FR2618348A1 - Improved apparatus for liquid phase chromatography - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un appareil perfectionné pour la chromatographie en phase liquide, du genre comprenant une cartouche qui renferme une charge de matière adsorbante sous forme pulvérulente, qui est logée dans une colonne tubulaire, et qui est traversée par un solvant dans lequel on a injecte le mélange à analyser ou à préparer. The present invention relates to an improved apparatus for liquid chromatography, of the type comprising a cartridge which contains a charge of adsorbent material in powder form, which is housed in a tubular column, and which is traversed by a solvent into which has been injected the mixture to be analyzed or prepared.
Une telle cartouche est décrite dans la demande de brevet français n 86.15724 du 13 novembre 1986, et, selon cette dernière, son diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre intérieur de la colonne, cependant que la charge de matière adsorbante en poudre ou en suspension y est enfermée entre deux plaques poreuses en forme de disque dont l'une peut être actionnée par un vérin afin de comprimer la charge. Such a cartridge is described in French patent application No. 86.15724 of November 13, 1986, and, according to the latter, its outside diameter is substantially equal to the inside diameter of the column, while the charge of adsorbent material in powder or suspension therein. is enclosed between two porous disc-shaped plates, one of which can be actuated by a jack in order to compress the load.
Ce dispositif produit d'excellents résultats, mais, néanmoins, il présente encore quelques inconvénients, parmi lesquels il faut citer le fait que la compression de la charge de matière adsorbante a lieu uniquement selon la direction axiale et qu'il faut donner des dimensions très précises aux divers composants de l'appareil. This device produces excellent results, but, nevertheless, it still has some drawbacks, among which it should be mentioned that the compression of the load of adsorbent material takes place only in the axial direction and that it is necessary to give very large dimensions. specific to the various components of the device.
Aussi, le but de la présente invention est-il de réaliser un appareil de chromatographie en phase liquide qui pallie les divers inconvénients rappelés ci-dessus, et, notamment, qui assure une compression tridimensionnelle de la charge adsorbante, sa cartouche admettant par ailleurs des tolérances dimensionnelles plus importantes et une résistance mécanique plus faible. Also, the purpose of the present invention is to provide a liquid chromatography apparatus which overcomes the various drawbacks mentioned above, and, in particular, which provides three-dimensional compression of the adsorbent load, its cartridge also admitting larger dimensional tolerances and lower mechanical strength.
Un autre but de l'invention est de fournir un appareil moins couteux et plus simple, mais aussi fiable, que ceux appartenant à l'état antérieur de la technique. Another object of the invention is to provide a device which is less expensive and simpler, but also reliable, than those belonging to the prior art.
Selon l'invention, ces buts, et d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints gracie a un appareil de chromatographie en phase liquide du genre spécifié ci-dessus qui est caractérisé par le fait que sa cartouche de matière adsorbante est librement immergée dans une colonne tubulaire remplie d'un liquide sous pression, que cette cartouche reçoit le mélange à analyser ou à préparer sous une pression supérieure ou égale à celle du liquide en question, à l'une de ses extrémités et depuis l'extérieur de la colonne, et qu'elle est fermée à son autre extrémité par un piston traversé par une conduite de sortie qui relie la partie aval de la cartouche à l'extérieur de la colonne. According to the invention, these aims, and others which will appear subsequently, are achieved thanks to a liquid chromatography apparatus of the kind specified above which is characterized by the fact that its cartridge of adsorbent material is freely submerged in a tubular column filled with a liquid under pressure, that this cartridge receives the mixture to be analyzed or to be prepared under a pressure greater than or equal to that of the liquid in question, at one of its ends and from outside the column, and that it is closed at its other end by a piston crossed by an outlet pipe which connects the downstream part of the cartridge to the outside of the column.
A ce sujet, il convient de remarquer tout de suite que l'expression "librement immergée" utilisée ci-dessus veut dire que la cartouche de matière adsorbante présente un diamètre extérieur nettement plus faible que le diamètre intérieur de la colonne, de sorte qu'elle peut "flotter" dans cette dernière. Bien entendu, il est néanmoins possible de prévoir, si besoin en est, une certaine forme d'assujettissement matériel entre la cartouche et la colonne qui la renferme, ce dont un exemple pratique sera décrit plus loin. In this regard, it should be noted immediately that the expression "freely submerged" used above means that the cartridge of adsorbent material has an outside diameter significantly smaller than the inside diameter of the column, so that it can "float" in the latter. Of course, it is nevertheless possible to provide, if need be, some form of material securing between the cartridge and the column which contains it, of which a practical example will be described later.
