes parallèles.
Si le second sélecteur de voies est relié au contrôleur programmable, alors le contrôleur programmable est adapté pour déclencher, par l'actionnement du second sélecteur de voies, l'ouverture d'une des voies de passage et la fermeture des autres.
De façon avantageuse, l'actionnement du second sélecteur de voies permet d'ouvrir une des voies de passage et de fermer les autres afin d'alimenter une ou plusieurs des colonnes de séparation disposées en parallèle ou une ou plusieurs des lignes parallèles.
Un troisième sélecteur de voies peut être relié fluidiquement, par sa partie amont, à la partie avale du logement. Le troisième sélecteur de voie peut être relié fluidiquement, par sa partie avale, au collecteur, en particulier aux compartiments du collecteur ou aux récipients compris dans les compartiments du collecteur. Le troisième sélecteur de voies comprend une voie d'entrée et au moins autant de voies de sortie que de composés chimiques à séparer. Le troisième r sélecteur de voies permet d'ouvrir une des voies de passage et de fermer les autres afin de : permettre le flux d'un éluat sortant de la colonne de séparation vers l'un des différents compartiments du collecteur, ou l'un des différents récipients compris dans un compartiment du collecteur, et
empêcher le flux du même éluat vers les autres compartiments du collecteur, ou les autres récipients compris dans un compartiment du collecteur.
Si le troisième sélecteur de voies est relié au contrôleur programmable, alors le contrôleur programmable est adapté pour déclencher, par l'actionnement du troisième sélecteur de voies, l'ouverture d'une des voies de passage et la fermeture des autres.
De façon avantageuse, l'actionnement du troisième sélecteur de voies permet d'ouvrir une des voies de passage et de fermer les autres afin de collecter séparément chaque éluant contenant un des différents composés chimiques dans un des différents compartiments du collecteur ou dans un des différents récipients compris dans les différents compartiments du collecteur.
Au sens de la présente invention, le terme "éluant corrosif désigne un éluant corrosif pour les métaux selon le règlement européen CLP (CE) N° 1272/2008 relatif à la classification, à l'étiquetage et à l'emballage des substances et des mélanges. Typiquement, des éluants corrosifs sont les détartrants, les nettoyants acides pour toilettes, les nettoyants pour salles de bains, les agents de blanchiment à base d'hypochlorite, les nettoyants polyvalents, les nettoyants et désinfectants pour surfaces dures et les additifs pour produits de lessive, en particulier l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, l'hypochlorite de sodium, le glutaraldéhyde, le nitrate d'argent l'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique, l'acide iodhydrique, l'acide sulfurique, l'acide sulfamique, l'acide phosphorique, l'acide nitrique, l'acide p-toluènesulfonique, l'acide salicylique, l'acide méthanesulfonique, l'acide oxalique, l'acide succinique, l'acide citrique, l'acide malique, l'acide lactique, l'acide fumarique, l'acide trifluoroacétique et leurs mélanges, de préférence l'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique, l'acide iodhydrique, l'acide sulfurique, l'acide sulfamique, l'acide phosphorique, l'acide nitrique et leurs mélanges.
L'utilisation d'un éluant corrosif peut limiter la durée de vie de l'appareil. Par exemple, l'acide chlorhydrique favorise la corrosion des aciers inoxydables, il réagit aussi avec le fer pour produire du dihydrogène, un gaz particulièrement dangereux. De façon avantageuse, l'utilisation d'un matériau chimique compatible permet d'éviter ces problèmes. Ainsi selon un mode de réalisation préféré, les pièces en contact avec l'éluant corrosif sont en matériau chimiquement compatible. Le matériau chimiquement compatible peut être le polyméthacrylate de méthyle, le polytétrafluoroéthylène, le polypropylène, la polyétheréthercétone, le polysulfure de phénylène, la polysulfone, le polychlorure de vinyle, le polyfluorure de vinylidène et le polyester.
