JP4845316B2

JP4845316B2 - 置換化学的再生方法及び装置

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Publication number: JP4845316B2
Application number: JP2001566012A
Authority: JP
Inventors: カナンスリニヴァサン; クリストファーエイポール
Original assignee: ダイオネックスコーポレイション
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: US20020197727A1; CA2664723A1; CA2402154C; CA2402154A1; AU2001226399A1; US7524457B2; WO2001067090A1; EP1261865B1; ATE534031T1; EP1261865A1; US6436719B1; JP2003526782A

Description

【０００１】
【発明の背景】
本発明は、イオンクロマトグラフィーにおける陰イオン及び陽イオンの分析用の溶出液の抑制に使用する方法及び装置に関する。
イオンクロマトグラフィーは、イオンの分析における公知技術であり、典型的に、電解質を含む溶出液を使用するクロマトグラフィー分離段階、及び溶出液抑制段階、続いて典型的には導電率検出器で検出される検出を含む。クロマトグラフィーの分離段階では、注入されたサンプルのイオンは、溶出液として電解質を使用する分離カラムを通して溶出される。抑制段階では、電解質の導電率が抑制され、分離されたイオンの導電率ではないので、分離されたイオンの導電率を導電率セルによって決定することができる。この技術は、米国特許第3,897,213号、第3,920,397号、第3,925,019号及び第3,926,559号明細書に詳細に述べられている。
電解質の抑制又は取り出しは、前述の先行技術文献において、充填ベッドサプレッサー（ＰＢＳ）と一般に呼ばれるイオン交換樹脂ベッドにより、記述されている。ＰＢＳは、酸又は塩基溶液のフラッシングによって定期的に再生することが求められる。
【０００２】
ＰＢＳの再生の別のアプローチは、米国特許第5,773,115号明細書に開示される。イオンクロマトグラフィーは、クロマトグラフィー分離、充填ベッドの化学的抑制、及び検出によって行われる。その後、充填ベッドサプレッサーに水性流を流している間に、電位を充填ベッドサプレッサーに通し、その水性流れ中の水を電解処理し、それによって、イオン交換樹脂を再生するヒドロニウム又は水酸化物イオンを生成させる。充填ベッドサプレッサーは、電気化学的再生剤用の樹脂に固定された電極を有する。第二のイオン交換樹脂ベッドは、液流がシステムを通過するのに好適なバルブ調節で開示される。代わりに、溶出液流中の第二サンプルを、クロマトグラフィー分離する。溶出液及び分離された第二サンプルは、第二充填ベッドサプレッサーを通って、検出器へ流れる。次に、流出液は、第一充填ベッドサプレッサーを通って流れ、再生に要求される水性液体流を形成し、電位が再生に適用される。第二サプレッサーは、第一サンプルの検出流出液がサプレッサーを通って流れて、電位が適用されることにより、同様に再生される。
「膜サプレッサー」として知られる他の形態が、米国特許第4,999,098号明細書に記載されている。この装置において、サプレッサーは、イオン交換膜シートによって分離される、少なくとも１つの再生剤コンパートメントとクロマトグラフィー流出液コンパートメントとを含む。シートは、交換可能なイオンと同じ電荷のイオンの膜貫通通過を可能にする。イオン交換スクリーンは、再生剤及び流出液コンパートメントに使用される。流出液コンパートメントからの流れは、導電性検出器のような、分離されたイオン種を検出するための検出器に注がれる。スクリーンは、イオン交換部位を提供し、流出液流路を渡って部位から部位への移動通路を提供するのに役だつので、抑制収容量は、バルク液中の膜へのイオンの拡散によってもはや制限されない。また、サンドイッチサプレッサーは、第一膜シートと反対側の第二膜シートを含み、かつ第二再生コンパートメントを定義することが開示される。間を空けた電極が開示され、サプレッサーの長さに沿って再生剤とチャンバーの両方に連絡する。電極を渡って電位を提供することによって、デバイスの抑制収容量が増加する。特許は、再生剤流路に流れて、再生剤送達供給源から供給される典型的な再生液（酸又は塩基）を開示する。典型的な陰イオン分析システムにおいて、水酸化ナトリウムは、電解質展開試薬であり、硫酸は、再生剤である。また、特許は、電気透析モードの再生液を置換するのに水の使用を開示する。
【０００３】
他の膜サプレッサーは、米国特許第5,248,426号明細書に説明される。直流電源制御装置は、２つの白金電極を渡って再生剤経路で水を電解処理して電界を発生させる。米国特許第4,999,098号の特許で、機能的なイオン交換スクリーンが、電流通過を促進する再生剤チャンバーに存在し、クロマトグラフィー溶出液チャンバーを定義する選択透過性イオン交換膜を有する。検出後、クロマトグラフィー流出液は、サプレッサーを通って循環され、電解質イオン用の流水だめを形成し、抑制における電気分解を発生する酸又は塩基のために水を提供する。
