Устройство для формирования градиента элюирования в жидкостном хроматографе

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАДИЕНТА ЭЛЮИРОВАНИЯ В ./ КОСТНОМ ХРОМАТОГРАФЕ, содержащее два сообщающихся сосуда различной формы, один из которых заполнен растворителем и снабжен фигурной вставкой , а другой - разбавителем и снабжен мешалкой, выход которой соединен через насос с колонкой хроматографа, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьшения удобства в эксплуатации, фигурная вставка выполнена в виде вертикального стержня , на который по оси сосуда установлены съемные диски различного диаметра. 2.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что съемные диски выполнены цилиндрическими. 3.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что съемные диски вьшолнены коническими. ;о 3i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) G 01 N 30/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3560836/24-25 (22) 28. 02.83 (46) 07.04.85. Бюл. ¹ 13 (72) И.Г.Шанявский, В.А.Первеев, С.П.Смотров и К.Н.Потапов (71) Таджикский Государственный университет им.В.И.Ленина (53) 543.544(088.8) (56) 1 ° Лабораторное руководство по хроматографическим и смежным методам. Под ред. О.Микеша. Ч. 2, М., "Мир", 1982, с. 453-461.

2. Проспект фирмы LKB-Producter

АВ, Bromma, Sweden Chem lab. 1130070с1-Е-01-10М.

3. Technicon Chromatography Corp.

Ardsley, New York, USA, 722-4-5-1 ОМ, 1964 (прототип) . (54) (57) 1 ° УСТРОИСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАДИЕНТА ЭЛЮИРОВАНИЯ В ЖИДКОСТHOM ХРОМАТОГРАФЕ, содержащее два сообщающихся сосуда различной формы, один из которых заполнен растворителем и снабжен фигурной вставкой, а другой — разбавителем и снабжен мешалкой, выход которой соединен через насос с колонкой хроматографа, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьппения удобства в эксплуатации, фигурная вставка выполнена в виде вертикального стержня, на который по оси сосуда установлены съемные диски различного диаметра.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что съемные диски выполнены цилиндрическими.

3. Устройство по п. 1, .о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что съемные диски выполнены коническими.

Изобретение относится к жидкостной колоночной хроматографии, в частности к устройствам для формирования градиента элюирования, и может быть использовано при разделении веществ в системе двух фаз, одна из которых подвижна.

Известно устройство для формирования градиента элюирования, содержащее два сосуда с растворителем и 10 разбавителем, связанные через свои управляемые клапаны со смесителем, снабженным мешалкой. Смеситель через насос соединен с колонкой хроматографа. Форма градиента записана на листе границей черного и белого полей и считывается фотоэлектрическим детектором, связанным с клапанами, открывающими доступ в систему из различных сосудов. Программируемое щ объемное соотношение обоих компонентов элюирующей системы достигается в результате изменения частоты включения клапанов. Такое устройство позволяет програьачкровать градиент любой формы и любого типа j1) и (2) .

Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за наличия электронной системы слежения и управления. ЗО

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для формирования градиента элюирования, содержащее девять сообщакицихся сосудов,З> заполненных буферными растворами со следующими величинами рН:

2,875, 2 875 2,875, 2,875, 3 10

3,80, 4,60, 5,00, 5,00. Восемь сосудов, кроме крайнего от направления перекачки, снабжены мешалками.

Последний сосуд связан через насос с колонкой хроматографа. Устройство позволяет получить путем последовательного смешения различных буферных 4 растворов градиент рН сложной конфигурации j3) .

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и неудобство в эксплуатации. Сложность о конструкции обусловлена наличием большого количества сосудов, что и предопределяет неудобство его использования, поскольку в этом случае необходим сложный расчет параметров каждого буферного раствора для задания требуемого градиента элюирования.

В устройстве затруднена также оперативная перестройка работы при переходе к элюированию от одного градиента к другому.

Цель изобретения — упрощение кон,струкции и повышение удобства в эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для формирования градиента элюирования в жидкостном хроматографе, содержащем два сообщающихся сосуда различной формы, один из которых заполнен растворителем и снабжен фигурной вставкой, а другой — разбавителем и снабжен мешалкой, выход которой соединен через насос с колонкой хроматографа, фигурная вставка выполнена в виде вертикального стержня, на который по оси сосуда установлены съемные диски различного диаметра.

Причем съемные диски выполнены цилиндрическими или коническими.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства для формирования градиента элюирования; на фиг.2— конкретная зависимость концентрации растворителя от времени элюирования, на фиг.3 — разрез сосуда с растворителем и дисками, размеры и последовательность которых позволяют осуществить элюирование с градиентом концентрации, показанным на фиг.2.

Устройство для формирования градиента элюирования содержит сосуд 1 с растворителем, сообщающийся с сосудом 2, содержащим разбавитель.

Сосуд 2 связан через насос 3 с колонкой хроматографа (не показана) и снабжен мешалкой ч. Сосуд 1 содержит вертикальный осевой стержень 5, на который по всей оси сосуда 1 уложены съемные диски 6 переменного диаметра.

