KR20040078121A - 오염 이온을 함유하는 수성 스트림을 정제하기 위한크로마토그래피 장치 및 전기분해 방법 - Google Patents

Abstract

전기분해 방법 및 장치는 하나 이상의 오염 이온을 포함하는, 수성 스트림을 정제하는데 제공된다. 한 구체예에서, 이온 교환층을 포함하여, 용출 스트림이 정제 흐름 채널을 통하여 흐르고, 전기장이 정제 흐름 채널에서 흐르는 용출 스트림을 통해 인가되며, 오염 이온이 용출 스트림에서 제거된다. 또 다른 구체예에서, 어떠한 전기장도 인가되지 않고 이온 교환층이 주기적으로 재생된다. 2개의 층에서 한 층은 온라인으로 사용되나 다른 층은 재생될 수 있고 그 후 흐름이 역전된다.

Description

오염 이온을 함유하는 수성 스트림을 정제하기 위한 크로마토그래피 장치 및 전기분해 방법 {CHROMATOGRAPHY APPARATUS AND ELECTROLYTIC METHOD FOR PURIFYING AN AQUEOUS STREAM CONTAINING A CONTAMINANT ION}

발명의 배경

농축된 산 또는 염기는 통상 크로마토그래피 분리를 위한 용출액에서 전개 시약으로서 사용된다. 특히 이온 크로마토그래피를 작동시킬 때, 용출액중의 이온 오염물은 크로마토그래피 성능에 불리한 영향을 미친다. 예를 들어, 음이온 분석에 사용되는 소듐 하이드록사이드 용출액에서 용해된 카본 다이옥사이드로부터 카보네이트 이온과 같은 음이온 오염물은 높은 백그라운드 노이즈가 될 수 있다. 이러한 문제는 오류 정량으로 이끄는 인테그래이션 피크에서의 어려움을 유발하는 구배 분석 동안 기선 이동을 초래할 수 있다. 이 문제를 해결하는 하나의 접근 방법으로, 용출 펌프 및 샘플 분출기사이에 배치된 Dionex Corporation에서 판매되는 IONPAC음이온 트랩 컬럼을 사용한다. 상기 컬럼은 수지에서 체류에 의해 카보네이트 이온과 같은 오염물을 감소시키는 목적을 위해 음이온 교환 수지 물질로 채운다. 그러나, 상기 컬럼은 제한된 능력을 가지고 있고, 연속적으로 작동하지 못하여, 하이드록사이드 형으로 전환시키는 수지를 통하여 카보네이트 없는 하이드록사이드를 흐르게 하는 것과 같은 오프라인 재생기를 필요로 한다. 이러한 접근 방법은 비용 및 시간을 소비하게 할 수 있다.

고순도 용출액을 발생시키는 다른 접근 방법으로, 정제된 물 흐름의 전기분해 전환을 사용한다. 이와 같은 접근 방법은 미국 특허 제 5,045,204호, 6,225,129호, 6,036,921호에서 개시되었다. 그러나 상기 모든 접근 방법이 고순도 물 흐름을 필요로 한다.

오염물 제거에 의해 상기 용출액을 정제하는 효율적인 방법을 제공할 필요가 있다.

발명의 요약

하나의 구체예에서, 하나 이상의 오염 이온을 포함하는 수성 스트림을 정제하기 위한 전기분해 방법으로서,(a) 상기 수성 스트림을 유입구 및 유출구를 가지는 정제 흐름 채널을 통하여 흐르게 하고, (b) 반대인 전하를 갖는 제 1 및 제 2의 이격된 전극들사이의, 상기 정제 흐름 채널에서 상기 수성 스트림을 통하여 전기장을 인가하고, 여기서 상기 제 1 전극은 상기 오염 이온과 반대 전하를 가지며, (c) 상기 정제 흐름 채널에서 상기 수성 스트림으로부터 상기 오염 이온을 제거하여 상기 제 1 전극으로 상기 오염 이온을 유도하는 동안 상기 흐름 채널 유출구로 흘러 나가는 정제 수성 스트림을 생산하는 것을 포함한다.

또 다른 구체예에서, 하나 이상의 오염 이온을 포함한 수성 스트림을 정제하는 방법으로서, (a) 상기 수성 스트림을 유입구 및 유출구를 가지는 제 1 정제 흐름 채널에서 상기 오염 이온과 동일한 전하의 교환성 이온을 가지는 통과 이온 교환 매질을 통하여 흐르게 하고, (b) 상기 흐름 채널에서 상기 수성 스트림으로부터상기 오염 이온을 제거하여 흐름 채널 유출구로 흘러 나가는 정제 수성 스트림을 생산하고, (c) 제 1 정제 흐름 채널을 통하여 수성 스트림의 흐름을 단절하고, (d) 제 2 정제 흐름 채널에서 오염 이온과 동일한 전하의 교환성 이온을 가지는 통과 이온 교환 매질을 통하여 수성 스트림을 이동시키며, (e) 상기 제 1 정제 흐름 채널을 통하여 수용성 재생 용액을 흐르게 하여 제 1 정제 흐름 채널에서 이온 교환 매질을 재생시키는 것을 포함한다.

추가의 구체예에서, 하나 이상의 오염 이온을 포함하고 수성 스트림을 정제하고 크로마토그래피 용출액으로 사용하기에 적합한 수성 스트림을 정제하는 방법으로서, (a) 상기 수성 스트림을 유입구 및 유출구를 가지는 정제 흐름 채널에서 오염 이온과 동일한 전하의 교환성 이온을 가지는 통과 제 1 이온 교환 매질을 통하여 흐르게 하고, (b) 상기 정제 흐름 채널에 상기 수성 스트림으로부터 상기 오염 이온을 제거하여 상기 정제 흐름 채널 유출구로 흘러 나오는 정제 수성 스트림을 생산하고, (c) 오염 이온과 동일한 전하를 가지는 제 1 액체 샘플 스트림 분석물 및 상기 오염 이온과 동일한 전하를 가지는 교환성 이온을 가지는 크로마토그래피 분리 매질을 통하여 상기 정제 흐름 채널로부터 상기 정제 수성 스트림을 흐르게 하며 (d) 단계 (c)의 완료후에 크로마토그래피 분리 매질을 통하여 제 2 액체 샘플 스트림을 흘리기 전에, 상기 정제 흐름 채널을 통하여 수용성 재생 액체 스트림을 흐르게 하여 상기 정제 흐름 채널에서 상기 이온 교환 매질을 재생시키는 것을 포함한다.

본 발명은 또한 상기 방법에 따른 정제를 위한 기구를 사용하고 (a) 유입구및 유출구를 가지는 하나 이상의 정제 흐름 채널을 한정하는 하나 이상의 오염 이온 정제 하우징, (b) 상기 정제 흐름 채널 유입구와 액체 소통하는 하나 이상의 오염 이온을 포함하는 수성액 스트림 공급원, (c) 하나의 상기 정제 흐름 채널을 통하여 전기장을 인가하기 위하여 배치된 반대인 전하를 가지는 이격된 제 1 및 제 2 전극, 및 (d) 상기 오염 양이온 또는 음이온과 동일한 전하의 교환성 이온을 가지고, 유입구 및 유출구를 가지는 크로마토그래피 분리 매질(여기서, 상기 분리 매질 유입구는 하나의 상기 정제 흐름 채널 유출구와 액체 소통함)을 포함하는 크로마토그래피 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 크로마토그래피 장치의 또 다른 구체예는 (a) 하나 이상의 오염 이온을 포함하는 수성액 공급원, (b) 하나 이상의 정제 흐름 채널을 한정하는 하나 이상의 오염 이온 정제 하우징, (c) 하나의 정제 흐름 채널에 배치되고, 상기 오염 이온과 동일한 양전하 또는 음전하의 교환성 이온을 가지는 제 1 통과 이온 교환 매질, (d) 제 1 통과 이온 교환 매질과 동일한 전하의 교환성 이온과 함께, 유입구 및 유출구를 가지는 크로마토그래피 분리 매질(여기서, 상기 분리 매질 유출구는 하나의 상기 정제 흐름 채널과 액체 소통함), (e) 재생액 용액 공급원, 및 (f) 제 1 및 제 2 위치를 포함하는 밸빙(여기서, 상기 제 1 위치에서는 하나의 상기 정제 흐름 채널로부터 상기 크로마토그래피 분리 매질로 흐르게 하고, 상기 재생액 공급원으로부터 하나의 상기 정제 흐름 채널으로의 흐름을 차단하고, 상기 제 2 위치에서는 상기 재생액 용액 공급원으로부터 하나의 상기 정제 흐름 채널로 흐르게 하고 하나의 상기 정제 흐름 채널로부터 상기 크로마토그래피 분리기로의 흐름을 차단함)을 포함한다.

