JP2016206010A

JP2016206010A - 樹脂製カラム体

Info

Publication number: JP2016206010A
Application number: JP2015088093A
Authority: JP
Inventors: 高橋　宏明; Hiroaki Takahashi; 宏明高橋; 高橋　俊; Takashi Takahashi; 俊高橋
Original assignee: Shoken Co Ltd
Current assignee: Shoken Co Ltd
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: JP6157013B2

Abstract

【課題】金属製のカラム体は、重量や嵩が大きいため、送液装置への接続、分離カラムの交換、カラム体の運搬など、作業全般が重労働となり得る。そこで、金属体よりも軽量な樹脂製のカラム体を提供する。【解決手段】上蓋１と、筒状の胴体部２と、下蓋３と、を備え、上下対称形状を有する樹脂カラム体１０。上蓋１、胴体部２、下蓋３は、それぞれ勘合されて使用されるように構成される。樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでも使用可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、分離カラムとして利用できる樹脂製のカラム体に関する。

人の健康に係る被害を生ずるおそれのある物質や生活環境を汚染しうる物質（以下、総称的に「有害物質」と称する。）を含有する水、有機媒体、および土壌等を廃棄等する際には、各々水質汚濁防止法、土壌汚染対策法、ダイオキシン類対策特別措置法等の各法律の規制を受け、適正に処理しなければならない。たとえば、重金属類が混入している土壌は、その土壌溶出基準や含有量基準が規定されており、これらの基準値を下回るよう処理してから移動、あるいは廃棄する必要がある。また、人体、動植物に対して強い毒性溶解を示す化合物として知られているハロゲン化芳香族化合物は、特に催奇形性などのおそれから、有害物質として廃棄物の処理及び清掃に関する法律により指定されているものが多数ある。これら化合物が土壌、地下水、焼却灰、洗浄水、機械油等に存在する場合は、何らかの処理を施してこれらの濃度を基準値以下に減少させなければならないことが厳密に定められている。

特に、微量の有害物質で汚染された液体が大量に存在する場合に、大量の液体から微量の有害物質を除去する必要がある。この処理を、分離カラムを用いたカラム処理にて行う場合は、サイズの大きい分離カラムを使用するか、分離カラムを頻繁に交換する必要がある。この処理にあたり、金属製のカラム体に分離充填材を充填した分離カラムを使用すると、フランジによる開閉に時間がかかったり、分離充填材の充填および取り出しに手間取ったりするなどの問題があった。また金属製のカラム体は元々重量や嵩が大きいため、送液装置への接続や分離カラムの交換、およびカラム体の運搬などの作業全般が重労働となりうる。

本発明は、分離カラムとして利用できる樹脂製のカラム体を提供することを目的とする。特に、有機媒体に含有される有害物質を捕集することができる分離充填材を充填して使用する樹脂製のカラム体を提供することを目的とする。

本発明は、上蓋と、筒状の胴体部と、下蓋と、を備え、上下対称形状を有する樹脂カラム体である。

本発明の樹脂製カラム体は、重量が小さく、開閉操作が容易で、簡易に接続、交換および運搬できる。本発明の樹脂製のカラム体を使用した後は、分離充填材ごとカラムを焼却することができるので廃棄が容易である。

樹脂カラム体の外観図である。樹脂カラム体の断面図である。上蓋本体部外面側の平面図（図３ａ）、上蓋本体部内面側の平面図（図３ｂ）、上蓋本体部の断面図（図３ｃ）である。下蓋本体部外面側の平面図（図４ａ）、下蓋本体部内面側の平面図（図４ｂ）、下蓋本体部の断面図（図４ｃ）である。網の平面図である。濾紙の平面図である。押さえリングの平面図である。別の形態の上蓋の斜視図である。

一実施形態の樹脂カラム体を、図１を用いて説明する。

図１は、一実施形態の樹脂カラム体の外観図である。樹脂カラム体１０は、上蓋１と筒状の胴体部２と下蓋３とを備え、上蓋１と胴体部２、下蓋３と胴体部２とがそれぞれ嵌合されて使用されるよう構成されている。上蓋１は上蓋本体部１１（図２参照のこと）と上蓋キャップ１２とから構成され、下蓋３は下蓋本体部３１（図２参照のこと）と下蓋キャップ３２とから構成されている。上蓋１と下蓋３とはほぼ同一の形状をしていることが好ましい。よって樹脂カラム体１０を使用する際には上下対称の形状となっている。ここで上蓋１、胴体部２および下蓋３は、いずれも樹脂により形成されている。ここで樹脂として、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂のいずれを用いてもよく、たとえば、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリクロロビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレートポリブチレンナフタレート等のポリエステル、フェノール樹脂、ポリカーボネート、またはエポキシ樹脂を挙げることができる。