異なる膜サプレッサーが、ＥＰＡ公開ＷＯ99/44054号明細書に開示される。サプレッサーは、膜サプレッサータイプから成り、イオン交換樹脂のフロースルーサプレッサーを含む。ベッドは、液体サンプル流入口及び流出口セクションを有し、電極チャンバーの第一電極は、サプレッサー流入口セクションに隣接している。バリアは、電極チャンバーからサプレッサーベッドを分離し、有意に液流を防ぎ、イオンの移動を可能にする。第二電極は、前記樹脂ベッド流出口セクションに電気的に連結している。再循環導管がサプレッサー流出口と電極流入口との間の流体連絡を提供する。開示された陰イオンの分析方法の１つの態様において、クロマトグラフィーカラムからの流出液は、サプレッサーの陽イオン交換樹脂に抑制される。サプレッサーからの流出液は、検出器を通って流れて、陰極を含む電極チャンバーに再循環される。電位がサプレッサーベッドと電気的に連絡する陰極と陽極との間に適用される。水は、ヒドロニウムイオンを生成する陽極で電解処理され、陽イオン交換樹脂で陽イオンを発生させ、バリアに向かって電気移動(electromigrate)し、前記バリアを横断して陰極に移動させ、一方、陰極チャンバーの水は電解処理されて、移動した陽イオンと結合する水酸化物イオンを生成し、電極チャンバーで陽イオンの水酸化物を形成する。
【０００４】
【発明の概要】
本発明によれば、水溶液のサンプル流中のイオン種は、以下の方法、（ａ）電解質を含む水性溶出液の存在下で、前記イオン種をクロマトグラフィー分離し、クロマトグラフィー流出液を形成する工程、（ｂ）前記クロマトグラフィー流出液をサプレッサー中に流すことによって、該クロマトグラフィー流出液中の前記電解質を抑制し、抑制流出液を形成する工程、（ｃ）前記抑制流出液中の前記イオン種を検出する工程、（ｄ）前記検出された抑制流出液を再生液のリザーバーに流して前記再生液を置換し、かつ該再生液が前記リザーバーから前記サプレッサーへ流れるようにする工程であって、前記抑制流出液の流れが、前記再生液と異なる化学組成である工程、によって分析される。サプレッサーは、膜サプレッサー又はイオン交換充填サプレッサーが可能である。
【０００５】
１つの態様において、再生液及び抑制流出液は、異なる物理的性質を有するので、それらの間に界面を形成する。別の態様において、抑制流出液は、リザーバーの再生液から可動バリアによって分離される。
本発明による１つの態様の装置は、（ａ）クロマトグラフィーセパレーター、（ｂ）クロマトグラフィーセパレーターと流体連絡する、電解質を含む水性溶出液の供給源、（ｃ）クロマトグラフィー溶出液流路を含み、セパレーター流出口と流体連絡する、フロースルーイオン交換充填サプレッサー、（ｄ）流入口及び流出口を含む容器であって、容器の流出口が、クロマトグラフィー流出液流路と流体連絡し、（ｅ）クロマトグラフィー流出液と異なる化学組成の、容器の再生液リザーバー、（ｆ）クロマトグラフィー流出液流路と流体連絡する、イオン種を検出する検出器、及び（ｇ）検出器から前記容器流入口への流出液の流れのための再循環導管、を含む。
装置の別の態様において、サプレッサーは、膜サプレッサーであり、流入口及び流出口を有する再生剤流路からイオン交換膜で分離された、クロマトグラフィー流出液流路を含む。
【０００６】
【好ましい態様の詳細な説明】
本発明のシステムは、決定されるべき種が、単に陰イオン又は単に陽イオンである限り、多数のイオン種を決定するのに有用である。好適なサンプルには、表面水、及び工業化学廃水、体液、果物やワインのような飲料及び飲料水のような他の液体が含まれる。用語「イオン種」がここで使用される場合、イオン形態の種及本システムの条件下でイオン化する分子の成分が含まれる。
本発明は、抑制されたイオンクロマトグラフィーに関する。サプレッサーの目的は、クロマトグラフィーの有効性を維持する間、分析物の導電率を増強すると同時に、分析の流れのバックグラウンドの導電率を下げ、その結果ノイズを下げることである（即ち、シグナル／ノイズ比を増加させる）。従って、以下のパラメーターがサプレッサーの性能に重要である。（１）サプレッサー樹脂の当量/ｍLで測定される、サプレッサーの収容量、（２）サプレッサーの容積、（３）サプレッサーの長さに対する内径比、及び（４）各デバイスのμS/cmで測定されるバックグラウンド導電率、である。
【０００７】
ここで使用される、用語「膜サプレッサー」には、ここに参照によって組み込まれる米国特許第4,999,098号、第5,352,360号明細書及び国際公開第99/44054号明細書に説明される、一般的なタイプのサプレッサーが含まれる。膜サプレッサーは、再生剤流路から液体不浸透性のイオン交換膜で分離されたクロマトグラフィー流出液流路を含む。クロマトグラフィーセパレーターからの流出液は、クロマトグラフィー流出液流路を通り、そこから検出器に流れる。再生液は、膜の反対側の再生液流路に流れる。流路を仕切っている膜は、選択透過性、即ち、優先的に、関心のある分析物のイオンに対して反対の電荷の、一電荷だけの陽性又は陰性のイオンに透過性であり、かつその一電荷の交換可能なイオンを含む。例えば、陰イオン分析において、溶出液の電解質は、典型的に、ナトリウムとして強い陽イオンを含み、膜はナトリウムイオンに透過性である。抑制の間、ナトリウムイオンは、クロマトグラフィー流出液流路から再生剤流路へ、膜を横断して移動し、一方、ヒドロニウムイオンは、再生剤流路からクロマトグラフィー流出液流路へ膜を横断して移動し、その結果、検出よりも前にクロマトグラフィー流出液を抑制する。