Устройство для формирования градиента элюирования работает следующим образом.

Скорости жидкостей, втекающих и вытекающих из сосуда 2, легко контролировать путем выбора соотносящихся между собой площадей поперечного сечения сосудов i и 2, занимаемых растворителем и разбавителем, поскольку уровни жидкостей в них понижаются равномерно. Предлагаемым устройством можно получить линейный, выпуклый и вогнутый градиенты элюирования, описываемые уравнением (3) 1149161

С ° =С -(С -С ) (1 — — — )

v V

<и Г tn Ч Ч Р

m где С

tn

С и

С

% концентрация растворителя в элюенте; концентрация растворителя в сосуде 1; начальная концентрация разбавителя в сосуде 2; объем жидкости, прошедшей через колонку; начальный объем жидкости в сосуде 1; начальный объем жидкости в сосуде 2, 10

15 (R У)=, Rã, г з

30 где R — радиус сосуда 1, R — радиус диска 6, R — радиус сосуда 2;

h — высота сосудов 1 и 2, Поскольку уровни жидкостей в со35 судах 1 и 2 понижаются равномерно,то

R2-R2 R ыхк R ф2-R*1 г 2 л

Для конкретных сосудов 1 и 2 R =

=10 см, а К =8 см. Таким образом, если в сосуд 1 поместить диски 6, радыуо которых 3т--.(!0 -Лт =6 сы, то градиент элюирования линейный. Используя приведенные неравенства соотношений объемов, получаем R2= 6 см (ли-45 нейный градиент), 10 см >К,>6 см (вогнутый градиент), 0(Ri <6 см (выпуклый градиент) .

Для упрощения Сщ примем равной нулю (вода), при этом С„возьмем рав-50 ной 3 г/л. Тогда уравнение градиента для данного случая можно записать

С;„= 3-3 (1 — — -)

Vr

Фо1

Исходя из данного уравнения, задавая различные соотношенияVr/V, можно получить зависимости С;„= й(ч для кажVr+ +Ча

В приведенном уравнении при V =V в градиент элюирования становится линейным, при Ч„ъЧ,, — вогнутым, а 20 при Ч„> Ч вЂ” выпуклым.

Радиус дисков 6 для формирования каждого типа градиента можно вычислить следующим образом. Предположим, что радиус дисков 6 в сосуде 1 по 25 всей высоте одинаков. В этом случае для линейного градиента уравнение объемов следующее. дого типа градиента. Наоборот, для заданной зависимости градиента элюирования, рассматривая процесс ступенчато, можно для каждой ступени определить соотношение объемов, а из этого соотношения вычислить требуемый радиус и высоту диска для каждой ступени. Облегчить подобные вычисления может номограмма.

Для конкретного инженерного расчета можно допустить некоторые упрощения. Предположим, что требуемый закон элюирования (фиг.2) представляет собой пять ступеней, на каждой из которых соблюдается своя зависимость, причем по времени элюирования все ступени равны. При этом следует, что высоты необходимых для этого пяти дисков равны между собой, по-скольку уровни в сосудах 1 и 2 понижаются равномерно, а время элюирования каждой ступени одинаково. Примем высоту сосудов 1 и 2 равной 15 см, при этом высота каждого диска равна

3 см. Затем, зная характер зависимости градиента на каждой ступени, можно ориентировочно определить (с допустимой степенью точности) радиус диска 6 на каждой ступени .(сверху вниз) в сосуде 1 °

Исходя из требуемой зависимости концентрации растворителя от времени элюирования (фиг.2) и произведенных расчетов радиуса дисков 6 для конкретных сосудов 1 и 2, определяют радиусы требуемых дисков 6. Результаты определения представлены в таблице.

На стержень 5 сосуда 1 укладывают диски 6 высотой 3 см в такой последовательности по номерам, приведенным в таблице 1-2-3-4-5 (сверху вниз по оси), см.фиг.3. Сосуд 1 заполняют растворителем с концентрацией 3 г/л, а сосуд 2 заполняют водой. Включают мешалку 4 и насос 3. В колонку хроматографа потечет элюент по заданному закону элюирования (фиг.2).

Применение предлагаемого устройства для формирования градиента элюирования позволит значительно упростить этот процесс, поскольку для изменения закона элюирования нет нужды в замене сосудов и концентрации буферных растворов. Для варьирования градиента достаточно изменить лишь набор дисков, выбрав их соответствующего диаметра, высоты и

1149161

Номер диска

Характер градиента

Выпуклый Линейный Вогнутый Линейный Выпуклый

Радиус диска, см

Высота диска, см

2,5

2,0

1,0

Фиг 3

ВНИИПИ Заказ 1872/30 Тираж 897 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 расположив в определенной последовательности. Предлагаемое устройство просто по конструкции, работа с ним занимает мало времени, перестройка его работы оперативна. Стоимость изготовления дисков различного диаметра незначительна и в расчете эффективности может не учитываться.

Стоимость предлагаемого устройства меньше стоимости известного на сумму стоимостей семи сосудов с магнитными мешалками.