Cela étant, si l'on appelle P et p, respectivement, la pression du mélange à analyser ou à préparer à l'entrée et à la sortie de la cartouche de l'appareil, la différence de pression (P - p) est égale à la perte de charge Pc dans la cartouche en question, et cette valeur est relativement importante, puisque la sortie de la cartouche est généralement mise à l'atmosphère. Comme la pression du fluide contenu dans la colonne, à l'extérieur de la cartouche, est en tous points sensiblement égale à P, il est clair que le piston fermant la cartouche du côté de la sortie du mélange à analyser ou à préparer est soumis à une pression différentielle égale à (P - p), ou encore à la perte de charge Pc, qui peut atteindre 100 bars environ. However, if we call P and p, respectively, the pressure of the mixture to be analyzed or to be prepared at the inlet and the outlet of the cartridge of the apparatus, the pressure difference (P - p) is equal at the pressure drop Pc in the cartridge in question, and this value is relatively large, since the outlet of the cartridge is generally vented. As the pressure of the fluid contained in the column, outside the cartridge, is in all points substantially equal to P, it is clear that the piston closing the cartridge on the outlet side of the mixture to be analyzed or to be prepared is subjected at a differential pressure equal to (P - p), or even at the pressure drop Pc, which can reach approximately 100 bars.
On voit donc que, grâce aux dispositions selon la présente invention, le piston est mû automatiquement vers l'intérieur de la cartouche sans qu'il soit nécessaire de faire appel à un vérin extérieur. En outre, la compression réalisée est ici triaxiale, et elle s'exerce aussi bien dans le sens radial. It can therefore be seen that, thanks to the arrangements according to the present invention, the piston is moved automatically towards the inside of the cartridge without the need to call on an external jack. In addition, the compression produced here is triaxial, and it is exerted both in the radial direction.
Il y a lieu de noter ici que, du fait que la cartouche de l'appareil selon l'invention flotte dans un fluide sous une pression voisine de celle du liquide qu'elle renferme, il n'est pas nécessaire de lui donner des dimensions très précises. D'autre part, et pour la même raison, ses parois peuvent être réalisées en un matériau plus mince que précédemment et sa réalisation mécanique est plus simple. It should be noted here that, since the cartridge of the device according to the invention floats in a fluid under a pressure close to that of the liquid which it contains, it is not necessary to give it dimensions very precise. On the other hand, and for the same reason, its walls can be made of a thinner material than previously and its mechanical production is simpler.
Enfin, la cartouche de l'appareil selon l'invention peut être noyée dans toute colonne de chromatographie de diamètre quelconque, si ce diamètre est supérieur à celui de la cartouche, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des cartouches de diamètre sensiblement égal au diamètre intérieur de la colonne
Ainsi que cela a été dit plus haut, la pression du fluide extérieur à la cartouche est sensiblement égale à la pression d'arrivée du mélange à analyser ou à préparer qui, rappelons-le, a été préalablement injecte dans un solvant approprié, En fait, il suffit, pour des raisons évidentes, que cette pression extérieure soit plus élevée que la valeur (r - p) d'une valeur suffisante pour que le piston de la cartouche soit soumis a une pression différentielle convenable.Finally, the cartridge of the apparatus according to the invention can be embedded in any chromatography column of any diameter, if this diameter is greater than that of the cartridge, without it being necessary to provide cartridges of diameter substantially equal to inside diameter of the column
As has been said above, the pressure of the fluid outside the cartridge is substantially equal to the inlet pressure of the mixture to be analyzed or to be prepared, which, it should be remembered, was previously injected in an appropriate solvent, In fact , it is sufficient, for obvious reasons, that this external pressure is higher than the value (r - p) by a value sufficient for the piston of the cartridge to be subjected to a suitable differential pressure.
Selon une forme de réalisation avantageuse de l'appareil selon la présente invention, la pression du fluide extérieur à la cartouche est strictement égale à la pression d'amenée du mélange du fait que ce fluide extérieur est constitué par une partie du solvant sous pression dans lequel on injecte le mélange, cette partie étant prélevée en amont ou en aval de l'injection du mélange à analyser ou à préparer. On évite ainsi de faire appel à une source de fluide extérieur, ce qui simplifie notablement l'installation et en diminue le coût. According to an advantageous embodiment of the apparatus according to the present invention, the pressure of the fluid external to the cartridge is strictly equal to the pressure of supply of the mixture since this external fluid consists of part of the solvent under pressure in which the mixture is injected, this part being taken upstream or downstream of the injection of the mixture to be analyzed or to be prepared. This avoids using an external fluid source, which significantly simplifies installation and reduces the cost.