再生液は、化学的（非電解）再生用の酸又は塩基のような化学的再生剤であり、又は電解再生用の水供給源として使用する、実質的に水を含む、検出器からの水又は流出液を構成することができる。
【０００８】
ここで使用される、用語「イオン交換充填サプレッサー」は、サプレッサーに関し、実質的に抑制のすべてが、サプレッサーのクロマトグラフィー流出液流路のイオン交換材料に生じ、再生は、膜サプレッサーと同様、２つの流路を同時に使用するよりもむしろ同一の流路での分離操作で生じる。イオン交換充填サプレッサーの従来の形態は、米国特許第5,773,615号明細書に説明されているような、充填ベッドサプレッサー（PBR）である。これとは別に、イオン交換充填の他の形態は、例えば、EPA公開第WO99/11351号明細書に開示されているような、クロマトグラフィー流出液が通過する多孔質イオン交換モノリスを使用することができる。
本発明は、イオンクロマトグラフィー分析に基づき、サンプルのイオンは、クロマトグラフィー分離され、溶出液の電解質を抑制し、かつ分析物のイオンを検出する。検出器からの流出液は、再生液のリザーバーに流れ、再生液を置換し、サプレッサーの再生のためにリザーバーからサプレッサーの流入口へ流れを引き起こす。再生液の推進力としての再循環検出流出液の使用は、膜サプレッサー又は前述のタイプの充填ベッドサプレッサーのようなイオン交換充填サプレッサーを含むサプレッサーに適用できる。
【０００９】
図１に関して、本発明の１つの態様を実施する、簡単なフローシステムを説明し、検出器からの流出液及び再生液のリザーバーを、物理的バリアによって分離しない。また、サプレッサーは、膜サプレッサータイプから成る。システムには、クロマトグラフィーセパレーターが含まれ、典型的には、クロマトグラフィー分離媒体で充填されたクロマトグラフィーのカラム１０の形態である。前述した１つの態様において、このような媒体は、イオン交換樹脂である。別の態様において、分離媒体は、米国特許第4,265,634号明細書で説明されているような、本質的に永久ではない付属のイオン交換部位を有する多孔質疎水性クロマトグラフィー樹脂である。
カラム１０から、分離したイオンの導電率ではなく、溶出液の電解質の導電率を抑制するために供する膜サプレッサー１２を、カラム１０と直列に配列した。ライン１４は、カラム１０の流出口を、サプレッサー１２のクロマトグラフィー流出液流路の流入口に連結する。
【００１０】
膜サプレッサーは、再生液流路からイオン交換膜によって分離されたクロマトグラフィー流出液流路を含む、前述したような従来のタイプから成ってもよく、また、この場合、ここに参照によって組み込まれる米国特許第5,352,360号明細書において検出器流出液流路と呼ばれる。その特許同様、本発明は、再生工程に検出器流出液を使用する。しかしながら、本発明は、サプレッサー１２の再生液流路に導く、再生液のリザーバーを更に含む。
再び図１に関して、サプレッサー１２のクロマトグラフィー流出液流路の流出口からの流出液は、分離されたイオン種を検出するため、検出器、好ましくはフロースルー導電性セル１６にライン１８を通じて導かれる。示していないが、溶出液供給源又はリザーバーからの溶出液で装置を通過する注入バルブ２０を通じて好適なサンプルを供給し、従来のポンプ２２の影響下で、ライン２４で注入バルブ２０を通して通過する。分離後、分離されたイオン種を含むクロマトグラフィー流出液を、ライン１４を通してカラム１０の流出口から、電解質を抑制する、即ち弱い導電性形態に変えるサプレッサー１２のクロマトグラフィー流出液流路の流入口へ導く。導電性セル１２において、イオン種の存在によって、イオン材料の量に対する電気的シグナル比率を生じる。示していないが、このようなシグナルを、典型的にはセル１６から導電性メーターに導き、従って分離されたイオン種の濃度の検出が可能になる。よく知られていることであるが、他のタイプの検出器も使用できる。
【００１１】
導電性セル１６からの流出液は、検出器流出液としてここに言及されており、再生液２８のリザーバーを含む容器２６に導かれる。検出器１６からの液体は、導管３０の流入口開口部３０ａを通じて流れ、典型的には、容器２６の上面壁の封印された開口部を通って突き出た、中空管の形態である。容器は、流出の開始時には、プラグ又はボトルトップ３１によって封印された容器の開口部を通じて再生液で満たされている。本発明の説明された形態において、再生液は、ポンプ２２の圧力によって容器２６から送り出され、流出口導管の開口部３２ａ又は管３２を通して流れる。管３２は、サプレッサー１２と適合に接続する管の下流の端、特にこの特許第5,352,360号明細書で説明されているクロマトグラフィー流出液流路からイオン交換膜で分離された再生液流路の流入口ポートで終わる。再生液は、サプレッサー１２の再生液流路の流入口に流れ、サプレッサーをとおり、再生液流路の流出口の端に接続されたライン３４を通って廃液に出される。
【００１２】
本発明は、検出器流出液が、再生液と異なる化学組成から成るシステムに有用である。例えば、検出器流出液は、サプレッサーに再循環した場合に有害であろう有機溶媒のような一定の組成を含んでも良い。また、再生液、特に化学的再生において、検出器流出液に存在しないであろうサプレッサーを再生する酸又は塩基を要求する。また、本発明は、連続モード又はバッチ（不連続）モードで操作されるサプレッサーに有用であろう。