L'appareil selon l'invention va maintenant être décrit plus en détail en lien avec les figures, notamment la figure 1. Ainsi, selon un mode de réalisation particulièrement préféré, l'appareil selon l'invention comprend: - x logements en parallèle (non représenté), ayant une partie amont et une partie avale, destinés à recevoir x colonnes de séparation la-lh,
- x réservoirs tampon 4a-4h,
- un dispositif de pompage d'éluant corrosif 2 destiné à injecter l'un des y éluants corrosifs dans chacun des x réservoirs tampon 4a-4h,
- x dispositifs de pompage d'échantillon 3a-3h destiné à injecter ledit échantillon dans chacun des x réservoirs tampon 4a-4h,
- un collecteur 5 pour collecter un éluat, résultant de l'élution des composés chimiques à travers chacune des x colonnes de séparation la-lh,
- un dépressuriseur (non représenté) pour appliquer une dépression au collecteur 5,
- x capteurs de niveau (non représentés) situés au niveau des x réservoirs tampon 4a-4h, chacun des x capteurs étant adapté pour émettre un signal lorsque le volume de liquide (échantillon et/ou éluant) dans le réservoir tampon 4a-4h a atteint une valeur de référence,
- un premier sélecteur de voies 6, ayant y voies d'entrée et une voie de sortie, pour permettre le flux d'un des y éluants corrosifs,
- un second sélecteur de voies 7, ayant une voie d'entrée et x voies de sortie, pour permettre le flux successif d'un des y éluants corrosifs vers les x réservoirs tampon 4a-4h,
- x troisièmes sélecteurs de voies 8a-8h, ayant une voie d'entrée et n voies de sortie, pour permettre le flux d'un éluat résultant de l'élution un des n composés chimiques à travers une des x colonnes de séparation la-lh vers le collecteur 5,
- un contrôleur programmable (non représenté) adapté pour déclencher le dépressuriseur, pour recevoir le signal émis par le capteur de niveau et pour déclencher les dispositifs de pompage 2 et 3a-3h, le premier sélecteur de voies 6, le second sélecteur de voies 7 et/ou les troisièmes sélecteur de voies 8a-8h lorsque le signal émis par le capteur est reçu,
ledit dispositif de pompage 2 étant relié fluidiquement, par sa partie amont, à la voie de sortie du premier sélecteur de voies 6 et, par sa partie avale, à la voie d'entrée du second sélecteur de voies 7,
ledit second sélecteur de voies 7 étant relié fluidiquement, par ses x voies de sortie, auxdits x réservoirs tampon 4a-4h,
chacun desdits x dispositifs de pompage 3a-3h étant relié fluidiquement, par leur partie avale, à un desdits x réservoirs tampon 4a-4h,
chacun desdits x logements étant relié fluidiquement, par sa partie amont, à un des x réservoirs tampon 4a-4h, et, par sa partie avale, à la voie d'entrée d'un des x troisième sélecteur de voies 8a-8h,
lesdits troisièmes sélecteurs de voies 8a-8h étant reliés fluidiquement, par leur n voies de sortie, audit collecteur 5,
ledit dépressuriseur étant relié fluidiquement audit collecteur 5,
ledit contrôleur programmable étant relié audit dépressuriseur, auxdits capteurs de niveau, auxdits dispositifs de pompage 2 et 3a-3h, audit premier sélecteur de voies 6, audit second sélecteur de voies 7 et auxdits troisièmes sélecteurs de voies 8a-8h, x étant un nombre entier compris entre 1 et 100, de préférence de 4 à 50, plus préférentiellement encore de 6 et 20, y étant un nombre entier compris entre 1 et 20, de préférence de 2 à 10, plus préférentiellement encore 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 et n étant un nombre entier de 2 à 10, en particulier 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9.
Lors de l'utilisation de l'appareil décrit ci-dessus, les y éluants corrosifs sont stockés dans y récipients de stockage d'éluant corrosif 9a-9c, et l'échantillon est stocké dans les x récipients de stockage d'échantillon
10a-10h. Le premier sélecteur de voies 6 est alors relié fluidiquement, par sa partie amont, à chacun des y récipients de stockage d'éluant corrosif 9a-9c. Chacun desdits x dispositifs de pompage 3a-3h est alors relié fluidiquement, par leur partie amont, au x récipients de stockage d'échantillon.
Lors de l'utilisation de l'appareil décrit ci-dessus, le collecteur 5 peut comprendre x compartiments, chaque compartiment comprenant n récipients l la-l lx. Les x troisièmes sélecteurs de voies 8a-8h sont alors reliés fluidiquement, par leur n voies de sorties, aux récipients l la-l lx
Sur la Figure 1, x est égal à 8, y est égal à 3 et n est égal à 3.
Procédé
Selon un second aspect, l'invention concerne aussi un procédé de séparation de n composés chimiques présents dans un échantillon avec un éluant corrosif à travers une colonne de séparation, le procédé comprenant les étapes suivantes:
a) application d'une dépression en aval de la colonne de séparation,
b) introduction d'un volume d'échantillon dans la colonne de séparation,
c) détection de l'introduction de l'intégralité du volume d'échantillon à travers la colonne de séparation,
puis répéter m fois le cycle d'étapes d) à f) suivant
d) introduction d'un volume d'éluant corrosif dans la colonne de séparation,
e) récupération, en aval de la colonne de séparation, d'au moins un des n composés chimiques, f) détection de l'introduction de l'intégralité du volume d'éluant corrosif à travers la colonne de séparation,
l'étape d) n'étant automatiquement déclenchée que lorsque l'étape c) ou l'étape f) précédente est réalisée, n étant un nombre entier de 2 à 10, en particulier 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9,
m étant un nombre entier supérieur ou égal à 1.