도면의 간단한 설명

도 1 내지 14는 본 발명에 따른 장치의 개괄도이다.

도 15 내지 18은 본 발명을 예시하는 크로마토그램이다.

바람직한 구체예의 상세한 설명

본 발명의 많은 구체예에 따라서, 크로마토그래피 서프레서 장치 및 방법이 용출액 정제에 응용된다.

한 구체예에서, 전기분해 방법은 용출액으로서 용도에 적합한, 예를 들어 크로마토그래피 용출 또는 자세하게, 이온 크로마토그래피 용출액으로서 용도에 적합한 수성 스트림을 정제하는데 제공된다. 한 구체예에서, 전해질은 용출 흐름에서 하나의 양전하 또는 음전하중 선택된 전하를 포함하고 전해질 선택 이온에 반대되는 전하의 하나 이상의 오염 이온을 포함한다. 이와 같이, 예를 들어, 음이온 분석에 있어서, 전해질은 알칼리 금속 염기(예를 들어, NaOH 또는 KOH)와 같은 염기 양이온을 포함하고 전해질 선택 이온에 반대되는 전하의 오염 이온은 카보네이트 또는 바이카보네이트 이온을 포함한다. 이러한 오염 이온을 제거한 후에, 용출액은 크로마토그래피 분석 시스템의 이전 타입에서 사용될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 용출액은 전해질을 포함하지는 않지만 전기화학 서프레션을 위해 사용될 수 있는 수용액 흐름이다. 본 발명은 또한 크로마토그래피와 다른 목적으로 사용되는 수성 스트림의 정제에 적용될 수 있다. "용출 " 및 "수성 스트림"이란 용어는 상호교체하여 사용되어, 다른 방법으로 언급되지 않는다면, 제거되는 하나의 양전하또는 음전하중 한 오염 이온을 포함하는 수성 스트림을 말한다. 크로마토그래피 용출액으로 사용되기 위하여, 분석이온과 동일한 전하를 제거한 오염 물질이 분석된다.

본 발명은 전해질을 함유하는 수성 스트림 용출 에 관하여 기술될 것이다.

한 구체예에서, 오염물이 전기분해로 제거된다. 용출 흐름은 오염 이온을 정제하는 하우징의 흐름 채널을 정제하는 것을 통해서 흐른다. 전기장이 반대인 전하를 갖는 배치된 전극들사이에 흐름 채널에서 흐르는 용출 스트림을 통해 인가된다. 오염 이온은 오염 이온과 반대인 전하를 갖는 제 1 전극으로 유도하는 동안에 흐름 채널 유출구로 흐르는 정제된 용출액을 형성하기 위하여 용출 스트림으로부터 제거된다. 상기의 방법은 본원에서" 전기분해 정제기"라고 말할 것이다.

도 1에 관하여, 전기분해 정제기의 한 형태는 개략적으로 도시된다. 오염 이온을 정제하는 하우징(10)은 정제 흐름 채널(12)로 정의되고, 유입구(14) 및 유출구(16)를 포함한다. 도시된 바대로, 이온 교환 수지(18), 예를 들어 8% 가교 Dowex 수지가 흐름 채널(12)에서 수지 입자의 충전층으로, 전형적으로 IONPAC이온 트래핑 컬럼과 같은 컬럼 형태로 배치된다. 이온 교환 물질을 통하여 다른 흐름이 액체 투과성 단암과 같이 사용될 수 있다. 자세하게, 단암은 미국 특허 제 6,027,643호 또는 액체가 과도한 압력 강하없이 공극 이온 교환 물질을 통해서 흐를 수 있는 어떤 다른 형태일 수 있다. 이온 트랩 컬럼과 다른 중요한 차이점은 수지를 통하여 전기장의 인가이다. 반대인 전하를 갖는 위치된 전극은 흐름 채널(12)에서 수지층(18)을 통과하는 전기장을 인가하기 위하여 배치된다. 도시된 바대로, 한 전극(20)은 수지층의 일부를 통과하는 전기장을 인가하기 위한 위치에 반대인 전하를 갖는 전극(22)이 배치되는 경우, 흐름 채널로부터 유출구에서 또는 그 가까이에 배치된다. 전극(22)은 일반적으로 흐름 채널(12)을 통하여 용출액의 흐름에 평행하게 전극 채임버(26)에 배치된다. 전극(22) 및 수지층(18) 사이에 하기에서 기술될 전하를 띤 투과 가능한 선택 막의 형태로 장벽(24)이 배치된다. 장벽(24)은 실질적으로 오염 이온으로서 동일한 전하 이온에 대한 이온 수송 브릿지를 제공하는 경우, 벌크 액체 흐름을 막는다. 도시된 바대로, 장벽(24)은 흐름 채널(12)을 통하여 흐름과 교차한다. 전극(22), 장벽(22), 및 체임버(26)는 미국 특허 제 6,027,643호의 도 2에서 기술된 형을 가질 수 있다. 전극(58 및 60)은 상이한 전극 체임버내에서 함유될 수 있다(도시되지 않음). 체임버중 한개를 통하여 흐르는 용액은 전기분해 산물을 폐기물로 이동시키기 위하여 다른 체임버에서 재사용될 수 있다. 적합한 직류 전합 공급기(도시되지 않음)가 애노드 및 캐소드사이에 연속적인 전기적 경로를 제공하기 위하여 애노드 및 캐소드에 연결되고 수지층을 통한 장벽(24)을 통하여 애노드 및 캐소드를 연결한다.

단순하게 기술하기 위하여, 본 발명은 카보네이트 이온을 제거하여 수산화나트륨 용출액의 정제에 관하여 기술할 것이다. 이러한 예에서, 수산화나트륨 수용 용출액은 유입구(14)를 통하여 흐르는 스트림과 같이 주입된다. 수지층(18)은 교환성 음이온, 하이드록사이드 또는 카보네이트 이온, 선택 이온 전극과 반대되는 전하를 가지는 이온, 소듐 이온을 포함하는 충전층 또는 단암 형에서 이온 교환 매질이다. 이러한 예에서, 장벽(24)은 오염 이온과 동일한 전하의 교환성 이온을 가지는 음이온 교환 막이다. 오염 이온은 전극 체임버(26)에 배치된 애노드(22)쪽으로 유도된다. 물 전기분해 반응은 애노드에서 일어나서 하이드록사이드 이온 및 수소 기체를 발생시킨다. 오염 이온을 정제한 용출액은 흐름 채널로 배출된다. 스트림에서 음이온 오염물은 재생된 수지 표면에서 이온 교환에 의해 트랩되고 인가된 전기장에 의해 애노드쪽으로 하이드록사이드 이온이 유도되어 애노드에서 산으로서 장치를 배출한다. 상기 수지는 동시에 하이드록사이드 이온의 애노드로 이동에 의해 재생된다.

도시된 구체예에서, 다운스트림 크로마토그래피 분석 시스템으로부터 재사용되거나 독립 공급원(28)으로부터 재사용된 수용액은 전극 체임버(26)의 유입구(도시되지 않음)로 입수되어 유출구(30)로 배출된다. 전극 체임버(26)에서 물은 하이드로늄 이온 및 산소로 전기분해되고 음이온 오염 이온, 예를 들어 카보네이트 이온은 유출구(30)에서 폐기 스트림으로 제거되기 위하여 탄산 또는 다른 상으로 전환된다.

상기 장치로 인가된 전기 또는 전위를 증가시켜서, 오염 이온의 이동을을 촉진시키고 임의의 음이온 불순물을 제거한 시약 스트림을 가져온다. 캐소드를 통해서 용출액이 전환되기 때문에 수소 기체가 형성된다.

본 발명의 한 형태에서, 정제된 용출액 및 샘플 음이온은 분리를 위한 기존의 크로마토그래피 컬럼으로 이동된다.