図２は、図１の樹脂カラム体１０のＩ−Ｉ線での断面図である。樹脂カラム体１０は、上蓋１と、筒状の胴体部２と、下蓋３とから主に構成され、これらが互いに嵌合されて使用されるよう構成されている。上蓋１は上蓋本体部１１と上蓋キャップ１２とから構成され、下蓋３は下蓋本体部３１と下蓋キャップ３２とから構成されている。樹脂カラム体１０を、分離カラムとして使用するために、上蓋１には網１４と、濾紙１５と、押さえ用リング１６とが備えられ、下蓋３には網３４と、濾紙３５と、押さえ用リング３６とが備えられている。下蓋３の胴体部２の側の面には、下蓋３と胴体部２とを融着するための融着用突起３ａと、押さえリング３６を嵌合するための嵌合用突起３ｂとを有している。胴体部２内部に分離充填材を充填するにあたり、下蓋３に網３４、濾紙３５および押さえリング３６を嵌合用突起３ｂに嵌合した後、下蓋３と胴体部２とを嵌合して、融着用突起３ａ部分を超音波溶着機等を用いて融着することができる。嵌合用突起３ｂ付近の部分拡大図を参照すると、下蓋３の嵌合用突起３ｂには、網３４と濾紙３５とが嵌合されており、これらの上に押さえリング３６が嵌合されて、網３４および濾紙３５を下蓋３に固定している。３７は気相空間であり、必ずしも必要なものではないが、下蓋３と網３４との間に、たとえば０．５〜３ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍの気相空間を設けておいた方がよい。なお、樹脂カラム体１０の大きさは、分離カラムとしての利用の目的に応じて適宜変更できる。たとえば胴体部２の内径は数センチメートルから数十センチメートルの範囲で適宜変更可能である。胴体部２の内径は５センチメートル〜１５センチメートル、特に１０センチメートル〜１３センチメートルであることができる。胴体部２の内径に対応する上蓋１および下蓋３を用意することができる。胴体部２の長さ（高さ）は数センチメートル〜数メートルの範囲で適宜変更可能である。胴体部２の長さは、５センチメートル〜３０センチメートル、特に１０センチメートル〜２０センチメートルであることができる。

同様に、上蓋１の胴体部２の側の面には、上蓋１と胴体部２とを融着するための融着用突起１ａと、押さえリング１６を嵌合するための嵌合用突起１ｂとを有している。先に説明したように下蓋３と胴体部２とを嵌合した後、胴体部２に分離充填材を充填し、網１４、濾紙１５および押さえリング１６を嵌合用突起１ｂに嵌合して、次いで上蓋１と胴体部２とを嵌合し、融着用突起１ａ部分を超音波溶着機等を用いて融着することができる。嵌合用突起１ｂ付近の構造も、突起３ｂ付近の部分拡大図と同様であり、上蓋１の嵌合用突起１ｂには、網１４と濾紙１５とが嵌合されており、これらの上に押さえリング１６が嵌合されている。上蓋１と網１４との間に、たとえば０．５〜３ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍの気相空間１７（図示せず）を設けておいた方がよい。

図３は、上蓋本体部１１の平面図の一例である。図３（ａ）は、上蓋１と胴体部２とを嵌合する際に外面になる側から見た上蓋本体部１１の平面図、図３（ｂ）は内面になる側から見た平面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。上蓋本体部１は、概して円形であり、中央部には開口部１ｃが形成されている。開口部１ｃは、通常は上蓋キャップ１２（図示せず）で覆われている。一実施形態の樹脂カラム体１０内部に分離充填材を充填し、これを分離カラムとして使用する際には、この開口部１ｃに分離装置（たとえばクロマトグラフィー装置や送液装置）を接続することができる。上蓋本体部１１は、樹脂により一体成形されている。上蓋本体部１１の頂部外面には、ネジ溝が切られていても良く、場合により内面にもネジ溝が切られていて良い。樹脂カラム体１０の使用時にはこの上蓋キャップ１２を取り外して開口部１ｃを露出させ、当該部分と送液装置等とを接続することができる。図３（ｂ）中、１ａは融着用突起、１ｂは嵌合用突起である。融着用突起１ａは、概ね円形の上蓋１の外周からわずかに内側に入った部分を取り囲むように形成されている。嵌合用突起１ｂは、図３（ｂ）では８個設けられているが、４〜１６個の範囲で適宜変更できる。