Dans le premier cas, et du fait que, de manière classique, un circuit de solvant relie l'appareil à un bac de solvant par l'intermédiaire d'une pompe et d'un dispositif pour l'injection du mélange à analyser ou 9 préparer, il suffit de faire déboucher dans la colonne, à l'extérieur de la cartouche, une dérivation branchée sur le circuit de solvant entre sa pompe et son dispositif d'injection. In the first case, and the fact that, conventionally, a solvent circuit connects the apparatus to a solvent tank via a pump and a device for injecting the mixture to be analyzed or 9 To prepare, it suffices to lead into the column, outside the cartridge, a branch connected to the solvent circuit between its pump and its injection device.
Dans l'autre cas, la partie de la colonne située à l'extérieur de la cartouche est en communication directe avec l'amenée de mélange à analyser ou a préparer, de sorte que c'est le solvant avant d'être additionné de ce mélange qui sert de fluide extérieur. In the other case, the part of the column located outside the cartridge is in direct communication with the supply of mixture to be analyzed or to be prepared, so that it is the solvent before being added with this. mixture which serves as external fluid.
De préférence, cette communication directe est réalisée grâce au fait qu'un bouchon fritté est fixé par soudure entre la tête de la cartouche et la face inférieure du couvercle de la colonne, et que l'amenée du solvant arrive au sommet de ce bouchon pour s'écouler, d'une part, vers l'espace ménagé entre la colonne et la cartouche, et, d'autre part, vers l'intérieur de cette dernière. Preferably, this direct communication is achieved thanks to the fact that a sintered plug is fixed by welding between the head of the cartridge and the underside of the column cover, and that the supply of solvent arrives at the top of this plug to flow, on the one hand, towards the space formed between the column and the cartridge, and, on the other hand, towards the interior of the latter.
Selon l'une de ses formes de réalisation, la colonne selon la présente invention renferme plusieurs cartouches du genre spécifié ci-dessus reliées en série par des tubulures. According to one of its embodiments, the column according to the present invention contains several cartridges of the kind specified above connected in series by pipes.
Dans ce cas, le phénomène expliqué ci-dessus pour une seule cartouche se reproduit de la même manière pour les suivantes dont le piston est bien évidemment soumis à une pression différentielle égale à la perte de charge depuis l'entrée dans la première cartouche.In this case, the phenomenon explained above for a single cartridge is reproduced in the same way for the following ones, the piston of which is obviously subjected to a differential pressure equal to the pressure drop from the entry into the first cartridge.
Dans tous les cas, et afin que les pistons de la ou des cartouches puissent se déplacer librement dans le sens axial, il est nécessaire que certaines au moins des tubulures présentes soient déformables, par exemple en les réalisant en une matière plastique souple et en leur donnant la forme d'un serpentin ou d'un S. In all cases, and so that the pistons of the cartridge or cartridges can move freely in the axial direction, it is necessary that at least some of the tubes present are deformable, for example by making them of a flexible plastic material and by giving the shape of a serpentine or an S.
La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels:
- La figure 1 représente une vue en coupe axiale schématique d'un appareil selon l'invention comprenant deux cartouches de chromatographie ; et
- La f-igure 2 montre, également en vue en coupe axiale schématique, la tête d'un tel appareil selon une autre forme de réalisation.The description which follows, and which has no limiting character, will make it possible to understand clearly how the present invention can be put into practice. It should be read against the accompanying drawings, among which:
- Figure 1 shows a schematic axial sectional view of an apparatus according to the invention comprising two chromatography cartridges; and
- The f-igure 2 shows, also in schematic axial section view, the head of such an apparatus according to another embodiment.
Dans ce qui va suivre, on supposera que l'appareil de chromatographie en phase liquide selon l'invention se trouve en position verticale d'utilisation, comme représenté sur les figures, ce qui donne tout leur sens aux expressions comme "supérieur" ou "en bas". In what follows, it will be assumed that the liquid chromatography apparatus according to the invention is in the vertical position of use, as shown in the figures, which gives all their meaning to expressions such as "superior" or " below".