一定の態様において、検出器流出液が開口部３０ａを出て、リザーバーを形成する容器２６のチャンバーに流れるレベルは、再生液がリザーバーを流れ出る流出口３２ａのレベルよりも高いことが好ましい。１つの態様において、再生液リザーバー２８は、完全な分析の運転サイクルに要求される液の重要な部分を提供するのに十分な量で存在する。本発明は、特に、米国特許第5,248,426号明細書のような電気化学的抑制として水を実質的に使用することよりもむしろ米国特許第4,999,098号明細書の化学的再生モードに有用である。化学的再生剤モードにおいて、再生液は、強い酸（例えば硫酸）又は塩基（例えば水酸化ナトリウム）の水溶液のような、化学的再生剤（水のみではない）である。溶出液として炭酸ナトリウム／炭酸水素塩での分析において、検出器１６を出る抑制流出液は、典型的に炭酸である。炭酸をリザーバー２８に流用した場合、炭酸は再生剤（典型的には硫酸のような強い酸）を置換し、それによってサプレッサー１２の再生液流路に再生液を流す推進力を提供する。この場合、再生液は、抑制流出液よりも密度が高い。従って、界面が静止状態の液体間で作られ、「液体界面モード」と呼ばれる。抑制流出液を再生液の上面に浮かべる。ここで、流入口３０ａを、流出口３２ａの上に配置することができ、中間レベルに界面を有する。例えば、流入口３０ａを、液体再生剤リザーバーの上面の近くにすることができ、又は容器２６及び底に近い流出口３２ａに流れる。これは、チャンバーからの再生剤の利用を最大化し、流入口及び流出口の異なるレベルにより、好ましくは、密度の高い液体を容器から除く。界面が流出口３０ａに届かない限り、再生液は、容器２６から流れる単なる液体である。
【００１３】
サプレッサー流出液と再生液との間の界面を提供できる他の物理的性質特性は、液体間の極性差異を含む。また、サプレッサー流出液と再生液との間の粘性の差異は、２つの液体間の界面を提供できるであろう。２つの液体が直接接触する場合、サプレッサーへの再循環から、抑制流出液を防ぐことを望むならば、抑制流出液は、好ましくはこの界面を作る少なくとも１つの物理的性質に差を有する。他の液体界面モードは、通常の技術者に明らかであろう。
前記システムは、分析の溶出液ポンプを使用して操作することができ、再生液がそのポンプによって作られた圧力下でサプレッサーデバイスに入っていく。再生液は、抑制流出液から分離される。
【００１４】
全体のリザーバーを、流出の開始時に、完全に再生液で満たしてもよい。再生液とのサプレッサー溶出液の最小限の混合物は、実質的に静止状態での異なる密度液体を維持することによって最小にできる。例えば、５０％よりも大きく、９０％以上の程度の再生液リザーバー収容量の殆どを、このアプローチによって利用することができる。
平行又は連続の１つ以上の容器は、容器が運転サイクルのための十分な再生液を含む限り、使用できる。用語「容器」は、１つ以上の容器をいう。
容器及び/又はリザーバーの好適な全容量は、約５mlの少量から1000ml、4000ml以上の量まで可能である。
サプレッサー流出液の密度が再生液の密度よりも高いと、容器２６に対する流入口及び流出口のレベルの関係を逆転してもよく、即ち、抑制流出液用の流入口を容器の底面に向けて、流出口を容器の上面に向けることができる。
本発明の原理をうまく利用して、この高さの違いの正確な関係を変えることができる。
【００１５】
前記態様において前述の界面を維持することが有利であり、本システムは、再生液、好ましくは、容器２６でミキサーによって、示さなかったが、抑制流出液と一緒に混合することができる化学的再生剤の供給源の推進力を提供するのに使用することもできる。これは「ミキシングモード」と呼ばれる。ここで、抑制流出液は、再生液をゆっくりと希釈して連続希釈デバイスを作る。この場合、容器２６の異なる高さの流入口及び流出口は必要ではない。このシステムは、好ましくは、濃縮再生液、例えば、酸又は塩基を使用することが有用である。その場合、再生液の連続希釈は、デバイスの抑制機能に最小限の影響を有するように調整することができる。例えば、２リットル容器に対し、容器の抑制流出液と同じ容量で希釈すると、原濃度の約５０％の再生液が作られる。液体再生剤の濃度が、完全な抑制に要求される少なくとも２倍であった場合、連続抑制が可能であり、再生液リザーバーの全体量を使用することができる。ここで、再生液が抑制流出液から完全に分離される場合と比較して、再生液は、単一のリザーバーの増加した運用年数のために連続的に希釈される。
再生液の特性、例えば、導電性又はpHを、容器流出口及びサプレッサー１２の再生液流路流入口の間の管４０にあるインジケーターでモニターすることができる。これは、液体界面モード又はミキシングモードのいずれかで有用である。
【００１６】