図４は、下蓋本体部３１の平面図の一例である。図４（ａ）は、下蓋３と胴体部２とを嵌合する際に外面になる側から見た下蓋本体部３１平面図、図４（ｂ）は内面になる側から見た平面図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。下蓋本体部３１は、概して円形であり、中央部には開口部３ｃが形成されている。開口部３ｃは、通常は下蓋キャップ３２で覆われている。一実施形態の樹脂カラム体１０内部に分離充填材を充填し、これを分離カラムとして使用する際には、この開口部３ｃに分離装置（たとえばクロマトグラフィー装置や送液装置）を接続することができる。下蓋本体部３１は、樹脂により一体成形されている。下蓋本体部３１の頂部外面には、ネジ溝が切られていても良く、場合により内面にもネジ溝が切られていて良い。樹脂カラム体１０の使用時にはこの下蓋キャップ３２を取り外して開口部３ｃを露出させ、当該部分と送液装置等とを接続することができる。図４（ｂ）中、３ａは融着用突起、３ｂは嵌合用突起である。融着用突起３ａは、概ね円形の下蓋３の外周からわずかに内側に入った部分を取り囲むように形成されている。嵌合用突起３ｂは、図４（ｂ）では８個設けられているが、４〜１６個の範囲で適宜変更できる。

図５は、網１４および３４の平面図の一例を示す。網１４および３４は、濾紙１５および３５を補強するために用いる。上蓋１に設けられる網１４は、樹脂カラム体１０に通液する際に液体を樹脂カラム体１０全体に拡散させる役割を果たし、下蓋３に設けられる網３４は、樹脂カラム体１０を通過した液体を樹脂カラム体１０の中央部付近に集める役割を果たす。網１４および３４は、図３に示されるように複数の孔が形成された形状をしている。孔は、図５（ａ）のように、網１４および３４の全面にわたり均等に配置されていてよいが、図５（ｂ）のように中央部付近の孔を少なく配置することもできる。網１４には、上蓋１の嵌合用突起１ｂに対応する嵌合用孔１４ｂが設けられ、網３４には、下蓋３の嵌合用突起３ｂに対応する嵌合用孔３４ｂが設けられている。網１４および３４は、樹脂カラム体１０と同一の材料、すなわち、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリクロロビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレートポリブチレンナフタレート等のポリエステル、フェノール樹脂、ポリカーボネート、またはエポキシ樹脂の他、天然ゴム；イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム等の合成ゴム；またはシリコーン樹脂等により形成することができる。

図６は、濾紙１５および３５の平面図の一例を示す。上蓋１に設けられる濾紙１５は樹脂カラム体１０に通液する液体に混在しうるゴミ等を予め除去する役割を果たし、下蓋３に設けられる濾紙３５は、胴体部２内部に充填した分離充填材が外部へ漏出することを防止する。濾紙１５には、上蓋１の嵌合用突起１ｂに対応する嵌合用孔１５ａが設けられ、濾紙３５には、下蓋３の嵌合用突起３ｂに対応する嵌合用孔３５ｂが設けられている。濾紙１５および３５は、紙またはガラス繊維により形成することができる。嵌合用突起１５ｂまたは３５ｂは、図６（ｂ）では８個設けられているが、４〜１６個の範囲で適宜変更できる。

図７は、押さえリング１６および３６の平面図の一例を示す。上蓋１に設けられる押さえリング１６は、上蓋１の嵌合用突起１ｂに、網１４と濾紙１５とを嵌合させる役割を果たし、下蓋３に設けられる押さえリング３６は、下蓋３の突起１ｂに、網３４と濾紙３５とを嵌合させる役割を果たす。押さえリング１６および３６は、樹脂カラム体１０と同一の材料、すなわち、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリクロロビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレートポリブチレンナフタレート等のポリエステル、フェノール樹脂、ポリカーボネート、またはエポキシ樹脂の他、天然ゴム；イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム等の合成ゴム；またはシリコーン樹脂により形成することができる。嵌合用突起１６ｂまたは３６ｂは、図７（ｂ）では８個設けられているが、４〜１６個の範囲で適宜変更できる。