Cela étant, et comme on le voit sur la figure 1, cet appareil comprend une colonne l fermée à sa partie supérieure par un couvercle 2 qui est maintenu en place par une fixation schématisée en 3 et qui est traversé axialement par une arrivée 4 de mélange a analyser ou à préparer injecte préalablement dans un solvant sous pression. Cette arrivée 4 est alimentée à partir d'un bac de solvant non représenté au moyen d'une canalisation 5 comprenant une pompe 6 suivie en aval d'un dispositif 7 d'injection de mélange
La colonne 1 renferme un liquide sous pression 8 dans lequel sont noyées une ou plusieurs cartouches dont deux, 9 et 9', ont été représentées sur la figure 1, leurs organes identiques étant désignés par le même repère, mais avec une apostrophe pour ceux de la cartouche inférieure 9'.That said, and as can be seen in FIG. 1, this device comprises a column l closed at its upper part by a cover 2 which is held in place by a fixing shown diagrammatically at 3 and which is crossed axially by a mixture inlet 4 to analyze or prepare injected beforehand in a solvent under pressure. This inlet 4 is supplied from a solvent tank not shown by means of a pipe 5 comprising a pump 6 followed downstream of a mixture injection device 7
Column 1 contains a pressurized liquid 8 in which one or more cartridges are embedded, two of which, 9 and 9 ′, have been shown in FIG. 1, their identical members being designated by the same reference, but with an apostrophe for those of the lower cartridge 9 '.
Les cartouches 9 et 9' sont remplies d'une matière adsorbante pulvérulente 10, solide ou en suspension, qui est confinée entre une tête fixe il et un piston inférieur 12. The cartridges 9 and 9 ′ are filled with a powdery adsorbent material 10, solid or in suspension, which is confined between a fixed head 11 and a lower piston 12.
Ces organes sont respectivement traversés par une entrée 13 et par une sortie 14 de mélange à analyser ou à préparer.These members are respectively crossed by an inlet 13 and by an outlet 14 for the mixture to be analyzed or to be prepared.
L'arrivée 4 de ce mélange est reliée par une tubulure 15 a l'entrée 13 de la cartouche supérieure 9, et la sortie 14 de cette dernière est reliée s la tête il' de la cartouche inférieure 9' par une tubulure 16. Enfin, la sortie 14' de cette cartouche 9' est. reliée par une tubulure 17 à la sortie 18 de l'appareil. The inlet 4 of this mixture is connected by a tube 15 to the inlet 13 of the upper cartridge 9, and the outlet 14 of the latter is connected to the head 11 'of the lower cartridge 9' by a tube 16. Finally , the outlet 14 'of this cartridge 9' is. connected by a tube 17 to the outlet 18 of the device.
De préférence, les tubulures 15, 16 et 17 sont réalisées en une matière plastique souple, et . elles présentent la forme d'un serpentin ou d'un "S", ce qui autorise les libres déplacements des pistons 12 et 12'
Toutefois, une d'entre elles, ou même deux, pourraient être remplacées par un tube fixe. Quant aux parois des cartouches 9 et 9', elles peuvent être réalisées en tôle mince.Preferably, the pipes 15, 16 and 17 are made of a flexible plastic material, and. they have the shape of a coil or an "S", which allows the free movement of the pistons 12 and 12 '
However, one, or even two, could be replaced by a fixed tube. As for the walls of the cartridges 9 and 9 ', they can be made of thin sheet metal.
Enfin, une dérivation 19 est branchée sur la canalisation 5 d'amenée de solvant sous pression entre la pompe 6 et le dispositif 7 d'injection de mélange à analyser ou à préparer ~ elle débouche dans la colonne 1, à l'extérieur des cartouches 9 et 9' et, ainsi que cela a été dit plus haut, il en résulte que le fluide sous pression 8 de la colonne 1 est constitué par le solvant pur sous pression dans lequel on injecte ensuite en 7 le mélange à analyser ou a préparer. Finally, a bypass 19 is connected to the pipe 5 for supplying pressurized solvent between the pump 6 and the device 7 for injecting the mixture to be analyzed or to be prepared. It emerges in column 1, outside the cartridges. 9 and 9 'and, as has been said above, it follows that the pressurized fluid 8 of column 1 consists of the pure pressurized solvent into which the mixture to be analyzed or prepared is then injected at 7 .
Sur la vue partielle agrandie de la figure 2, on retrouve la colonne 1 et son couvercle 2 avec ses fixations 3, ainsi que son arrivée 4 de mélange à analyser ou à préparer, et elle renferme le fluide sous pression 8 dans lequel est noyée la cartouche 9 remplie de matière adsorbante 10. In the enlarged partial view of FIG. 2, we find the column 1 and its cover 2 with its fasteners 3, as well as its inlet 4 of mixture to be analyzed or to be prepared, and it contains the pressurized fluid 8 in which the cartridge 9 filled with adsorbent material 10.