Selon un mode de réalisation préféré, l'échantillon est obtenu par dissolution dans un acide, par exemple l'acide fluorhydrique, d'une fraction minérale de quartz purifiée, ladite fraction de quartz purifiée comprenant des éléments de la famille des métaux alcalins (Li, Na, Rb), des alcalino-terreux (Be, Mg, Ca), des métaux de transition (Ti, Fe), des éléments du bore, et de l'aluminium, de préférence des éléments de bore, de béryllium et d'aluminium.
Une dépression en aval de la colonne de séparation est appliquée au cours de l'étape a) du procédé selon l'invention. Cette dépression est appliquée par le dépressuriseur. Selon un mode de réalisation, la dépression est inférieure à 500 mbar, de préférence de lO mbar à 300 mbar, plus préférentiellement encore de 25 mbar à 200 mbar. La dépression permet, avantageusement, d'accélérer la réalisation des étapes b), d) et e) du procédé selon l'invention.
Selon un mode de réalisation, la dépression n'est pas appliquée durant les transitions entre les étapes du procédé.
Selon un mode de réalisation préféré, la dépression est maintenue au cours des étapes b), c), d), e) et f) du procédé et ne s'arrête que quand le procédé s'arrête.
Au cours de l'étape b) du procédé selon l'invention, un volume d'échantillon est introduit dans la colonne de séparation comprenant une phase stationnaire. Ce volume d'échantillon traverse la phase stationnaire entraînant la sorption des n composés chimiques présents dans l'échantillon dans cette phase stationnaire.
L'étape b) du procédé selon l'invention est terminée lorsque le volume d'échantillon est intégralement introduit dans la colonne de séparation. L'étape c) du procédé selon l'invention est donc réalisée quand elle détermine que l'étape b) est terminée. Lorsque l'étape c) est réalisée, l'étape d) du procédé selon l'invention est alors automatiquement déclenchée pour la première fois.
Au cours de l'étape d) du procédé selon l'invention, un volume d'éluant corrosif est introduit dans la colonne de séparation. Ce volume d'éluant corrosif traverse la phase stationnaire et entraine la désorption d'au moins un des n composés chimiques. La désorption des n composés chimiques dépend de leur affinité avec l'éluant et avec la phase stationnaire. Au moins un des n composés chimiques est donc récupéré, en aval de la colonne de séparation, au cours de l'étape e). Les étapes d) et e) sont donc réalisées en même temps.
L'étape d) du procédé selon l'invention est terminée lorsque le volume d'éluant corrosif est intégralement introduit dans la colonne de séparation 1. Ceci est détecté par la mise en œuvre de l'étape f) du procédé selon l'invention. Lorsque la détection est faite à l'étape f) un signal est émis et transmis pour déclencher automatiquement l'étape d). L'étape d) est automatiquement déclenchée si elle a été répétée moins de n fois, sinon elle n'est pas déclenchée et le procédé selon l'invention s'arrête.
A la lecture de la présente invention, l'homme du métier comprendra que l'expression "application d'une dépression en aval de la colonne de séparation" signifie"déclenchement du dépressuriseur par le contrôleur programmable pour appliquer une dépression au collecteur situé en aval de la colonne de séparation".
L'étape a) du procédé selon l'invention peut être réalisée par le dépressuriseur et le contrôleur programmable de l'appareil selon l'invention.
De la même manière, l'homme du métier comprendra que l'expression "introduction d'un volume d'échantillon dans la colonne de séparation" signifie "injection d'un volume d'échantillon par le dispositif de pompage de l'échantillon, déclenché par le contrôleur programmable, dans le réservoir tampon, puis dans la colonne de séparation comprise dans le logement". L'étape b) du procédé selon l'invention peut être réalisée par le logement comprenant la colonne de séparation, le réservoir tampon, le dispositif de pompage de l'échantillon et le contrôleur programmable de l'appareil selon l'invention.
L'homme du métier comprendra que l'expression "détection de l'introduction de l'intégralité du volume d'échantillon à travers la colonne de séparation" signifie "émission d'un signal lorsque le volume d'échantillon dans le réservoir tampon a atteint une valeur de référence par le capteur de niveau".
L'étape c) du procédé selon l'invention peut être réalisée par le capteur de niveau de l'appareil selon l'invention.