図１の装置を使用する別の態様において、サプレッサー１２は、参照によってここに組み込まれる米国特許第5,352,360号明細書に説明されたタイプのような電気化学的サプレッサーが可能である。ここで、再生液は水である。この電気化学モードには、再生液からサプレッサーへ流れる抑制された流出液を分離するのに利点がある。サプレッサーの再生剤流路を導かれて通ると反応を阻害するであろう、抑制流出液の溶媒又は汚染物質のような一定の成分がある。例えば、陰イオン分析を行う場合に、メタノールのような有機溶媒を、分離に対してイオン交換選択性を与える溶出液に添加することは、一般的な方法である。流出液のメタノールの存在は、従来技術の膜サプレッサーの操作を、操作の外部水モードに制限する。流出液の再循環は、イオンの副産物を形成する溶媒の酸化を生じさせ、次に、バックグラウンド導電性及びノイズを増加させる。本発明は、水を有する再生剤リザーバーに有機溶媒を含む抑制流出液をポンピングすることによってこの制限を乗り越え、水は、電解反応用のサプレッサーにポンプバックされる。従って、本発明は、抑制されたクロマトグラフィーに電気活性溶媒の使用を可能にする。
【００１７】
前記態様のすべてにおいて、溶出液は再生液を置換し、それによって、さらなるポンプの必要性及び再生液の流速の制御を排除する。また、サプレッサーの消耗を排除することができる。その上、ダイオネックス(Dionex)社のGP50ポンプのようなパルスフリー分析ポンプの使用は、低い操作上のノイズ及びドリフトを生じさせる。
前述のように、サプレッサーへの再生液供給から抑制流出液を実質的に分離することが重要である場合、液体界面モード又は再生液の本発明の別の態様を使用することが好ましく、抑制流出液は、以下に述べる、「バリアモード」と呼ばれる、可動バリア又は仕切りによって分離される。
１つの態様において、可動バリア又は仕切りは、リザーバーを横断して広がり据え付けられたバッグを構成しているため、液体の流れは、容器の流入口及び容器の流出口の間でブロックされる。例えば、可撓性液体不浸透性膜又は隔膜を、配置された膜を有するシリンダーボトルの形で、容器２６のシリンダーの側壁を横断するディスクのように据え付けることができるので、抑制流出液はバリアの一面にとどまり、再生液はバリアの他面にある。バリアは、十分に可撓性であり形成されているので、容器に入る抑制流出液の流れによってバリアの一面に加えられた液体圧は、再生液が容器流出口を出て再生液流路に入る形で、バリアの片面に圧力を加えて、液体をバリアの他の面に押しやる。それとは別に、バリアは、ここで参照によって組み込まれる米国特許第4,171,757号明細書に開示されたようなピストン又はディスクバリアの形にすることができる。バリアは、抑制流出液及び再生液の間の区別を提供し、サプレッサーの再生剤流路に再生液を送る。ナウテクノロジクス（Now Technologics）社の商標ナウパック（NowPak）容器のような、市販のデバイスを使用することができる。ここで、検出器流出液は、バッグの外側領域と連絡しているポートに接続され、サプレッサー流入口は、バッグの内側と連絡しているポートに接続されている。実施中、抑制流出液は、再生剤をバッグの外へサプレッサーの中へ推進する。他のバリアモードは、通常の技術者に明白であろう。
【００１８】
図２に関して、バリアデバイスのバッグタイプの１つの形を説明する。検出器流出液は、容器の上面を通って突き出た流入口管５０で容器５２に流れる。ストッパー５４を、容器の上面の開口部に、除去できるように適合させ、開口部を封印する。可撓性液不浸透性バッグ５６を、ストッパー５４の底面に据え付け、ストッパー５４を有する容器の中に適切に広げる。流出口管５８は、ストッパー５４を通してバッグ５６の内部に突き出し、バッグと容器の底部の近くの位置まで伸びる。管５８の流出口側は、再生液用のサプレッサー流入口ポートに流体連絡している（示さず）。流出開始時に、再生液６０は、好ましくは、バッグが十分に広がった状態で、実質的にバッグ５４の内部の全部でないとしても、殆ど満たされていることが好ましい。実施中、前述した供給源からの液は、バッグ５６の外側へ、管５０を通って容器５２の中に流れ、バッグ内側に対して圧力を加え、バッグに崩壊の開始を引き起こす。これによって、バッグの外の再生液を、管５８を通ってサプレッサー流入口ポートに圧入する。
前記発明は、化学再生又は電気化学再生タイプの膜サプレッサーについて述べた。また、前に定義した、フロースルーイオン交換充填サプレッサーの形態でサプレッサーの使用に適切である。サプレッサーの最も普通の形態は、本発明を説明するのに使用される充填ベッドサプレッサーである。本発明で使用できるこのようなフローシステムの１つは、米国特許第5,633,171号明細書に図６として説明される。そこで、サプレッサーは、オフラインサプレッサーの電気化学的再生用の水供給源として使用されるオンラインサプレッサーから、流出液で電気化学的に再生される。電気化学的再生を使用する代わりに、本発明は、化学再生剤リザーバー２８を使用する前記バルブ調節で行うことができるであろう。このシステムにおいて、容器は、導電性検出器及び充填ベッドサプレッサーの間に配列され、容器に再生液リザーバーを有する。導電性セルからの液体は、化学的再生によって充填ベッドサプレッサーを再生するために酸又は塩基の形態で、再生液に推進力を提供する。化学的再生は、米国特許第5,597,734号明細書に説明されているように、周知である。実際に、本システムは、再生液ポンプを削除している他は、その特許のシステムと同様である。