도 2에 관하여, 도 1의 전기분해 정제기는 이온 크로마토그래피 시스템에서 사용되고, 여기서 서프레서는 막형을 가지고 재생된 용액은 연속적으로 산 오염물을 제거하기 위하여 전기분해 정제기의 전극 체임버를 위한 흐르는 스트림으로 사용된다. 용출액은 도 1에서 도시된 형태의, 정제기 하우징(10) 및 전극 체임버(26)을 포함하는 전기분해 정제기를 통하여 펌프(30)로 펌프된다. 여기로부터, 용출액은 기존의 기체제거 유닛(32), 즉 Dionex Corporation에서 판매되는 타입을 통하여 샘플 분사기(34)를 지나서, 크로마토그래피 컬럼(36) 및 미국 특허 제 5,352,360호에서 기술된 타입 및 SRS명하에 Dionex Corporation에서 판매되는 타입의 자기 재생 샌드위치 막 서프레서(38)로 흐를 수 있다. 분리된 샘플 이온은 전도도 검출기의 전도도 셀(40)을 통해 흐르는데 적합하게 검출된다. 상기 셀로부터 재사용된 수용액은 상기 특허에서 도시된 바대로 막의 반대편에서 재생 용액으로서 사용된다. 막 서프레서(38)로부터 재생 용액은 관(42)중 전극 체임버(26)을 통해서 흐르고 전극 체임버(26)에서 형성된 산 및 물을 운반하는 용액으로 사용되어 상기 시스템은 연속적으로 작동할 수 있다.

관(42)에서 체임버(26) 흐름의 용출액은 폐기물로 직접 통과할 수 있거나 도 2에서 도시된 바대로 기체제거 장치, 예를 들어 미국 특허 제 5,045,204호에서 도시된 바대로 기체제거 막의 반대편에서 용액으로 사용되어 크로마토그래피 컬럼(36)으로 지나기 전에 정제된 용출액으로부터 기체를 제거할 수 있다.

개시된 대로, 정제된 용출액으로부터 전기분해 기체의 제거는 선행 기술에서 개시된 방법, 예를 들어 기체 통과 막 튜빙을 통해서 정제된 용출액을 흐르게 하여 할 수 있다. 외부 스위프 용액은 통과된 기체의 제거를 돕기 위하여 병합될 수 있다. 상기 통과성 튜빙의 바깥쪽에 진공을 적용하는 것이 또한 가능하다. 보일의법칙의 원칙을 사용하는 대안적 용액은 small 미국 특허 제 6,316,270호에서 개시된 대로 기체를 압축한다. 이러한 압축은 작은 보어 직경의 제한 튜빙, 예를 들어 업처얼치로부터 0.003" id PEEK 튜빙을 추가함으로써 크로마토그래피 시스템 배압을 높여서 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구체예에서, 잠재적인 전기분해 기체 문제는 용출 경로로부터 전극을 분리함으로써 극복하여 상기 기체가 또한 분리된다. 이러한 접근 방법은 도 3에서 개괄적으로 도시된다. 소듐 하이드록사이드 및 카보네이트 이온을 포함하는 용출액은 유입구(54)를 통하여 수지층(52)의 형태로 이온 교환 매질을 함유하는 정제기 하우징(50)을 통해서 흐른다. 이온 교환 막으로 형성된 장벽(56)은 막(24)과 동일한 타입을 가질 수 있고, 애노드 체임버에서 인접한 애노드(58)에 위치시킨다(도시되지 않음). 수성 스트림은 캐소드 체임버를 통하여 흐른다. 카보네이트 및/또는 다른 음이온 오염물은 장벽(56)를 통과하여 애노드(58)에 인접한 애노드 체임버로 수송되어 탄산이 애노드(58)에서 형성된다. 전기분해 기체인 산소는 용출 흐름으로부터 분리된 애노드에서 형성된다. 유입구(54)로 흐르는 용출액은 바람직하게 막(56)에 인접하고 수지층(52)의 유입구쪽으로 흐른다. 막(58)로부터 수지층의 반대쪽에 음이온 막(60) 및 캐소드 체임버에서 캐소드 전극(62)이 위치된다(도시되지 않음). 용출 용액은 유입구(54)로부터 수지층(52)을 통과하여 막(60)쪽으로 흐르고 유출구(64)를 경유하여 배출된다. 캐소드에서 전기분해로 생성된 수소 기체는 또한 용출 스트림으로부터 분리된다. 이와 같이, 유출구(64)로부터 배출되는 정제된 용출액은 가스제거될 필요가 없는데, 전기 분해 기체가 막에의해 분리되기 때문이다.

도 4에 관하여, 본 발명의 또 다른 형태가 개관적으로 도시되고 여기서 정제는 Dionex Corporation에서 판매되는 양이온 응용예를 위한 구매 가능한 SRS샌드위치 막 서프레서와 같이 구성된 장치에서 일어난다. 상기 장치는 미국 특허 제 5,352,360호에서 도시되어 있다.

상기 시스템은 막 정제기(72)의 중앙 흐름 채널(70)을 통해 흐르는 카보네이트 오염물을 포함하는 소듐 하이드록사이드의 형태로 정제된 용출 을 사용하여 도시된다. 채널(70)은 흐름 경로의 길이를 따라서 연장된 막(74 및 76)으로 정의된다. 도시된 바대로, 샌드위치의 바깥쪽은 용액 흐름 채널(78 및 80)을 포함한다. 캐소드(82) 및 애노드(84)는 흐름 채널(78 및 80)과 전기적 소통이 있다. 도시된 구체예에서, 막(74 및 76)은 선택적으로 음이온에는 통과하나 양이온 및 벌크 액체 흐름은 차단한다. 흐름 채널(78 및 80)에서 용액은 폐기물로 흐르는 물 또는 다른 수성 스트림일 수 있다.

용출액에서 소듐은 음이온 교환 막(74 및 76)을 통과하지 못한다. 캐소드(82)에 인접한 흐름 채널(78)에서, 물은 전기분해되어 수소 기체(용출 스트림으로부터 분리됨) 및 하이드록사이드가 된다. 하이드록사이드 이온은 막(76)을 지나 흐름 채널(70) 통과한다. 카보네이트는 이때 막(74)를 거쳐 애노드(84)에 인접한 흐름 채널(80)로 흐른다. 거기서, 물은 하이드로늄 이온 및 산소 기체(용출 스트림으로부터 분리됨)로 가수분해된다. 하이드로늄 이온 및 카보네이트 이온은 조합되어 탄산을 형성하고 이는 막 서프레서에서 폐기물 스트림로 이동된다. 바람직하게, 아웃보오드 채널(78 및 80)에서 흐름은 용출 채널(70)에서 흐름과 역류이다. 전극(82 및 84)를 통해 인가된 전위는 막을 통해서 이온 흐름의 동역학을 증가시켜 이동 효율을 높인다. 막 정제기 작동 원칙은 정제의 목적을 제외하고 미국 특허 제 5,352,360호에서 개시된 바대로 서프레션과 유사하다. 적합하게, 이런 타입의 정제기는 펌프의 저압으로 사용될 수 있다.

도 5에 관하여, 전기분해 정제기는 도 3과 유사하게 도시되나 여기서 이온 교환층은 흐름 경로에서 전극과 직접적인 접촉이 있다. 자세하게, 이 구체예의 정제기(90)는 유입구 및 유출구 튜빙(98 및 100) 각각 컬럼단부 피팅(94 및 96)을 통해서 분사되는 것에 의해 함께 유지된 이온 교환 수지층(92)을 포함한다. 상기 이온 교환 수지는 도 3에서 논의된 바대로 동일한 타입을 가질 수 있다. 애노드(102) 및 캐소드(104)를 통한 흐름은 수지층(92)의 각각 유입구 및 유출구 단부에 위치된다. 이온 교환층(92)은 전극과 직접적인 접촉이 있다. 용출액은 전기분해 기체에 노출되어서 기체제거 유닛은 바람직하게 상기 구체예에서 사용된다. 상기 시스템에서, 많은 층은 하이드록사이드 형인 경우 카보네이트 이온은 유출구로부터 애노드(102)로 이끌린다. 결과적으로, 상기 층은 소진된다. 이때 극성이 바뀌고 액체가 상기 시스템을 흘러서 음이온 교환 수지를 재생한다. 상기 시스템의 한 형태에서, 시스템은 동일한 타입의 또 다른 이온 교환 수지층 장치를 가지는 적합한 밸브와 조합하여 하나의 층은 사용되나 다른 하나는 재생된 후에 서로 뒤바뀐다. 매번 작동한 후 또는 전에 또는 5번 이상 작동한 후에 뒤바뀜이 일어날 수 있다. 이러한 타입의 밸브는 본원이후에 도시된다.