L'homme du métier comprendra que l'expression "introduction d'un volume d'éluant corrosif dans la colonne de séparation" signifie "injection d'un éluant corrosif, par le dispositif de pompage de l'éluant corrosif, déclenché par le contrôleur programmable, dans le réservoir tampon, puis dans la colonne de séparation".
L'étape d) du procédé selon l'invention peut être réalisée par le logement comprenant la colonne de séparation, le réservoir tampon, le dispositif de pompage de l'éluant corrosif et le contrôleur programmable de l'appareil selon l'invention.
L'homme du métier comprendra que l'expression "récupération, en aval de la colonne de séparation, d'au moins un des n composés chimiques" signifie "collecte de n éluats résultant de l'élution des composés chimiques à travers la colonne de séparation".
L'étape e) du procédé selon l'invention peut être réalisée par le collecteur de l'appareil selon l'invention.
L'homme du métier comprendra que l'expression "détection de l'introduction de l'intégralité du volume d'éluant corrosif à travers la colonne de séparation" signifie "émission d'un signal lorsque le volume d'éluant corrosif dans le réservoir tampon a atteint une valeur de référence par le capteur de niveau". L'étape f) du procédé selon l'invention peut être réalisée par le capteur de niveau de l'appareil selon l'invention.
L'homme du métier comprendra que l'expression "l'étape d) n'étant automatiquement déclenchée que lorsque l'étape c) ou l'étape f) précédente est réalisée", signifie "la réception par le contrôleur programmable du signal émis par le capteur de niveau et le déclenchement du dispositif de pompage de l'éluant corrosif par le contrôleur programmable lorsque le signal émis par le capteur est reçu". Cette étape du procédé selon l'invention peut être réalisée par le contrôleur programmable.
Selon un mode de réalisation, le procédé de l'invention peut comprendre en outre une étape de stockage d'un volume d'éluant corrosif et/ou d'échantillon dans un réservoir tampon. Cette étape de stockage peut être réalisée entre l'étape a) et l'étape b) du procédé de l'invention. Cette étape de stockage peut être réaliser par le réservoir tampon de l'appareil selon l'invention.
L'éluant corrosif est tel que défini ci-dessus dans la partie sur l'appareil selon l'invention.
L'éluant corrosif est choisi en fonction des éléments présents et de leur concentration dans l'échantillon traité. Selon un mode de réalisation, l'éluant corrosif peut être l'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique, l'acide iodhydrique, l'acide sulfurique, l'acide sulfamique, l'acide phosphorique, l'acide nitrique, l'acide p-toluènesulfonique, l'acide salicylique, l'acide méthanesulfonique, l'acide oxalique, l'acide succinique, l'acide citrique, l'acide malique, l'acide lactique, l'acide fumarique, l'acide trifluoroacétique et leurs mélanges, de préférence l'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique, l'acide iodhydrique, l'acide sulfurique, l'acide sulfamique, l'acide phosphorique, l'acide nitrique et leurs mélanges. L'acide chlorhydrique est un éluant corrosif qui convient car c'est un bon donneur de proton, qu'il n'est pas oxydant et qu'il présente un choix économique intéressant pour une toxicité moindre.
Selon un mode de réalisation, la normalité de l'éluant corrosif est de 0, 1 N à 10 N, de préférence est de 0,5 N à 7 N, plus préférentiellement encore est de 1,5 N à 4,5 N. La dernière plage de valeur ci-dessus permet d'obtenir une meilleure séparation des éléments de bore, béryllium et aluminium.
Un seul éluant peut être utilisé pour chacune des m répétitions de l'étape d). Un éluant différent, en nature et/ou en normalité, peut également être utilisé pour certaines étapes d) des m répétitions. Enfin, un éluant différent, en nature et/ou en normalité, peut être utilisé pour chaque étape d) des m répétitions.
La normalité de l'éluant corrosif influence la qualité de la séparation des composés (facteur de résolution le plus grand possible). L'éluant corrosif est choisi en fonction des éléments présents et de leur concentration dans l'échantillon traité. Selon un mode de réalisation préféré, la nature et la normalité de l'éluant sont choisis de façon à n'entraîner la désorption que d'un seul des n composés chimiques pour chacune des n répétitions de l'étape d). Dans ce mode de réalisation préféré, un seul des n composés chimiques est alors récupéré, en aval de la colonne de séparation 1 au cours de l'étape e).
Selon un mode de réalisation, le volume d'échantillon introduit à l'étape b) est de 0,5 ml à 50 ml, en particulier de 1 ml et 25 ml, plus particulièrement de 1 ,5 ml à 10 ml.