これと共に提出された（Flehrドケット番号68965）、ガス補助抑制クロマトグラフィーのための方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR GAS-ASSISTED SUPPRESSED CHROMATOGRAPHY）と題する出願に説明された発明によれば、ガスを、サプレッサーに導かれた再生液の流れと混合してもよい。
本発明を説明するため、以下の実施を示す例を提供する。
【００１９】
【実施例】
例１
ダイオネックスコーポレーションDX500イオンクロマトグラフィーシステムを陰イオン分析に使用した。分析カラムは、ダイオネックスコーポレーションのAS4aであり、溶出液は、流速２ml/分で、1.8ｍＭNa₂CO₃＋1.7ｍＭNaIICO₃であった。サプレッサーは、4mmASRSウルトラサプレッサーであった。化学再生剤は、４Lの容器を満たした50mNH₂SO₄であった。再生剤容器を、図１の構成で示したように、垂直にした。前記構成は、AS4a溶出液の完全な抑制を生じ、５種類の陰イオンのテスト混合物の優れた分離を図３に示す。平均ピーク・トゥ・ピークノイズは、0.48nS/cmであった。分析物を、１）フッ化物２mg/L、２）塩化物３mg/L、３）硝酸塩１０mg/L、４）リン酸塩１５mg/L及び５）硫酸塩１５mg/L、と標識した。
【００２０】
例２
実験の構成を、この例でクロマトグラフィー性能再現性を調べた以外は、例１と同様にした。このテスト（n=19ラン）の分離パラメーターの再現性は、以下、％RSDピーク範囲＝0.3％、％RSDピークht＝0.4％、％RSD保持時間＝0.24％、％RSD有効性＝3.2％から推論することができた。前記結果は、前記構成の優れた再現性を示す。
【００２１】
例３
ダイオネックスコーポレーションDX500イオンクロマトグラフィーシステムを陰イオンに使用した。分析カラムは、ダイオネックスコーポレーションのAS11であり、溶出液は、流速１ml/分で、２１ｍＭNaOHであった。サプレッサーは、4mmASRSウルトラサプレッサーであった。化学再生剤は、ナウテクノロジクスの市販のNowPak容器で、バッグに満たした５０ｍＮH₂SO₄であった。セル流出液を、バッグの外側領域と連絡しているポートにフックし、サプレッサー再生剤流路流入口ポートをバッグの内側領域と連絡しているポートに接続した。実施中、抑制セル流出液は、バッグの外の再生剤をポートのサプレッサー樹脂の中へ押出すので、抑制が起こるのを可能にする。前記構成は、２１ｍＮ水酸化ナトリウム溶出液の完全な抑制を生じ、図４に示したように、５種類の陰イオンのテスト混合物の優れた分離を達成した。平均未濾過ピーク・トゥ・ピークノイズは、0.5nS/cm以内であった。分析物を、以下、１）フッ化物２mg/L、２）塩化物３mg/L、３）硫酸塩１５mg/L、４）硝酸塩１０mg/L、及び５）リン酸塩１５mg/L、と標識した。
【００２２】
例４
ダイオネックスコーポレーションDX500イオンクロマトグラフィーシステムを陰イオンに使用した。分析カラムは、ダイオネックスコーポレーションのAS15であり、溶出液は、流速１.2ml/分で、３８ｍＭNaOHであった。サプレッサーは、ASRSウルトラサプレッサーであった。化学再生剤は、２Lの容器に満たした75ｍＮH₂SO₄であった。再生剤容器を図１の構成で示したように垂直にした。前記構成は、３８ｍＮ水酸化ナトリウム溶出液の完全な抑制を生じ、図５に示したように、５種類の陰イオンのテスト混合物の優れた分離を達成した。分析物を、以下、１）フッ化物２mg/L、２）塩化物３mg/L、３）硫酸塩１５mg/L、４）硝酸塩１０mg/L、及び５）リン酸塩１５mg/L、と標識した。
【００２３】
例５
実験の構成を、使用したカラムがダイオネックスコーポレーションのAS9HCであった以外は、例４と同様にし、溶出液は９ｍＭ炭酸ナトリウムであった。前記構成は、炭酸塩溶出液の完全な抑制を生じ、５種類の陰イオンの混合物の優れた分離を達成した。
【００２４】
例６
実験の構成を、再生剤を７０ｍＮH₂SO₄にし、再生剤導電率を導電率セルインラインを使用してモニターし、ポートのサプレッサー樹脂(regen)に入るよりも前に取り付けた以外は、例４と同様にした。溶出液流速1.2ml/分で、全収容量2.07Lを有する２Lリザーバーは、全リザーバーが消費される場合、おおよそ28.75時間に渡って持続すると予想される。図６に示した導電性追跡は、全収容量の90％超の使用率を示す27時間の連続操作よりもあとにゆっくりと減少する再生剤導電性を示した。また、前記結果は、ほんの少しの混合が、セル流出液及び再生剤リザーバーの再生剤の間に生じることを示した。
【００２５】
例７
ダイオネックスコーポレーションDX500イオンクロマトグラフィーシステムを陰イオン分析に使用した。分析カラムは、ダイオネックスコーポレーションのAS14であり、溶出液は、流速1.2ml/分で、3.5ｍＭ炭酸ナトリウム及び1.0ｍＭ炭酸水素ナトリウム溶出液であった。サプレッサーは、4mmASRSウルトラサプレッサーであった。化学再生剤は、２Lの容器を満たした50mNH₂SO₄であった。マグネチックスターバーをリザーバーに置き、リザーバーをマグネチックスタープレートの上に置いた以外は、再生剤容器を、図１の構成で示したように、垂直にした。前記構成は、与えられた時間で再生剤の完全な攪拌を生じた。範囲単位のピークレスポンスを図７に示したように時間に対してプロットした。溶出液の流速1.2ml/分で、全リザーバーが消費された場合、かつセル流出液が再生剤から完全に分離されると、２Lのリザーバーは、おおよそ28.75時間にわたって持続すると予測される。再生剤濃度は、溶出液濃度よりも高くなるよう選択するため、連続希釈モードにおいて、再生剤は、長い期間にわたって持続する。前記プロットはこの影響を示し、矛盾のないピーク範囲が、３５時間を超える連続操作で観察される。