도 6에 관하여, 도 2와 유사한 본 발명의 구체예가 도시되고, 여기서 도 4에서 도시괸 타입의 전기분해 정제기는 용출 펌프의 저압 편에 위치된다. 도 2 내지 6 사이에 유사한 부분은 유사한 숫자로 지정될 것이다. 원천(110)으로부터 기체가 컨테이너(112)에 있는 용출 용액을 관(114)을 통해 용출 정제기(116)로 움직이게 한다. 용출액은 도 4에서 도시된 체임버 (78 및 80)에서 도시된 정제기로부터 분리되기 때문에, 정제된 용출액에는 기체가 없고 그래서 기체 제거 어셈블리를 사용할 필요가 없다.

도 7에 관하여, 도 5의 전기분해 정제기가 기체 제거 어셈블리와 조합으로 사용되어 본 발명의 또 다른 구체예로 도시된다. 펌프(120)로부터 용출액은 전기분해 정제기(90)를 통하여, 전극을 측면에 세우고(도시되지 않음), 기체 제거 어셈블리(122)로 흐르고 거기로부터 샘플 분사기(34)통하고, 컬럼(36)을 거쳐 상기에서 기술된 타입의 자기 재생 막 서프레서로 흐른다. 서프레서(38)의 재생 체임버로부터 용액이 관(124)을 통해서 기체제거 어셈블리로 흐르고 기체를 폐기물로 운반하기 위해서 용액으로 이용된다. 기존의 기체제거 어셈블리에서 상기 논의된 바대로, 예를 들어 미국 특허 제 5,045,204호의 도 7에 관한 것처럼 용출 용액은 공극 튜빙을 통해서 흐르고 기체는 공극 외경을 통해서 튜빙을 통과하여 튜빙 바깥으로의 용액으로 흘러서 관(126)에서 폐기물로 흐른다.

모든 시스템은 카보네이트와 같은 음이온을 제거하여 NaOH의 정제를 위해 도시된다. 그러나, 다른 용출액 예를 들어 KOH 또는 다른 염기에 또한 적용가능하다. 더욱이, 전극의 극성을 역전시키고, 양이온 막 및 이온 교환 수지를 사용하여, 양이온 오염물은 양이온 분석을 위해 사용된 산 용출액로부터 제거될 수 있다.

이전의 모든 장치에서 전기분해는 용출액으로부터 불순물을 제거하는데 도움이 되도록 사용된다. 본 발명의 두번째 측면은 화학적으로 또는 전기분해로 재생될 수 있는 적당한 밸브 및 하나 이상의 충전층을 포함한다. 선행 기술 트랩으로부터 상기 구체예 중 한 차이점은 상기 시스템이 한번 이상 작동한 후에 하나 이상의 충전층이 대안적으로 작동한 경우에 연속적으로 작동할 수 있다는 것이다.

도 8 및 9에 관하여, 본 발명의 또 다른 구체예는 단일 충전층을 사용하고 온라인 내지 재생 모드 각각 정제기를 바꾸는 밸브를 가지고 도시된다. 도 8에서 첫번째로 언급하는 것은, NaOH와 같은 용출액이 튜빙(130)에서 밸브(132)로 공급되고, 관(132)에서 하이드록사이드 형으로 초기에 음이온 교환 수지의 충전층의 형태로의 정제기(136)로 공급된다. 층(136)으로부터 용출액은 관(138)을 통해서 밸브(140)로 관(142)이 있는 그 곳부터 크로마토그래피 컬럼(도시되지 않음)으로, 기존의 크로마토그래피 또는 이온 크로마토그래피 시스템에서와 같이 분리 및 검출을 위한 분석물과 함께 흐른다. 상기 시스템은 또한 NaOH 또는 다른 하이드록사이드로 가득찬 저장소(146)에서 재생 용액을 가압하기 위한 가압 기체(144) 공급원을 도시한다. 저장소(146)에 있는 액체는 튜빙(148)에 의해 밸브(140)로 및 튜빙(150)에 의해 밸브(132)로 연결된다. 도 8에서 도시된 밸브 위치에서, 저장소(146)로부터 정제기(136)까지의 어떠한 흐름도 없다. 상기 밸브 위치에서 저장소(146)로부터 재생 흐름이 관(144)에 설치된 기체-스위치 밸브(도시되지 않음)를 사용하여 바뀔 수 있다.

도 9에 관하여, 도 8의 시스템은 정제기(136)의 재생을 위한 두번째 위치로 바뀐 밸브와 함께 되시된다. 이 예에서, 펌프(1300으로부터 정제기(136)로 어떠한 흐름도 없다. 여기에서, 제생 용액, NaOH는 밸브(140)로부터 관(138)을 통해 정제기(136)로 및 밸브(132)를 통해 폐기물로 흐른다. 밸빙은 각각 트로마토그래피 작동 또는 다중 작동후에 충전층을 재생시키기 위하여 요망된다면, 선택될 수 있다. 매번 작동한 후에 선택된다면, 재생은 종종 두번째 컬럼을 위한 도움없이 발생한다. 이것은 하이드록시 이온의 고갈되어 용출 오염이 크로마토그래피 분서을 방해할 수 있는 정제기(136)에서 수지층을 혀용하지 않는 장점을 갖는다. 상기 예에서, 정제기(136)는 펌프의 고압면에서 보인다. 이는 또한 펌프의 저압면에서 사용될 수 있다.

도 10에 관하여, 본 발명의 또 다른 구체예는 온라인 사용 및 재생사이에 흐름을 번갈아 하는 밸빙을 가지는 화학적인 재생 및 두개의 충전층 정제기를 사용하여 도시된다. 서프레션을 위해 사용되는 적합한 밸빙의 세부사항은 미국 특허 제 5,597,734호에서 도시된다. 도 8 및 9에 관한 시스템에서 유사한 부분은 도 10의 시스템을 위한 유사한 숫자를 지정할 것이다. 이러한 예에서, 연결된 구성 성분을 가지는 도 8 및 9와 유사한 타입의 밸브는 150 및 152로 지정될 것이다. 여기에서, 밸브(152)는 관(154)에 연결되어 제 2 충전층 정제기(156)에 연결되고 관(158)에 연결되어 다시 밸브(150)로 연결된다.

도 10에서 도시된 바대로, 관(130)에서의 펌프(도시되지 않음)로부터 밸브(150)을 통해 관(134)을 거쳐 온라인 정제기(136), 밸브(152), 및 관(158)을 거쳐크로마토그래피 컬럼으로 흐른다. 동시에, 재생 용액은 저장소(146)으로부터 관(148)을 통해 제 2 충전층 정제기(156)로 동일한 용액을 재생하기 위하여 흐른다. 정제기(156)로부터 용출액은 관(158)에서 밸브(150)을 거쳐 폐기물로 흐른다.

목적하는 간격으로, 밸브(150 및 152)의 위치가 재생을 위해 역전된다. 저장소(146)으로부터 재생 용액은 관(148)을 통해 밸브(152)에서 재생을 위한 정제기(136) 및관(134)을 통해 밸브(150)에서 폐기물로 흐른다. 동시에, 펌프로부터 용출 용액은 관(130)을 통해 밸브(150)으로, 정제기(156), 밸브(152), 관(158)을 통해서 크로마토그래피 컬럼으로 흐른다. 상기에서 시작된 대로, 상기 시스템은 적당한 간격으로 밸브 설정을 바꾸어서 각 크로마토그래피가 작동되거나 다수 이상의 크로마토그래피가 작동된 후 에 재생될 수 있다.

도 12에서 도시된, 본 발명의 또 다른 구체예에서, 도 8에서 도시된 타입의 밸빙을 가지는 장치가 재생이 전기분해로 수행되고 저장소(146)에서 용액이 NaOH보다는 물일 수 있다는 예외를 가지고 사용될 수 있다. 유사한 부분은 도 8 내지 도 12사이에 유사한 숫자로 지정될 수 있다. 캐소드(160)는 정제기(136)에서 충전층의 유입구에 위치되고, 애노드(162)는 정제기(136)의 바깥 단부에 위치되며, 적합하게 도 5에서 도시된 형태이나 재생 모드에서 도 12에서는 도시되지 않는다. 재생은 임의의 목적하는 횟수 예를 들어 공급(146) 또는 어떤 다른 공급으로부터 물을 사용하여 전기분해 작동으로 매번 작동한 후에 발생한다. 재생 동안 장치가 전기적으로 극성화되고 전기분해된 형태의 이온는 충전층을 재생한다.