Selon un mode de réalisation, le volume d'éluant corrosif introduit à l'étape d) dans la colonne de séparation 1 est de 1 ml à 200ml, en particulier de 5 ml à 175 ml, plus particulièrement de 20 ml à 120 ml.
L'invention va être décrite plus en détail à l'aide des exemples suivants donnés à titre d'illustration seulement et des Figures annexées.
Exemples
Exemple 1 : L'appareil
L'appareil selon l'invention est représenté sur le diagramme de la Figure 1.
Les huit colonnes de séparation la-lh sont chargées en résine cationique échangeuse d'ions (Dowex 50WX8). Les éluants corrosifs sont stockés dans l'un des trois récipients 9. Les récipients 9a-9c, sont reliés fluidiquement au premier sélecteur de voies 6 (électrovanne trois voies modèle WTA-2-3MFS-2 de chez TAKAZAGO), et au dispositif de pompage 2 (pompe péristaltique modèle WPX1 de chez WELCO), lui-même relié et au second sélecteur de voies 7 (électrovanne huit voies modèle WTA-2K- 8MOG-1 de chez TAKAZAGO). Le dispositif de pompage 2 injecte les éluants corrosifs, sélectionnés à l'aide du premier et second sélecteur de voies 6, 7 et d'un contrôleur programmable (National Instrument NI CRIO9076, non représenté), dans les huit réservoirs tampon 4a-4h. Les huit dispositifs de pompage 3a-3h permettent d'injecter les huit échantillons, stockés dans les récipients de stockage 10a-10h, dans les huit réservoirs tampon 4a-4h.
Les huit troisièmes sélecteurs de voies 8a-8h (vannes trois voies modèle WTA-2-3MFS-2 de chez TAKAZAGO) permettent d'ouvrir des voies de passage afin de collecter séparément chaque éluat contenant les composés chimiques dans les différents béchers 1 la-1 lx compris dans les compartiments du collecteur 5. Le collecteur 5 est un rack étanche maintenu sous une dépression de 150 mBar par un dépressuriseur (non représenté).
Le capteur de niveau (modèle PK XP-4059 de la marque Honeywell, non représenté) est situé au sein même des huit réservoirs tampon 4a-4h, cinq centimètres, au-dessus du niveau zéro formé par la résine dans les colonnes de séparation la-1 h. Il détecte l'élution complète de chaque volume et conditionne le passage à l'étape suivante. Le volume restant est élué suivant une transition temporelle fixe, programmée dans le contrôleur programmable, jusqu'à l'élution complète.
Le pilotage du système est géré par le contrôleur programmable. Enfin, la supervision de l'ensemble et l'exécution séquentielle du processus sont définies dans un programme LABVIEW.
Exemple 2 : Expériences de séparation et résultats obtenus
a) Protocole expérimental
L'appareil décrit dans l'Exemple 1 est utilisé afin d'obtenir une séparation des composés chimiques suivant : bore, béryllium et aluminium. Huit échantillons identiques sont obtenus à partir d'une solution synthétique contenant 1000 μΐ de bore, 300 μΐ de béryllium et 1000 μΐ d'aluminium
Après rinçage avec 40 ml d'eau et conditionnement avec 30 ml d'éluant corrosif (HC1 à 1.5 N) dans chacune des huit colonnes de séparation la-lh (pour ces deux étapes, lorsque le capteur de niveau détecte l'élution complète du volume précédent (H20), le passage à l'étape suivante est validé (HC1 1.5 N),
Le volume (1,5 ml), des échantillons stockés dans les récipients 10a-10h, est injecté simultanément par les huit dispositifs de pompage 3a-3h dédiés dans les huit réservoirs tampon 4a-4h respectifs prévus à cet effet, puis introduit dans les huit colonnes de séparation respectives la-lh.
Lorsque le capteur de niveau valide l'élution complète du volume d'échantillon, le passage à l'étape suivante est validé, c'est-à-dire que le passage de l'éluant corrosif (HC1 à 1.5 N), présent dans le récipient 9a, est alors possible, grâce au contrôleur programmable, à travers le premier sélecteur de voies 6, et un volume de cet éluant corrosif (40 ml) est injecté, à travers le second sélecteur de voies 7, par le dispositif de pompage 2 dans les huit réservoirs tampon 4a-4h, puis introduit dans les colonnes de séparation la-lh.