【００２６】
例８
ダイオネックスコーポレーションDX500イオンクロマトグラフィーシステムを陽イオン分析に使用した。分析カラムは、ダイオネックスコーポレーションのCS12A（４×250ｍｍ）であり、溶出液は、流速１ml/分で、20ｍＭMSAであった。サプレッサーは、4mmCSRSウルトラサプレッサーであった。化学再生剤は、２Ｌの容器を満たした100ｍＮ＋テトラブチルアンモニウム水酸化物であった。セル流出液をボトルの底面に沈殿させ、再生剤を上部から採取し、サプレッサーの樹脂チャンバーに注ぎ込んだ以外は、図１の構成で示したように、再生剤容器を垂直にした。前記構成は、20ｍＮメタンスルホン酸溶出液の完全な抑制を生じ、６種類の陽イオンのテスト混合物の優れた分離を達成した。
【００２７】
例９
実験の構成は、分析カラムをCS12a（２×２５０mm）とし、流速0.25ml/分とした以外は、例８と同様にした。サプレッサーは、２mmCSRSウルトラサプレッサーであった。前記構成は、20ｍＮメタンスルホン酸溶出液の完全な抑制を生じ、６種類の陽イオンのテスト混合物の優れた分離を達成した。
【図面の簡単な説明】
【図１】膜サプレッサーを使用する、本発明を説明する概略流れ図である。
【図２】本発明に有用な、再生液を含む容器の態様図である。
【図３】本発明を説明する実験結果のグラフである。
【図４】本発明を説明する実験結果のグラフである。
【図５】本発明を説明する実験結果のグラフである。
【図６】本発明を説明する実験結果のグラフである。
【図７】本発明を説明する実験結果のグラフである。

Claims

水溶液のサンプル流中のイオン種の分析方法であって、以下の工程、
（ａ）電解質を含む水性溶出液の存在下で、前記イオン種をクロマトグラフィー分離し、クロマトグラフィー流出液を形成する工程、
（ｂ）前記クロマトグラフィー流出液をサプレッサー中に流すことによって、該クロマトグラフィー流出液中の前記電解質を抑制し、抑制流出液を形成する工程、
（ｃ）前記抑制流出液中の前記イオン種を検出する工程、
（ｄ）前記検出された抑制流出液を、再生液を含むリザーバーに流して、前記抑制流出液の流れ込む圧力によって前記再生液を前記リザーバーの外へ押し出し、前記サプレッサーへ流れるようにする工程であって、前記抑制流出液の流れが、前記再生液と異なる化学組成である工程、
を含み、
前記抑制流出液が、前記リザーバーの前記再生液から、前記抑制流出液と前記再生液との間に形成された界面によって分離され、
前記界面が、前記抑制流出液と前記再生液との間の物理的性質における差によって形成され、
前記物理的性質における差が密度、極性又は粘性の差である
ことを特徴とする、方法。
前記リザーバーに流入する前記抑制流出液と前記再生液とが、界面を形成して、前記リザーバーから前記再生剤の流路に流入する前記再生液の流れが、実質的に、前記抑制流出液から分離されている、請求項１記載の方法。
前記抑制流出液が、第一レベルで、前記リザーバーに流入し、前記抑制流出液の流れ込む圧力によって、再生液が、第二レベルで、前記リザーバーから流出し、前記界面が、前記第一及び第二レベルの間の第三レベルで形成される、請求項２記載の方法。
水溶液のサンプル流中のイオン種の分析方法であって、以下の工程、
（ａ）電解質を含む水性溶出液の存在下で、前記イオン種をクロマトグラフィー分離し、クロマトグラフィー流出液を形成する工程、
（ｂ）前記クロマトグラフィー流出液をサプレッサー中に流すことによって、該クロマトグラフィー流出液中の前記電解質を抑制し、抑制流出液を形成する工程、
（ｃ）前記抑制流出液中の前記イオン種を検出する工程、
（ｄ）前記検出された抑制流出液を、再生液を含むリザーバーに流して、前記抑制流出液の流れ込む圧力によって前記再生液を前記リザーバーの外へ押し出し、前記サプレッサーへ流れるようにする工程であって、前記抑制流出液の流れが、前記再生液と異なる化学組成である工程、
を含み、
前記抑制流出液が、前記リザーバーの前記再生液から可動バリアによって分離され、かつ前記抑制流出液が、前記バリアに対して圧力を加えて該バリアを動かし、それによって前記再生液に対して圧力を加えて前記リザーバーから該再生液を押し出す
ことを特徴とする、方法。
前記バリアが、可動ピストンから成る、請求項４記載の方法。
前記バリアが、可撓性シートから成る、請求項４記載の方法。
前記リザーバーから前記サプレッサーに流れる前記流動する再生液の特性を、前記サプレッサーの抑制流出液の存在の指標として検出する工程と組み合わされた、請求項１又は４に記載の方法。
前記サプレッサーが、フロースルーイオン交換充填サプレッサーからなる、請求項１又は４に記載の方法。
前記サプレッサーが、流入口及び流出口を有する再生剤流路からイオン交換膜で分離されたクロマトグラフィー流出液流路から成る膜サプレッサーであり、前記再生液が、前記リザーバーから前記再生剤流路流入口へ流れる、請求項１又は４に記載の方法。
水溶液流中のイオン種の分析用装置であって、以下の要素、