도 13에서 도시된 장치의 또 다른 구체예에서, 충전층 용출 정제기를 재생하는데 사용하는 수성액은 미국 특허 제 5,352,360호에서 도시된 바대로 지기 재생 샌드위치 막 서프레서로부터 공급된다. 도 12 내지 13사이에 유사한 부분은 유사한 숫자로 지정될 것이다. 정제기(136)이 온라인 상태로, 관(142)에서 용출액은 분사기(168)을 지나 컬럼(170)을 통해 흘러서 분석물을 분리하고 나서 관(172)을 통해 서프레서(174)를 거쳐 검출기(176)을 통해서 흐른다. 재생을 위해, 밸빙은 역전되고 서프레서(174)에서 동일한 흐름 채널로부터 막의 다른 면의 재생 흐름 채널중의 수용액은 관(178)을 통해 밸브(140) 및 관(138)을 거쳐서 정제기(136)로 흐른다. 전극은 활성화되고 상기에서 언급된 대로 충전층은 전기분해로 재생된다. 이와 같이, 검출 셀 용출액은 전기분해 재생으로 사용되고 이때 폐기물로 보내진다. 대안적인 구체예에서,(도시되지 않음) 셀(176)로부터 액체 스트림은 관(178)으로 분산되어 충전층(136)을 재생하고, 미국 특허 제 5,352,360호에서 도시된 바대로, 수용 폐기물 유체가 재사용 모드에서 서프레서(174)로 분산된다.

도 14에서 도시된 또 다른 구체예에서 한 정제기는 온라인이지만 다른 하나는 재생되는 도 11과 유사하다. 차이점은 재생이 전기분해로 수행되고 그래서 물이 재생을 위한 용액으로서 저장소에서 사용될 수 있다. 유사한 부분은 유사한 숫자를 지정될 것이다. 도시된 밸브 위치에서, 저장소(146)로부터 물은 관(148)을 통해 밸브(152)를 거쳐 충전층 정제기(156) 및 밸브(150)에서 폐기물로 흐른다. 캐소드(180)는 정제기(156)의 유입구쪽에 위치하고 유출구쪽에 애노드(182)는 정제기(156)에서 충전층의 전기적인 재생을 허용한다. 동시에, 다른 정제기(136)은 도시된 대로 온라인이다. 정제기(156)을 위해 도시된 형태의 전극(도시되지 않음)은정제기(136)에서 사용되나 이러한 밸브 설정에서는 불활성화 된다. 매번 작동된 후와같이 선택된 간격으로 밸빙은 바뀐다. 관은 두개모두 정제기에서 전기분해 재생의 적당한 모드를 포함하여 한 정제기로부터 다른 정제기로 바뀔 수 있으나, 전압은 단지 재생되는 정제기에만 적용된다.

본 발명의 밸빙은 정제기를 통해서 재생 용액의 선택적인 흐름에 관하여 기술된다(전기분해 시스템을 위한 물 및 화학 시스템을 위한 산 또는 염기). 그러나, 적당한 밸빙은(도시되지 않음), 정제기를 통해 수용 세정 용액을 선택적으로 흐르게 하는데 사용할 수 있는것으로, 예를 들어 본 발명에 따라서 산 또는 염기으로 재생시킨다.

본 발명의 또 다른 구체예에서, 유럽 특허 제 1,074,837호에서 개시된 전기분해 서프레서는 개시된 서프레서를 통하여 용출 용액을 흐르게 하여 연속적인 정제 및 재생에 대하여 적용될 수 있다. 상기 구체예에서, 벌크 액체 흐름으로 장벽은 전극 및 이온 교환 수지층사이에 필요하지 않다.

또 다른 구체예에서, 상기의 방법 및 장치는 전개되는 전해질을 포함하지 않으나 분석 이온, 양전하 또는 음전하와 동일한 전하의 오염 이온을 포함하는 수성 스트림으로부터 음이온 및/또는 양이온을 제거하기 위해서 사용될 수 있다. 제거된 음으온은 전기분해로 생성된 하이드록사이드 이온으로 교체되고 제거된 양이온은 전기분해로 생성된 하이드로늄 이온으로 교체된다. 상기 정제된 물 스트림은 용출액 생성 또는 용출액 희석을 위한 물 스트림으로서 또는 단순한 희석액으로서 이온 크로마토그래피 분석에 적합하다.

용출 발생기 모듈을 가지는 이온 크로마토그래피에서, 물 스트림은 온라인 용출액을 전기분해로 생성하기 위하여 용출 발생기 모듈로 펌프한다. 상기의 접근 방법은 미국 특허 제 5,045,204호, 6,225,129호 및 6,036,921호에서 개시된다. 용출 발생기 모듈로 전환되는 물 스트림은 본 발명의 장치를 사용하여 양이온 또는 음이온을 오염시키는 것으로부터 정제될 수 있다. 음이온 분석을 위해, 카보네이트 및 클로라이드와 같은 물 스트림에서 오염된 음이온이 본 발명의 용출 정제기 모듈에 의해 제거될 것이다. 서프레션된 이온 크로마토그래피에서, 물 스트림에 잔여 양이온은 스프레서에 의해 서프레션되어서 낮은 백그라운드가 본 발명에서 달성될 수 있다.

실험실 또는 공정 환경에서 물 스트림은 다양한 원인때문에 오염될 수 있다. 물 정제기로부터 수집동안에 물 스트림은 대기에 노출되고 이것이 카본 다이옥사이드 기체와 같은 대기중 오염물의 용해를 가져온다. 용출 발생을 위한 카본 다이옥사이드로 오염된 물 스트림을 사용하는 경우, 이온 크로마토그래피 분석 동안 성능에 영향을 준다. 유사하게 정제의 정도에 따라서, 물 스트림은 전도도 백그라운드를 증가시키고 이온 크로마토그래피 분석동안에 성능 및 반응에 영향을 미칠 잔여 이온을 가질 것이다. 실험실마다 및 날마다 수질에서 다양성이 본 발명의 방법 및 장치를 사용하는데 최소화 될 수 있다.

샘플 제조 응용예에서 샘플을 희석할 목적 및 검정 목적을 위해 오염물 없는 물에 대한 필요가 있다. 희석의 이런 타입은 지동화된 자동 샘플기를 사용하는 온라인 또는 오프라인을 사용하여 할 수 있다. 본 발명의 장치는 이런 샘플 제조 목적을 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 음이온 정제기가 본 발명의 양이온 정제기와 커플링되는 경우 표준 이온 오염물이 없는 물이 될 수 있다.

다양한 타입의 물, 예를 들어 실험실 탈이온수, 역삼투수, 수도물 및 그 유사물이 추가로 본 발명의 장치에 의해 정수될 수 있다.

본원에서 언급된 모든 특허 및 발행물은 참고 문헌에 통합된다.

본 발명을 도시하기 위하여, 다음의 실시예가 제공된다.

실시예 1

DX500 이온 크로마토그래피 시스템을 음이온 분석을 위해 사용하였다. 분석 컬럼은 AS11 컬럼 4×250 mm이고 하기의 농도구배(0.5-38.25mM)로 작동시켰다.

E1 탈이온 수 흐름 = 2 ml/min

E2 5.0mM NaOH

E3 100mM NaOH

Time E1 E2 E3

0 분 90 10 0

2 분 90 10 0

5 분 0 100 0

15분 0 65 35

서프레서는 정상 재사용 모드에서 100mA의 인가된 전류에서 작동되는 Dionex ASRSUltra™였다. 이 실시예에서, 선행 기술 접근 방법과 본 발명을 비교하였다.

용출 정제기 디자인은 도 1과 유사하고 개괄적인 배관은 도 2와 유사하였다. 용출 정제기를 하이드록사이드 형태로 완전히 아민화된 비닐벤질클로라이드-8% 다이비닐벤젠 수지 20㎕로 충전하였다. 이 실시예에서 이온 교환 막은 Membrane International,NJ로부터 음이온 교환 막 AMI-7001이었다. 바닥 용출액이 용출 정제기없이 사용되는 경우, Dionex Corporation으로부터 구입 가능한 트랩 컬럼을 용출 정제기 대신에 사용하였다. 용출 정제기로 인가된 전류는 40mA이고 전압은 대략 35V였다.