Lorsque le capteur de niveau valide l'élution des 40 ml de l'éluant corrosif, le passage à l'étape suivante est validé, c'est-à-dire que le passage de l'éluant corrosif (HC1 à 1.5 N), présent dans le récipient 9b, est alors possible, grâce au contrôleur programmable, à travers le premier sélecteur de voies 6, et un volume de cet éluant corrosif (115 ml) est injecté, à travers le second sélecteur de voies 7, par le dispositif de pompage 2 dans les huit réservoirs tampon 4a-4h, puis introduit dans les colonnes de séparation la-lh. Lorsque le capteur de niveau valide l'élution des 115 ml de l'éluant corrosif, le passage à l'étape suivante est validé c'est-à-dire que le passage de l'éluant corrosif (HC1 à 4.5 N), présent dans le récipient 9c, est alors possible, grâce au contrôleur programmable, à travers le premier sélecteur de voies 6, et un volume de cet éluant corrosif (50 ml) est injecté, à travers le second sélecteur de voies 7, par le dispositif de pompage 2 dans les huit réservoirs tampon 4a-4h, puis introduit dans les colonnes de séparation la-lh.
Le contrôleur programmable ouvre les voies, à travers les huit troisièmes sélecteurs de voies 7a-h, permettant la collecte séparée de chacun des éluats contenant les composés chimiques vers les béchers l la-l lx compris dans le collecteur 5. Tous les 10 ml, les éluats ainsi collectés sont récupéré et systématiquement analysés par un spectromètre ICP OES afin d'obtenir un chromatogramme global (séparation des composés chimiques en fonction de l'éluant (nature et concentration) et du volume total élué). Le chromatogramme obtenu est représenté sur la figure 2.
b) Résultats
Comme illustré sur la Figure 2, la séparation entre les éléments est réalisée.
Exemple 3 : Expériences de séparation en surpression et résultats obtenus.
a) Protocole expérimental
L'appareil décrit dans l'Exemple 1 est utilisé afin d'obtenir une séparation des composés chimiques suivants : bore, béryllium et aluminium, mais les huit réservoirs tampon 4a-4h et les huit capteurs de niveau sont supprimés.
Le dispositif de pompage 2, et les huit dispositifs de pompage 3a-3h imposent un débit d'injection (4mL/min) des échantillons et des différents éluants corrosifs dans les huit colonnes de séparation la-lh. Ce débit imposé génère donc une surpression en amont desdites colonnes de séparation la-lh.
Le protocole expérimental suivi est le suivant.
Après rinçage avec 40 ml d'eau et conditionnement avec 30 ml d'éluant corrosif (HC1 à 1.5 N) dans chacune des huit colonnes de séparation la-lh (pour ces deux étapes, lorsque l'élution complète du volume précédent (H20) est réalisée, le passage à l'étape suivante est validé (HC1 1.5 N),
Le volume (1,5 ml) des échantillons stockés dans les récipients 10a-10h, est injecté simultanément par les huit pompes dans les huit colonnes de séparation respectives la-lh.
Lorsque l'élution complète du volume d'échantillon est réalisée, le passage à l'étape suivante est validé, c'est-à-dire que le passage de l'éluant corrosif (HC1 à 1.5 N), présent dans le récipient 9a, est alors possible, grâce au contrôleur programmable, à travers le premier sélecteur de voies 6, et un volume de cet éluant corrosif (40 ml) est injecté, à travers le second sélecteur de voies 7, par les huit pompes dans les colonnes de séparation la-lh.
Lorsque l'élution complète des 40 ml de l'éluant corrosif est réalisée, le passage à l'étape suivante est validé, c'est-à-dire que le passage de l'éluant corrosif (HC1 à 1.5 N), présent dans le récipient 9b, est alors possible, grâce au contrôleur programmable, à travers le premier sélecteur de voies 6, et un volume de cet éluant corrosif (115 ml) est injecté, à travers le second sélecteur de voies 7, par les huit pompes dans les colonnes de séparation la-lh.
Lorsque l'élution complète des 115 ml de l'éluant corrosif est terminée, le passage à l'étape suivante est validé c'est-à-dire que le passage de l'éluant corrosif (HC1 à 4.5 N), présent dans le récipient 9c, est alors possible, grâce au contrôleur programmable, à travers le premier sélecteur de voies 6, et un volume de cet éluant corrosif (50 ml) est injecté, à travers le second sélecteur de voies 7, par les huit pompes dans les colonnes de séparation la-lh.
Le contrôleur programmable ouvre les voies, à travers les huit troisièmes sélecteurs de voies 7a- 7h, permettant la collecte séparée de chacun des éluats contenant les composés chimiques vers les béchers l la-l lx compris dans le collecteur 5. Tous les 5 ml, les éluats ainsi collectés sont récupérés et systématiquement analysés par un spectromètre ICP OES afin d'obtenir un chromatogramme global (séparation des composés chimiques en fonction de l'éluant (nature et concentration) et du volume total élué). Le chromatogramme obtenu est représenté sur la figure 3.
b) Résultats
Comme illustré sur la Figure 3, les courbes de l'aluminium et du béryllium se chevauchent entre 170mL et 180mL. Cet exemple met donc en évidence que l'application d'une surpression en amont de la colonne de séparation altère la qualité de la séparation, contrairement à l'application d'une dépression en aval de la colonne de séparation.
