Колонка для хроматографического разделения веществ
Изобретение относится к колонкам для разделения жидких веществ и может быть использовано в биотехнологии, фармакологии, пищевой промышленности, при очистке промышленных стоков и питьевой воды. Колонка содержит корпус, внешнюю пористую перегородку, сорбционный слой и внутреннюю пористую перегородку, выполненные в виде замкнутых в пространстве подобных кривых поверхностей, последовательно охватывающих друг друга, зазор между корпусом и внешней пористой перегородкой для распределенного ввода разделяемых веществ, каналы для ввода и вывода. В центре колонки установлен излучатель ультразвуковых волн, находящийся на равнозаданном расстоянии от сорбционного слоя. Форма излучателя ультразвуковых волн подобна кривым поверхностям элементов конструкции колонки. Излучатель ультразвуковых волн регулируется по частоте и интенсивности излучения. Технический результат: сокращение времени сорбционно-десорбционного разделения, увеличение производительности колонки. 1 ил.
Изобретение относится к колонкам для разделения жидких веществ. Оно может быть использовано в биотехнологии, фармакологии, пищевой промышленности, при очистке промышленных стоков и питьевой воды.
Известна колонка (1), корпус которой выполнен в виде параболоида вращения. Ее эффективность повышается за счет резкого увеличения площади стартовой зоны и создания градиента профиля стационарной фазы и связанного с ним градиента скорости движения подвижной фазы по хроматографическому пути. Однако данная конструкция не исключает влияние стенок колонки на профиль скоростей и обладает высоким сопротивлением.
Известна хроматографическая колонка (2), содержащая цилиндрический, закрытый горизонтальными фланцами корпус, две кольцевые пористые перегородки с расположенным между ними и горизонтальной частью корпуса слоем сорбента. Между внешней пористой перегородкой и цилиндрической частью корпуса имеется зазор, в который через несколько каналов распределенно вводится подвижная фаза с разделяемым веществом. Радиально-проточная конструкция делает колонку удобной для ионообменных, афинных, гидрофобных, обращеннофазных и других сорбционно-десорбционных разделений. Поток в горизонтальном направлении проходит через поверхность внешней пористой перегородки, слой сорбента и отводится после разделения через внутреннюю пористую перегородку вдоль оси колонки. Площадь сорбционного слоя на входе в несколько раз превышает площадь на выходе, что снижает перегрузку колонки, меньше и сопротивление слоя горизонтальному потоку. Недостатком этой колонки является невысокая производительность, обусловленная влиянием ее горизонтальных стенок на размывание профиля скоростей потока, что снижает эффективность разделения.
Известна колонка (3) для хроматографического разделения веществ, содержащая корпус, пористые перегородки, между которыми расположен сорбционный слой, зазор между корпусом и внешней пористой перегородкой, каналы распределенного ввода подвижной фазы с разделяемым веществом и канал вывода разделенных веществ, внутренняя поверхность корпуса, поверхности внешней и внутренней перегородок, сорбционного слоя выполнены в виде замкнутых в пространстве кривых поверхностей, подобных между собой по форме, отстающих одна от другой на постоянно заданное расстояние. Причем каждая из поверхностей от центра пространственных координат находится одна в другой (вложены друг в друга), имеющих единый центр пространственных координат, из которого отводится разделенный поток. Такая конструкция обеспечивает движение разделяемого потока через сорбционный слой не в вертикальном или горизонтальном направлении, а от внешней замкнутой поверхности радиально к центру колонки, исключая влияние стенок корпуса колонки на размывание профиля скоростей потока, что повышает эффективность разделения и позволяет увеличить нагрузку колонки. Недостатком колонки при фронтально-адсорбционном способе работы можно считать длительное время десорбции. Данная конструкция колонки наиболее близка предлагаемой и может быть ее прототипом.
Целью изобретения является повышение производительности колонки. Поставленная цель достигается тем, что в колонке для хроматографического разделения веществ, содержащей корпус, внешнюю пористую перегородку, сорбционный слой и внутреннюю пористую перегородку, выполненные в виде замкнутых в пространстве подобных кривых поверхностей, последовательно охватывающих друг друга, зазор между корпусом и внешней пористой перегородкой, каналы для ввода и вывода разделяемых веществ, согласно изобретению установлен в центре излучатель ультразвуковых волн, форма которого подобна кривым поверхностям элементов конструкции колонки, причем излучатель регулируется по частоте и интенсивности излучения.
На чертеже представлен вариант колонки для хроматографического разделения веществ. Колонка содержит сферический корпус 1, внешнюю пористую перегородку 3, зазор 2 между корпусом 1 и пористой перегородкой 3, сорбционный слой 4, каналы распределенного ввода разделяемого вещества 5 в процессе сорбции и вывода при десорбции, внутреннюю пористую перегородку 6, канал вывода при сорбции 9 и ввода при десорбции, излучатель ультразвуковых волн 8, волновод с электропроводами 7.
Поток сорбируемого вещества попадает через каналы распределенного ввода 5 в полость, образованную зазором 2 между корпусом 1 и внешней пористой перегородкой 3, равномерно охватывает поверхность пористой перегородки 3 и проходит через нее, равномерно попадая на поверхность сорбционного слоя 4, и движется кратчайшим путем, то есть радиально, не контактируя с поверхностью корпуса 1 к центру через внутреннюю пористую перегородку 6. Из центра колонки поток отводится через канал 9. После сорбции требуемого компонента или фракции производится их вытеснение (десорбция). В канал 9 вводится элюент, поток которого проходит слой сорбента и выводится через каналы 5. Для интенсификации процесса десорбции включается излучатель ультразвуковых волн 8 на заданную оптимальную частоту и интенсивность излучения. Действие ультразвуковых волн в направлении потока элюента сопровождается увеличением давления, температуры, скорости, что сокращает время десорбции (4). Следует отметить отсутствие в колонке застойных зон за счет симметричности конструкции, а форма ультразвуковых волн подобна поверхностям ее элементов.
Сокращение времени десорбции уменьшает общее время сорбционно-десорбционного разделения, увеличивает тем самым производительность колонки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. А.с. СССР N1055531, Мкл.3 B01D 15/08.
2. Superflo® Columsfor Process Chromatography, проспект фирмы Sepragen Corporation, USA.
3. Патент РФ №2124199, 6 G01N 30/60 - прототип.
4. Физический энциклопедический словарь. - М.: «Советская энциклопедия», 1984, с.780-781.
Колонка для хроматографического разделения веществ, содержащая корпус, внешнюю пористую перегородку, сорбционный слой и внутреннюю пористую перегородку, выполненные в виде замкнутых в пространстве подобных кривых поверхностей, последовательно охватывающих друг друга, зазор между корпусом и внешней пористой перегородкой для распределенного ввода разделяемых веществ, каналы для ввода и вывода, отличающаяся тем, что в центре колонки установлен излучатель ультразвуковых волн, находящийся на равнозаданном расстоянии от сорбционного слоя, и форма которого подобна кривым поверхностям элементов ее конструкции, причем излучатель ультразвуковых волн регулируется по частоте и интенсивности излучения.