図８は、上蓋本体部１１の変形例を示す斜視図である。図８の上蓋本体部１１上に、上蓋本体部１１の強度を高めることを目的として上蓋リブ１７が設けられている。図８には上蓋リブ１７が４つ設けられているが、６つ、８つなど、必要な数の上蓋リブ１７を設けることができる。一実施形態の樹脂カラム体１を分離カラムとして使用する際に、分離カラムに圧力をかけて分離操作を行うことがあるが、上蓋リブ１７を有することで上蓋１が圧力に耐えうるものとなる。図示していないが、下蓋３についても同様に下蓋本体部３１上に、下蓋本体部３１の強度を高めることを目的として下蓋リブ３７を設けることができる。

続いて、一実施形態の樹脂カラム体を分離カラムとして使用する態様を説明する。樹脂カラム１０を分離カラムとして使用するにあたり、まず下蓋３に網３４および濾紙３５を下蓋嵌合用突起３ｂに嵌め込み、次いで押さえリング３６で網３４および濾紙３５を押さえる。このように網３４、濾紙３５および押さえリング３６を設置した下蓋３と胴体部２とを嵌合する。この際下蓋３の嵌合用突起３ｂを超音波溶着機等を用いて融解させ、下蓋３を胴体部２に固定する。続いて、胴体部２の内部に分離充填材を充填する。分離充填材としては、カラムクロマトグラフィに用いることができる材料であれば如何なるものを用いてもよい。分離充填材として、たとえば、陽イオン交換樹脂や陰イオン交換樹脂等のイオン交換樹脂、クロマト分離用吸着樹脂、シリカゲル、アルミナ、および活性炭が挙げられる。分離充填材は従来法にしたがい、適切な方法で胴体部２に充填することができる。続いて、網１４、濾紙１５、および押さえリング１６を設置した上蓋１を下蓋３と同様に用意して、胴体部２と嵌合する。このように樹脂カラム体から作製した分離カラムから上蓋キャップ１２と下蓋キャップ３２とを取り外し、送液装置に接続する。ここに分離処理をすべき液体を通液し、分離処理を行う。処理後、分離カラムを送液装置から取り外し、ここに再び上蓋キャップ１２と下蓋キャップ３２とを嵌合して、分離カラム内に残った液体の漏出を防止する。使用後の分離カラムは全ての材料が可燃性材料で作製されているため、焼却処分することが可能である。

一実施形態の樹脂カラム体を利用した分離カラムは、樹脂製のカラム体と分離充填材とから構成されているため、重量が小さく、分離カラムの交換作業が容易である。分離カラムの交換作業が容易なため、たとえば複数の分離カラムを並列で用いて、順次カラム交換を行いながら連続的に分離除去操作をすることができる。したがって本実施形態の分離カラムは、大容量の液体の分離除去処理に好適である。

１：上蓋
１ａ：上蓋融着用突起
１ｂ：上蓋嵌合用突起
１ｃ：上蓋開口部
１１：上蓋本体部
１２：上蓋キャップ
１４：上蓋網
１５：上蓋濾紙
１６：上蓋押さえリング
２：胴体部
３：下蓋
３ａ：下蓋融着用突起
３ｂ：下蓋嵌合用突起
３ｃ：下蓋開口部
３１：下蓋本体部
３２：下蓋キャップ
３４：下蓋網
３５：下蓋濾紙
３６：下蓋押さえリング
１０：樹脂カラム体
１７：上蓋リブ

Claims

上蓋と、
筒状の胴体部と、
下蓋と、
を備え、上下対称形状を有する樹脂カラム体。
さらに網と、濾紙と、押さえ用リングと、を備える、請求項１に記載の樹脂カラム体。
該上蓋の該胴体部側の面に、該上蓋と該胴体部とを融着するための突起と、該押さえリングを嵌合するための突起と、を有し、
該下蓋の該胴体部側の面に、該下蓋と該胴体部とを融着するための突起と、該押さえリングを嵌合するための突起と、
を有する、請求項１または２に記載の樹脂カラム体。
請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂カラム体内部に、分離充填材を充填した、分離カラム。
分離充填材が、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂、クロマト分離用吸着樹脂、シリカゲル、アルミナ、または活性炭である、請求項４に記載の分離カラム。