Exemple 4 : Validation de la séparation par Spectrométries de Masse par Accélérateur (SMA).
a) Protocole expérimental
L'opération suivante consiste à réaliser trois séparations (SI, S2 et S3) d'un standard calibré usuellement utilisé en SMA à l'aide de l'appareil de l'Exemple 1 afin d'en vérifier la reproductibilité. La reproductibilité est ensuite évaluée SMA. La SMA mesure le rapport isotopique entre la concentration connue d'un élément stable (dans ce cas, le 9Be) et celle à déterminer d'un de ses isotopes radioactifs (10Be) contenu dans un échantillon.
Le standard calibré est le K STD13 dont le rapport isotopique 10Be/9Be est certifié et égale à 5,24*10"13. Après la collecte des trois fractions dans le béchers du collecteur 8 de l'appareil de l'Exemple 1, un opérateur évapore la fraction et prépare les cibles pour l'analyse par SMA.
b) Résultats
Les résultats sont représentés dans le tableau ci-dessous et sont repris sur le graphique de la Figure 4. Les résultats mettent en avant que, aux incertitudes près, la séparation via l'appareil de l'Exemple 1 est reproductible.
Séparation Incertitude 10Be/9Be (%)
SI 5.21712E-13 2,9994
S2 5.11978E-13 3,0965
S3 5,28262E-13 3,0761

Claims

REVENDICATIONS
1. Appareil pour séparer des composés chimiques présents dans un échantillon avec un éluant corrosif à travers une colonne de séparation (1) comprenant :
- un logement, ayant une partie amont et une partie avale, destiné à recevoir une colonne de séparation (1),
- un réservoir tampon (4),
- un dispositif de pompage de l'éluant corrosif et/ou de l'échantillon (2, 3) destiné à injecter ledit éluant corrosif et/ou ledit échantillon dans le réservoir tampon (4),
- un collecteur (5), pour collecter un éluat résultant de l'élution des composés chimiques à travers la colonne de séparation (1),
- un dépressuriseur pour appliquer une dépression au collecteur (5),
- un capteur de niveau situé au niveau du réservoir tampon (4) adapté pour émettre un signal lorsque le volume de liquide (échantillon et/ou éluant) dans le réservoir tampon (4) a atteint une valeur de référence,
- un contrôleur programmable adapté pour déclencher le dépressuriseur, pour recevoir le signal émis par le capteur de niveau et pour déclencher le dispositif de pompage de l'éluant corrosif et/ou de l'échantillon (2, 3) lorsque le signal émis par le capteur est reçu,
ledit logement étant relié fluidiquement au réservoir tampon (4) par sa partie amont, et au collecteur (5) par sa partie avale,
ledit dispositif de pompage de l'éluant corrosif et/ou de l'échantillon (2, 3) étant relié fluidiquement au réservoir tampon (4),
ledit dépressuriseur étant relié fluidiquement au collecteur (5),
ledit contrôleur programmable étant relié audit capteur de niveau, audit dispositif de pompage (2,3) et audit dépressuriseur.
2. Appareil selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend en plus une colonne de séparation (1).
3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de pompage d'éluant corrosif (2) et un dispositif de pompage d'échantillon (3).
4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'isolement qui est situé entre la partie avale de la colonne de séparation (1) et la partie amont du collecteur (5).
5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le collecteur (5) comprend des compartiments permettant la collecte des éluats contenant un des composés chimiques.
6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les pièces en contact avec l'éluant corrosif sont en matériau chimiquement compatible, ledit matériau chimiquement compatible est le polyméthacrylate de méthyle, le polytétrafluoroéthylène, le polypropylène, la polyétheréthercétone, le polysulfure de phénylène, la polysulfone, le polychlorure de vinyle, le polyfluorure de vinylidène ou le polyester.