（ａ）流入口及び流出口を有し、前記イオン種をクロマトグラフィー分離する媒体を含むクロマトグラフィーセパレーター、
（ｂ）前記クロマトグラフィーセパレーター流入口と流体連絡する、電解質を含む水性溶出液供給源、
（ｃ）クロマトグラフィー流出液流路を有し、かつ前記セパレーター流出口と流体連絡している、フロースルーイオン交換充填サプレッサー、
（ｄ）流入口及び流出口を含む容器であって、前記容器の流出口が、前記サプレッサーの再生剤流路と流体連絡している容器、
（ｅ）前記クロマトグラフィー流出液と異なる化学組成を有する、前記容器内の再生液リザーバー、
（ｆ）イオン種を検出する検出器であって、前記検出器の流入口が前記クロマトグラフィー流出液流路と流体連絡している検出器、及び
（ｇ）前記検出器から前記容器の流入口への流出液の流れのための導管、
を含み、
前記流出液が、前記リザーバーの前記再生液から、前記流出液と前記再生液との間に形成された界面によって分離され、
前記界面が、前記流出液と前記再生液との間の物理的性質における差によって形成され、
前記物理的性質における差が密度、極性又は粘性の差である
ことを特徴とする、装置。
水溶液流中のイオン種の分析用装置であって、以下の要素、
（ａ）流入口及び流出口を有し、前記イオン種をクロマトグラフィー分離する媒体を含むクロマトグラフィーセパレーター、
（ｂ）前記クロマトグラフィーセパレーター流入口と流体連絡する、電解質を含む水性溶出液供給源、
（ｃ）クロマトグラフィー流出液流路を有し、かつ前記セパレーター流出口と流体連絡している、フロースルーイオン交換充填サプレッサー、
（ｄ）流入口及び流出口を含む容器であって、前記容器の流出口が、前記サプレッサーの再生剤流路と流体連絡している容器、
（ｅ）前記クロマトグラフィー流出液と異なる化学組成を有する、前記容器内の再生液リザーバー、
（ｆ）イオン種を検出する検出器であって、前記検出器の流入口が前記クロマトグラフィー流出液流路と流体連絡している検出器、
（ｇ）前記検出器から前記容器の流入口への流出液の流れのための導管、及び
（ｈ）前記容器の流入口及び流出口の間の、液体圧に応じて可動性のバリア
を含み、
前記流出液が、前記リザーバーの前記再生液から可動バリアによって分離され、かつ前記流出液が、前記バリアに対して圧力を加えて該バリアを動かし、それによって前記再生液に対して圧力を加えて前記リザーバーから該再生液を押し出す
ことを特徴とする、装置。
水溶液流中のイオン種の分析用装置であって、以下の要素、
（ａ）前記イオン種を分離するための媒体を含み、流入口及び流出口を有するクロマトグラフィーセパレーター、
（ｂ）前記クロマトグラフィーセパレーターと流体連絡する、電解質を含む水性溶出液供給源、
（ｃ）流入口及び流出口を有する再生剤流路からイオン交換膜によって分離されたクロマトグラフィー流出液流路を含む膜サプレッサー、
（ｄ）流入口及び流出口を含む容器であって、前記容器の流出口が、前記再生剤流路と流体連絡している容器、
（ｅ）前記クロマトグラフィー流出液と異なる化学組成を有する、前記容器内の再生液リザーバー、
（ｆ）イオン種を検出するための検出器であって、前記検出器の流入口が前記クロマトグラフィー流出液流路と流体連絡している検出器、及び
（ｇ）前記検出器から前記容器の流入口への流出液の流れのための導管、
を含み、
前記流出液が、前記リザーバーの前記再生液から、前記流出液と前記再生液との間に形成された界面によって分離され、
前記界面が、前記流出液と前記再生液との間の物理的性質における差によって形成され、
前記物理的性質における差が密度、極性又は粘性の差である
ことを特徴とする、装置。
水溶液流中のイオン種の分析用装置であって、以下の要素、
（ａ）前記イオン種を分離するための媒体を含み、流入口及び流出口を有するクロマトグラフィーセパレーター、
（ｂ）前記クロマトグラフィーセパレーターと流体連絡する、電解質を含む水性溶出液供給源、
（ｃ）流入口及び流出口を有する再生剤流路からイオン交換膜によって分離されたクロマトグラフィー流出液流路を含む膜サプレッサー、
（ｄ）流入口及び流出口を含む容器であって、前記容器の流出口が、前記再生剤流路と流体連絡している容器、
（ｅ）前記クロマトグラフィー流出液と異なる化学組成を有する、前記容器内の再生液リザーバー、
（ｆ）イオン種を検出するための検出器であって、前記検出器の流入口が前記クロマトグラフィー流出液流路と流体連絡している検出器、
（ｇ）前記検出器から前記容器の流入口への流出液の流れのための導管、及び
（ｈ）前記容器の流入口及び流出口の間の、液体圧に応じて可動性のバリア
を含み、
前記流出液が、前記リザーバーの前記再生液から可動バリアによって分離され、かつ前記流出液が、前記バリアに対して圧力を加えて該バリアを動かし、それによって前記再生液に対して圧力を加えて前記リザーバーから該再生液を押し出す
ことを特徴とする、装置。
前記バリアが、可撓性シートから成る、請求項１１又は１３に記載の装置。
前記バリアが、可動ピストンから成る、請求項１１又は１３に記載の装置。
前記容器における、前記容器の流入口の高さが、前記容器の流出口の高さと異なる、請求項１０〜１３のいずれかに記載の装置。
更に、前記容器と前記サプレッサーとの間の第二導管と、それらの間の液体流の特性を示す、前記第二導管内に配置されたインジケーターとを含む、請求項１０〜１３のいずれかに記載の装置。