5개 음이온을 포함하는 혼합물을 주입하고 분석하였다. 도 15에서 본 연구로부터 수득된 결과를 비교하였다. 용출 정제기가 사용되지 않은 경우 카보네이트에 상응하는 피크를 주로 검출하였다. 이 피크가 존재하면 또한 카보네이트에 가깝게 인접하여 용출 된 설페이트의 인테그래이션에 영향을 주었다. 한편 용출 정제기는 이러한 문제점을 가지지 않았다. 카보네이트 오염으로부터 기선에서 이동이 없기 때문에 용출 정제기 작동으로 설페이트를 보다 잘 인테그래이션하였다.

바닥 용출액은 백그라운드에서 과도한 이동을 보였다. 15분 동안 관찰된 추세는 바닥 용출액에 대하여 대략 1.05 uS/cm였다. 한편 용출 정제기는 기선에서 어떠한 주된 이동도 보여주지 않았다. 15분 기간 동안 관찰된 전형적인 추세는 대략 0.165 uS/cm였다. 이와 같이, 용출 정제기는 기존의 트랩 컬럼을 가지는 바닥 용출액과 비교해 볼 때 최상의 성능을 보였다.

실시예 2

실험적인 설정은 실시예 1에서 용출 정제기 온라인과 유사하다. 본 실시예에서, 크로마토그래피 성능 재현성을 연구하였다. 본 테스트(n = 34 작동)로부터 분리 파라미터의 재현성은 하기로부터 추정될 수 있었다: %RSD 피크 체류 시간 = 0.18%; %RSD 피크 ht = 0.57%; %RSD 피크 영역 = 0.43%. 상기 결과는 용출 정제기의 우수한 재현성을 증명하였다.

실시예 3

실험적인 설정은 실시예 1에서 용출 정제기 온라인과 유사하다. 분석 컬럼은 AS11 컬럼 4×250 mm이고 하기의 농도구배(50mM-153mM NaOH)로 작동시켰다.

E1 50mM NaOH

E2 200mM NaOH

Time E1 E2

0 분 100 0

31분 38 62

서프레서는 정상 재사용 모드에서 300mA의 인가된 전류에서 작동되는 Dionex ASRSUltra 서프레서였다. 이 실시예에서 선행 기술 접근 방법과 본 발명을 비교하였다.

용출 정제기 디자인은 도 1과 유사하고 개괄적인 배관은 도 2와 유사하였다. 바닥 용출액이 용출 정제기없이 사용되는 경우, Dionex Corporation으로부터 구입 가능한 트랩 컬럼을 용출 정제기 대신에 사용하였다. 용출 정제기로 인가된 전류는 100mA이고 전압은 대략 35V였다.

5개 음이온을 포함하는 혼합물을 주입하고 분석하였다. 도 16에서 도시된바대로 바닥 용출액은 백그라운드에서 과도한 이동을 보였다. 31분 동안 관찰된 추세는 바닥 용출액에 대하여 대략 1.75 uS/cm였다. 한편 용출 정제기는 31분 동안 대략 0.670 uS/cm의 추세를 보였다. 명확하게, 용출 정제기는 이런 고농도 구배에 대한 기존의 트랩 컬럼을 가지는 바닥 용출액과 비교해볼 때 최상의 성능을 보였다. 이런 응용예에 매우 적합하지 않도록 만드는 고이온 강도로 인하여 장치 용량이 초과되기 때문에 바닥 용출액이 앞으로 진행하는 것이 보다 악화되었다는 것을 주목하라.

실시예 4

실험적인 설정은 실시예3에서 용출 정제기 온라인과 유사하였다. 여기서는, 두개의 상이한 용출 정제기의 성능을 실시예 3에서 보여준 동일한 농도구배를 사용하여 비교하였다. 상기 결과는 도 17에서 도시된 바대로 이런 접근 방법의 우수한 장치-장치 재현성을 제시하였다.

실시예 5

이 실시예에서, 도 3의 장치를 용출 정제기로 사용하였다. 모든 다른 조건은 기체제거 모듈을 사용할 필요가 없다는 것을 제외하고 실시예 1과 유사하다. 전극은 캐소드로부터 순차적으로 쓸린 후에 SRS 폐기물에 의해 애노드가 쓸렸다.

애노드로부터 관을 폐기물로 돌렸다. 상기 작동으로부터 결과는 도 1로부터 용출 정제기 작동과 유사하였고 농도구배 진행 동안에 저추세를 관찰하였다.

실시예 6

이 실시예에서, 도 4의 장치를 사용하였다. 음이온 교환 막 및 스크린은 각각 조사 이식된 TEFLON및 폴리에틸렌 물질이었다. 상기 장치에서 스크린에 대한 가스킷을 파라필름으로 만들었다. 상기 장치는 도 6에서 도시된 바대로 펌프의 저압면에 배관시켰다. 용출액이 재생 체임버로부터 분리되었기 때문에 정제된 용출액에는 어떠한 기체도 없고, 그래서 기체제거 어셈블리를 사용할 필요가 없었다. 상기 장치는 용출 스트림으로부터 음이온 오염물을 우수하게 제거하는 것을 제안하는 본 발명의 다른 장치와 유사한 백그라운드를 감소시켰다.

실시예 7

이 실시예에서 도 1의 장치를 음이온 교환 수지를 제외하여 사용하고 막을 양이온 교환 수지(H+ 형태로 20㎕ 설폰네이션된 폴리스티렌/8% 다이비닐벤젠) 및 막(Membrane International, NJ로부터 AMI-7000 양이온 교환 막)으로 교체하였다. 막의 상부에 전극을 이 실시에서 캐소드로 지정하였다. 유출구 전극을 캐소드로 지정하였다. 상기 장치를 용출액, 바람직하게 산성 용출액으로부터 양이온 불순물을 제거하기에 적합하였다.

실시예 8

이 실시예는 본 발명의 장치와 함께 음이온 분석을 보였다. 4×35mm 컬럼을 가지는 충전층 장치를 전극을 통해 흐름에 따라 조정하고 하이드록사이드 형(도 5에서 도시된 바대로)에 완전히 아민화된 비닐벤질클로라이드-8% 다이비닐벤젠 수지 20㎕로 충전하였다. 상기 장치를 기체제거 어셈블리와 연결하고 나서 도 7에서 도시된 바대로 시스템의 나머지와 연결하였다. 상기 장치는 첫째로 극성화가 없고 도 18A에서 도시된 바대로 선행 기술 트랩 컬럼 장치와 유사한 과도한 이동을 보였다. 상기 장치에 전원이 들어오면, 도 18B에서 도시된 바대로 전원이 들어오자마자 용출액을 정제하기 시작하였다. 본 발명에 따라서 전원을 공급한 총결과는 장치 용량 및 이온 오염물을 제거하는 능력을 개선하였다. 충전층 장치의 유효 수명을 연장시켰다.

실시예 9

이 실시예는 본 발명의 장치를 가지는 음이온 분석을 보여주었다. 도 8에서, 4×35mm 컬럼인 충전층 장치를 완전히 아민화된 비닐벤질클로라이드-8% 다이비닐벤젠 수지 20㎕로 충전하고 용출액으로부터 음이온 오염물을 제거하는데 사용되었다. 상기 장치를 매번 작동후에 소듐 하이드록사이드로 세정하여 화학적으로 재생하거나 도 9에서 도시된 바대로 여러번 작동후에 재생하여서, 연속적인 작동을 하게하였다. 상기 그림에서 장치를 펌프의 고압면에 도시하였다. 펌프의 저압면에서 상기 디자인을 수행하는 것이 또한 가능하였다. 이 실시예에서, 충전층 장치를 화학적으로 재생시켰다. 상기 장치를 제제 스트림으로부터 음이온 불순물을 제거하는데 적합하였다.

실시예 10

이 실시예는 본 발명의 장치를 가지는 음이온 분석을 보였다. 충전층은 용출액을 정제하는데 사용하는 2개의 충전층 장치의 경우를 제외하고, 실시예 9에서 도시된 것과 유사하였다. 한 충전층은 도 10에서 도시된 대로 재생하나 다른 한 충전층은 정제 공정에 사용하였다. 여러번 작동시키거나 매번 작동시킨후에 다시, 충전층이 역할을 바꾸고 이는 충전층 2는 정제기가 되나 충전층 1은 재생되는 도11에서 도시된다. 이와 같이, 2개 충전층 장치사이에 교환이 연속적인 중단없는 작동을 가능하게 하였다.