7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend:
- x logements en parallèle, ayant une partie amont et une partie avale, destinés à recevoir x colonnes de séparation (1),
- x réservoirs tampon (4),
- un dispositif de pompage d'éluant corrosif (2) destiné à injecter l'un des y éluants corrosifs dans chacun des x réservoirs tampon (4),
- x dispositifs de pompage d'échantillon (3) destiné à injecter ledit échantillon dans chacun des x réservoirs tampon (4),
- un collecteur (5) pour collecter un éluat, résultant de l'élution des composés chimiques à travers chacune des x colonnes de séparation (1),
- un dépressuriseur pour appliquer une dépression au collecteur (5),
- x capteurs de niveau situés au niveau des x réservoirs tampon (4), chacun des x capteurs étant adapté pour émettre un signal lorsque le volume de liquide (échantillon et/ou éluant) dans le réservoir tampon (4) a atteint une valeur de référence,
- un premier sélecteur de voies (6), ayant y voies d'entrée et une voie de sortie, pour permettre le flux d'un des y éluants corrosifs,
- un second sélecteur de voies (7), ayant une voie d'entrée et x voies de sortie, pour permettre le flux successif d'un des y éluants corrosifs vers les x réservoirs tampon (4),
- x troisièmes sélecteurs de voies (8), ayant une voie d'entrée et n voies de sortie, pour permettre le flux d'un éluat résultant de l'élution un des n composés chimiques à travers une des x colonnes de séparation (1) vers le collecteur (5),
- un contrôleur programmable adapté pour déclencher le dépressuriseur, pour recevoir le signal émis par le capteur de niveau et pour déclencher les dispositifs de pompage (2) et (3), le premier sélecteur de voies (6), le second sélecteur de voies (7) et/ou les troisièmes sélecteur de voies (8) lorsque le signal émis par le capteur est reçu,
ledit dispositif de pompage (2) étant relié fluidiquement, par sa partie amont, à la voie de sortie du premier sélecteur de voies (6) et, par sa partie avale, à la voie d'entrée du second sélecteur de voies (7), ledit second sélecteur de voies (7) étant relié fluidiquement, par ses x voies de sortie, auxdits x réservoirs tampon (4),
chacun desdits x dispositifs de pompage (3) étant relié fluidiquement, par leur partie avale, à un desdits x réservoirs tampon (4),
chacun desdits x logements étant relié fluidiquement, par sa partie amont, à un des x réservoirs tampon (4), et, par sa partie avale, à la voie d'entrée d'un des x troisième sélecteur de voies (8),
lesdits troisièmes sélecteurs de voies (8) étant reliés fluidiquement, par leur n voies de sortie, audit collecteur (5), ledit dépressuriseur étant relié fluidiquement audit collecteur (5),
ledit contrôleur programmable étant relié audit dépressuriseur, auxdits capteurs de niveau, auxdits dispositifs de pompage (2, 3), audit premier sélecteur de voies (6), audit second sélecteur de voies (7) et auxdits troisièmes sélecteurs de voies (8),
x étant un nombre entier compris entre 1 et 100, y étant un nombre entier compris entre 1 et 20, et n étant un nombre entier de 2 à 10.
8. Procédé de séparation de n composés chimiques présents dans un échantillon avec un éluant corrosif à travers une colonne de séparation (1), le procédé comprenant les étapes suivantes:
a) application d'une dépression en aval de la colonne de séparation (1),
b) introduction d'un volume d'échantillon dans la colonne de séparation (1),
c) détection de l'introduction de l'intégralité du volume d'échantillon à travers la colonne de séparation (1),
puis répéter m fois le cycle d'étapes d) à f) suivant
d) introduction d'un volume d'éluant corrosif dans la colonne de séparation (1),
e) récupération, en aval de la colonne de séparation (1), d'au moins un des n composés chimiques, f) détection de l'introduction de l'intégralité du volume d'éluant corrosif à travers la colonne de séparation (1),
l'étape d) n'étant automatiquement déclenchée que lorsque l'étape c) ou l'étape f) précédente est réalisée,
n étant un nombre entier de 2 à 10,
m étant un nombre entier supérieur ou égal à 1.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'échantillon est un fraction minérale de quartz purifiée dissoute comprenant des éléments de la famille des métaux alcalins (Li, Na, Rb), des alcalino-terreux (Be, Mg, Ca), des métaux de transition (Ti, Fe), de bore, et deF aluminium.
10. Procédé selon la revendication 8 ou 10, caractérisé en ce que la dépression appliquée est inférieure à 500 mbar
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'éluant corrosif est choisi parmi l'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique, l'acide iodhydrique, l'acide sulfurique, l'acide sulfamique, l'acide phosphorique, l'acide nitrique, l'acide p-toluènesulfonique, l'acide salicylique, l'acide méthanesulfonique, l'acide oxalique, l'acide succinique, l'acide citrique, l'acide malique, l'acide lactique, l'acide fumarique, l'acide trifluoroacétique et leurs mélanges, de préférence est l'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique, l'acide iodhydrique, l'acide sulfurique, l'acide sulfamique, l'acide phosphorique, l'acide nitrique et leurs mélanges, plus préférentiellement l'éluant corrosif est l'acide chlorhydrique.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre à l'aide de l'appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
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