Dans cette forme de réalisation, la tête il de cette cartouche 9 est en deux parties lla et llb qui sont assemblées avec interposition d'un joint torique 20, et elle se termine vers l'intérieur de la cartouche par une plaque poreuse 21 qui sert à uniformiser dans le sens radial la distribution du mélange à analyser ou à préparer ; elle est munie sur sa périphérie d'un joint torique d'étanchéité 22. In this embodiment, the head 11 of this cartridge 9 is in two parts 11a and 11b which are assembled with the interposition of an O-ring 20, and it ends towards the inside of the cartridge by a porous plate 21 which serves to standardize in the radial direction the distribution of the mixture to be analyzed or to be prepared; it is provided on its periphery with an O-ring seal 22.
La partie extérieure lla de la tête il est fixée sur la face inférieure du couvercle 2 de la colonne 1 par l'intermédiaire d'un bouchon poreux 23 en matière frittée qui est soudé, à sa partie supérieure, sur le couvercle 2 et, à sa partie inférieure, sur la tête 11. L'arrivée 4 de mélange à analyser ou à préparer s'ouvre à sa base dans le bouchon poreux 23, de sorte que le mélange s'écoule, d'une part, dans la colonne 1, à l'extérieur de.la cartouche 9 < flèches
F), et, d'autre part, dans cette dernière par un canal 24 qui traverse sa tête 11. Il en résulte, ainsi que cela a été dit plus haut, que le fluide 8 contenu dans la colonne 9 est constitué par le solvant qui provient de la pompe 6 par la canalisation 5 et dans lequel a déja été injecté en 7 le mélange a analyser ou à préparer.Bien entendu, la dérivation de solvant 19 de la figure 1 est inutile dans ce cas, et elle a été supprimée.The outer part 11a of the head 11 is fixed to the underside of the cover 2 of the column 1 by means of a porous plug 23 of sintered material which is welded, at its upper part, to the cover 2 and, at its lower part, on the head 11. The inlet 4 of mixture to be analyzed or prepared opens at its base in the porous plug 23, so that the mixture flows, on the one hand, into column 1 , outside the cartridge 9 <arrows
F), and, on the other hand, in the latter by a channel 24 which passes through its head 11. As a result, as has been said above, the fluid 8 contained in column 9 consists of the solvent which comes from the pump 6 through the line 5 and into which has already been injected at 7 the mixture to be analyzed or to be prepared. Of course, the solvent bypass 19 of FIG. 1 is useless in this case, and it has been eliminated .
Sans sortir du cadre de la présente invention, il serait possible d'apporter diverses modifications aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites. C'est ainsi, par exemple, que la tubulure 17 (voir figure 1) qui sort de la base de la cartouche flottante 9 ou de l'ensemble des cartouches flottantes montées en série, 9 et 9', pourrait quitter la colonne 1, non plus par son fond comme représenté en 18 sur la figure 1, mais par son couvercle 2. Bien entendu, cette variante peut s'appliquer aussi bien dans le as de la forme de réalisation représentée sur la figure 1 que dans celui de la forme de réalisation de la figure 2. Without departing from the scope of the present invention, it would be possible to make various modifications to the embodiments which have just been described. Thus, for example, the tubing 17 (see FIG. 1) which leaves the base of the floating cartridge 9 or of all the floating cartridges mounted in series, 9 and 9 ′, could leave column 1, no longer by its bottom as shown in 18 in Figure 1, but by its cover 2. Of course, this variant can be applied both in the ace of the embodiment shown in Figure 1 and in that of the form Figure 2.
Enfin, le liquide 8 contenu dans la colonne 1 qui baigne la ou les cartouches flottantes pourrait être différent du solvant destiné au mélange à analyser ou à préparer. Finally, the liquid 8 contained in column 1 which bathes the floating cartridge or cartridges could be different from the solvent intended for the mixture to be analyzed or to be prepared.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8710529A FR2618348A1 (en) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | Improved apparatus for liquid phase chromatography |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8710529A FR2618348A1 (en) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | Improved apparatus for liquid phase chromatography |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2618348A1 true FR2618348A1 (en) | 1989-01-27 |
Family
ID=9353531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8710529A Withdrawn FR2618348A1 (en) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | Improved apparatus for liquid phase chromatography |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2618348A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2681138A1 (en) * | 1991-09-09 | 1993-03-12 | Couillard Francois | Improvements to chromatography columns |
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US4250035A (en) * | 1978-11-13 | 1981-02-10 | Waters Associates, Inc. | Radial compression of packed beds |
EP0145578A2 (en) * | 1983-12-02 | 1985-06-19 | Groupe Industriel De Realisations Et Applications | Chromatographic apparatuses |
US4636316A (en) * | 1985-01-11 | 1987-01-13 | Beckman Instruments, Inc. | Disposable column cartridge |
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1987
- 1987-07-24 FR FR8710529A patent/FR2618348A1/en not_active Withdrawn
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