실시예 11

이 실시예는 본 발명의 또 다른 장치를 가지는 음이온 분석을 보였다. 이 경우에, 도 5에서 도시된 바대로 전극을 가지는 충전층을 사용하였다. 장치를 완전히 아민화된 비닐벤질클로라이드-8% 다이비닐벤젠 수지 20㎕로 충전하였다. 상기 장치는 소듐 하이드록사이드 시약을 물로 교체하는 것을 제외하고 도 10 및 도 11에서 도시된 바대로 사용할 수 있었다. 상기 장치를 매번 작동후에 재생시키거나 충전층을 전기적으로 극성화함으로써 여러번 작동후에 재생할 수 있다. 오프라인으로 이 장치를 재생시킴으로써, 전기분해로 발생된 기체를 다룰 필요가 없서서, 연속적인 작동을 가능하게 하였다. 이 장치의 재생을 도 12에서 도시하였다. 또한 이 도면에서 상기 장치를 펌프의 고압면으로 도시하였음을 주목하라. 펌프의 저압면에서 상기 디자인을 수행하는 것이 또한 가능하였다. 이 실시예에서, 충전층 장치는 전기분해로 재생되고 전극을 극성화하기 위하여 전원 공급을 요구하였다. 전기분해 과정에 필요한 물을 SRS 폐기물에서 펌프하여 수득하여, 이와 같이 도 13에서 도시된 바대로 외부 수 공급원을 유지하는데 필요한 것을 제거할 수 있었다. 전기분해 재생을 위한 상기 장치로 셀 용출액을 첫번째로 또한 돌린후 SRS 리젠 포드로 다시 돌리고나서 폐기물로 돌렸다.

실시예 12

이 실시예는 본 발명의 또 다른 장치를 가지는 음이온 분석을 보였다. 이경우에, 도 5에서 도시된 바대로 전극을 가지는 충전 베들를 사용하였다. 장치를 완전히 아민화된 비닐벤질클로라이드-8% 다이비닐벤젠 수지 20㎕로 충전하였다. 상기 장치를 재생제로서 소듐 하이드록사이드 대신에 물을 가지는 교체 모드에서 도 10 및 도 11에서 도시된 바대로 사용할 수 있었다. 상기 장치를 전기분해로 형성된 이온이 도 14에서 도시된 바대로 충전층을 재생하는 재생 단계 동안에 전기적으로 극성화시켰다. 다시 매번 작동한 후 또는 여러번 작동한 후에 재생하여 연속적인 작동을 할 수 있었다. 전기분해 과정에 필요한 물을 SRS 폐기물에서 펌프하여 수득하여, 이와 같이 도 13에서 도시된 바대로 외부 수 공급원을 유지하는데 필요한 것을 제거할 수 있었다. 전기분해 재생을 위한 상기 장치로 셀 용출액을 첫번째로 또한 돌린후 SRS 리젠 포드로 다시 돌리고 나서 폐기물로 돌렸다.

실시예 13

도 1의 장치를 사용하여 전개하는 전극이 없는 수성 스트림이 유입구(14)로 흘렀다. 음이온 오염물을 제거하고 하이드록사이로 대체하였다. 상기 물 스트림을 용출 발생기 모듈을 사용하여 염기를 발생시키는데 사용하였다. 탈이온수를 정제 장치로 펌프하고 정제된 물이 Dionex Corporation에서 구입 가능한 EG40으로 이동시키고 정제 장치(10) 및 기체제거기 모듈(32)사이에 유체적으로 위치시켰다. Dionex 용출 발생기 EG40 모듈은 음이온 분석을 위해 필요한 염기를 발생시켰다. 정제기 모듈은 음이온 오염물로부터 탈이온수를 정제하였다. 양이온 오염물을 서프레서로 모두 서프레션하고 전도도 셀은 제거된 오염물로 인하여 낮은 백그라운드를 검출하였다.

실시예 14

다양한 음이온의 20 내지 150 ppb범위의 음이온 오염물로 방해하는 탈이온수 샘플류를 도 1에서 도시된 타입의 정제 장치로 펌프하고 정제된 스트림을 Dionex로부터 TACLP1 농축기 컬럼으로 이동시켰다. 정제된 스트림 30ml을 농축기 컬럼으로 농축하고 1.2 ml/min 유속으로 38-mM NaOH 용출액을 가지는 DX500 시스템 및 AS15 화학을 사용하여 분석하였다. ASRS Ultra 서프레서를 이런 응용예를 위하여 125mA에서 사용하였다. 정제 장치는 물로부터 미량 음이온 불순물을 제거하였다. 제거 효율은 모든 7개 음이온에 대하여 99.9%를 초과하였다.

실시예 15

DX500 시스템을 가정용 역삼투수의 양이온 분석에 사용하였다. 수용기를 여러 시간 동안 주변 실험실 조건에 노출시킨 후 용기의 내용물을 분석하였다. 양이온 분석을 1 ml/min 유속으로 20 mM MSA 용출액을 사용하여 표준 CS12A 화학에 따라서 하였다. 양이온 스프레서는 Dionex CSRS Ultra이고 이 응용예에 대해서 100mA로 작동시켰다. 양이온을 제거하도록 지정된 양이온 정제 장치를 이 작업에 사용하였다. 양이온 정제 장치를 사용하여 정제하는 경우 동일한 물은 모든 이온에 대하여 우수한 제거 효율을 보였다. 여러 비공지된 오염 피크를 물 정제 응용예를 위한 본 발명의 장치 이용을 예시하는 정제 장치로 제거하였다.

실시예 16

실시예 14 및 실시예 15의 정제 장치를 이 실시예에서 함께 조합하였다. 물 스트림을 이들 모듈로 펌프하고 생성된 정제수를 희석 목적으로 위한 자동 샘플기를 사용하여 수집하였다. 생성된 물은 크로마토그래피 보정을 위한 기준을 준비하기 위하여 희석제로 적합하였다.

Claims (31)

1. 하나 이상의 오염 이온을 포함하는 수성 스트림을 정제하기 위한 전기분해 방법으로서,

   (a) 상기 수성 스트림을 유입구 및 유출구를 가지는 정제 흐름 채널을 통하여 흐르게 하고,

   (b) 반대인 전하를 갖는 제 1 및 제 2의 이격된 전극들사이의, 상기 정제 흐름 채널에서 상기 수성 스트림을 통하여 전기장을 인가하고, 여기서 상기 제 1 전극은 상기 오염 이온과 반대 전하를 가지며,

   (c) 상기 정제 흐름 채널에서 상기 수성 스트림으로부터 상기 오염 이온을 제거하여 상기 제 1 전극으로 상기 오염 이온을 유도하는 동안 상기 흐름 채널 유출구로 흘러 나가는 정제 수성 스트림을 생산하는 것을 포함하는 전기분해 방법.
2. 제 1항에 있어서, 수성 스트림이 하나의 양전하 또는 음전하중 선택된 이온을 포함하는 전해질을 포함하는 용출액을 포함하고, 오염 이온이 상기 선택 이온과 반대 전하를 가짐을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, (d) 오염 이온과 동일한 양전하 또는 음전하의 교환성 이온을 가지는 크로마토그래피 분리 매질을 통하여 정제 흐름 채널로부터 배출되는 정제 수성 스트림 및 분석물을 흐르게 하는 것을 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 수성 스트림이 하나의 양전하 또는 음전하중 선택된 이온을 포함하는 전해질을 포함하는 용출액을 포함하고, 오염이온이 상기 선택 이온과 반대 전하를 가짐을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 오염 이온과 동일한 전하의 교환성 이온을 가지는 통과 이온 교환 매질이 정제 흐름 채널에 배치됨을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서, 제 2 전극이 정제 흐름 채널 유출구에 인접하여 배치됨을 특징으로 하는 방법.
7. 제 3항에 있어서, 제 1 전극이 오염 이온과 동일한 전하의 이온만을 흐르게 하는 장벽에 의하여 정제 흐름 채널로부터 분리됨을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1항 또는 제 7항에 있어서, (e) 서프레서 재생 흐름 채널로부터 이온 교환 막으로 분리된 서프레서 크로마토그래피 용출 흐름 채널을 통하여 크로마토그래피 매질로부터 용출액을 흐르게 하는 단계,

   (f) 제 1 전극을 지나 재생 흐름 채널로부터 수성액을 흐르게 하고 이와 접촉하는 수용액을 제거하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
9. 제 7항에 있어서, 장벽이 상당한 벌크 액체 흐름을 차단함을 특징으로 하는 방법.
10. 제 7항에 있어서, 장벽이 정제 흐름 채널안의 용출액 흐름과 접촉하여 정제 흐름 채널을 따라 배치됨을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10항에 있어서, 장벽이 정제 흐름 채널 유입구 및 유출구사이에 배치됨을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1항 또는 제 7항에 있어서, 제 1 전극이 제 1 전극 체임버에 배치되고, 상기 전극 체임버를 통해서 수용액을 흐르게 하여 상기 수용액으로부터 오염물을 제거하는 것을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1항 또는 제 7항에 있어서, 제 1 및 제 2 전극이 정제 흐름 채널에 전체적으로 평행하게 배치됨을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1항에 있어서, 제 1 전극이 정제 흐름 채널 유입구에 인접하여 배치되고, 제 2 전극이 정제 흐름 채널 유출구에 인접하여 배치됨을 특징으로 하는 방법.
15. 하나 이상의 오염 이온을 포함한 수성 스트림을 정제하는 방법으로서,

    (a) 상기 수성 스트림을 유입구 및 유출구를 가지는 제 1 정제 흐름 채널에서 상기 오염 이온과 동일한 전하의 교환성 이온을 가지는 통과 이온 교환 매질을 통하여 흐르게 하고,

    (b) 상기 흐름 채널에서 상기 수성 스트림으로부터 상기 오염 이온을 제거하여 흐름 채널 유출구로 흘러 나가는 정제 수성 스트림을 생산하고,

    (c) 제 1 정제 흐름 채널을 통하여 수성 스트림의 흐름을 단절하고,

    (d) 제 2 정제 흐름 채널에서 오염 이온과 동일한 전하의 교환성 이온을 가지는 통과 이온 교환 매질을 통하여 수성 스트림을 이동시키며,

    (e) 상기 제 1 정제 흐름 채널을 통하여 수용성 재생 용액을 흐르게 하여 제 1 정제 흐름 채널에서 이온 교환 매질을 재생시키는 것을 포함하는 방법.
16. 하나 이상의 오염 이온을 포함하고 수성 스트림을 정제하고 크로마토그래피 용출액으로 사용하기에 적합한 수성 스트림을 정제하는 방법으로서,

    (a) 상기 수성 스트림을 유입구 및 유출구를 가지는 정제 흐름 채널에서 오염 이온과 동일한 전하의 교환성 이온을 가지는 통과 제 1 이온 교환 매질을 통하여 흐르게 하고,

    (b) 상기 정제 흐름 채널에 상기 수성 스트림으로부터 상기 오염 이온을 제거하여 상기 정제 흐름 채널 유출구로 흘러 나오는 정제 수성 스트림을 생산하고,

    (c) 오염 이온과 동일한 전하를 가지는 제 1 액체 샘플 스트림 분석물 및 상기 오염 이온과 동일한 전하를 가지는 교환성 이온을 가지는 크로마토그래피 분리 매질을 통하여 상기 정제 흐름 채널로부터 상기 정제 수성 스트림을 흐르게 하며

    (d) 단계 (c)의 완료후에 크로마토그래피 분리 매질을 통하여 제 2 액체 샘플 스트림을 흘리기 전에, 상기 정제 흐름 채널을 통하여 수용성 재생 액체 스트림을 흐르게 하여 상기 정제 흐름 채널에서 상기 이온 교환 매질을 재생시키는 것을 포함하는 방법.
17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서, 수성 스트림이 하나의 양전하 또는 음전하중 선택된 이온을 포함하는 전해질을 포함하고, 오염 이온이 상기 오염 이온과 반대되는 전하를 가짐을 특징으로 하는 방법.
18. 제 1항, 제 15항 및 제 16항중 어느 한 항에 있어서, 오염 이온이 카보네이트 또는 바이카보네이트 이온임을 특징으로 하는 방법.
19. (a) 유입구 및 유출구를 가지는 하나 이상의 정제 흐름 채널을 한정하는 하나 이상의 오염 이온 정제 하우징,

    (b) 상기 정제 흐름 채널 유입구와 액체 소통하는 하나 이상의 오염 이온을 포함하는 수성액 스트림 공급원,

    (c) 하나의 상기 정제 흐름 채널을 통하여 전기장을 인가하기 위하여 배치된 반대인 전하를 가지는 이격된 제 1 및 제 2 전극, 및

    (d) 상기 오염 양이온 또는 음이온과 동일한 전하의 교환성 이온을 가지고, 유입구 및 유출구를 가지는 크로마토그래피 분리 매질(여기서, 상기 분리 매질 유입구는 하나의 상기 정제 흐름 채널 유출구와 액체 소통함)을 포함하는 크로마토그래피 장치.
20. 제 16항에 있어서, (e) 분리 매질 유출구와 액체 소통하는 검출기를 추가로 포함함을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.
21. 제 19항에 있어서, (e) 하나의 전하만의 이온을 흐르게 하는 장벽을 추가로 포함함을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.
22. 제 21항에 있어서, 장벽이 벌크 액체 흐름을 차단함을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.
23. 제 21항 또는 제 22항에 있어서, 장벽이 이와 접촉하는 하나의 정제 흐름 채널을 따라 배치됨을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.
24. 제 23항에 있어서, 장벽이 정제 흐름 채널 유입구 및 유출구 사이에 배치됨을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.
25. 제 19항에 있어서, (e) 선택된 전해질 이온과 반대 전하의 교환성 이온을 가지고, 하나의 정제 흐름 채널에 배치된 통과 이온 교환 매질을 추가로 포함함을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.
26. 제 19항에 있어서, 제 2 전극이 하나의 정제 채널 유출구에 인접하여 배치됨을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.
27. 제 19항에 있어서, 제 1 전극이 하나의 정제 채널 유입구에 인접하여 배치됨을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.
28. 제 19항에 있어서, 제 1 전극이 배치된 제 1 전극 체임버를 추가로 포함함을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.
29. 제 19항에 있어서, 크로마토그래피 분리 매질과 유체 소통하는 크로마토그래피 용출 흐름 채널을 가지고, 제 1 전극과 유체 소통하는 서프레서 재생 흐름 채널로부터 하나의 전하만를 통과시키는 이온 교환 막으로 분리된 서프레서를 추가로 포함함을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.
30. (a) 하나 이상의 오염 이온을 포함하는 수성액 공급원,

    (b) 하나 이상의 정제 흐름 채널을 한정하는 하나 이상의 오염 이온 정제 하우징,

    (c) 하나의 정제 흐름 채널에 배치되고, 상기 오염 이온과 동일한 양전하 또는 음전하의 교환성 이온을 가지는 제 1 통과 이온 교환 매질,

    (d) 제 1 통과 이온 교환 매질과 동일한 전하의 교환성 이온과 함께, 유입구 및 유출구를 가지는 크로마토그래피 분리 매질(여기서, 상기 분리 매질 유출구는 하나의 상기 정제 흐름 채널과 액체 소통함),

    (e) 재생액 용액 공급원, 및

    (f) 제 1 및 제 2 위치를 포함하는 밸빙(여기서, 상기 제 1 위치에서는 하나의 상기 정제 흐름 채널로부터 상기 크로마토그래피 분리 매질로 흐르게 하고, 상기 재생액 공급원으로부터 하나의 상기 정제 흐름 채널으로의 흐름을 차단하고, 상기 제 2 위치에서는 상기 재생액 용액 공급원으로부터 하나의 상기 정제 흐름 채널로 흐르게 하고 하나의 상기 정제 흐름 채널로부터 상기 크로마토그래피 분리기로의 흐름을 차단함)을 포함하는 크로마토그래피 장치.
31. 제 30항에 있어서, (g) 제 2 정제 흐름 채널을 한정하는 제 2 오염 이온-정제 하우징, 및

    (h) 상기 제 2 정제 흐름 채널에 배치된 제 2 통과 이온 교환 매질을 추가로 포함하고, 제 1 위치에서의 밸빙은 재생 용액 저장소 및 상기 제 2 정제 흐름 채널사이에 액체를 흐르게 하고, 제 2 위치에서의 밸빙은 상기 제 2 정제 액체 흐름 채널 및 크로마토그래피 분리 매질사이에 액체를 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 크로마토그래피 장치.