复合管中的液体的可控水平除气的制作方法
【专利说明】复合管中的液体的可控水平除气
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年3月15日提交的题为"DEGASSING OF A LI卵ID TO CONTROLLED LEVEL IN COMPOS口E TUBE(复合管中的液体的可控水平除气）"美国临时专利 申请第61/788, 146号的优选权，为了所有目的，其W参见的方式纳入本文。 阳00引发明背景
[0004] 为了分析和制备目的，液体色谱法在很多工业中用于纯化化学和生物化合物。在 液体色谱法中W及在诸如微流控技术的其它液体处理努力中，溶解气浓度的控制是精确测 定液体、探测感兴趣的种类W及将运些种类从污染物中分离出来的前提。溶解气，尤其是溶 解〇2,可W与感兴趣的种类、携带运些种类的液体W及运些种类可通过的媒介（例如，管道、 色谱柱）反应，从而使纯化过程复杂化。气体还可W吸收光并干扰液流中的种类的光学探 巧。。运些问题因除气、溶解气由于例如液体压力下降、溫度上升或溶液成分变化而析出的现 象变得更加严重。
[0005] 降低液体中的气体浓度的已知方法包括例如鼓泡和真空除气。鼓泡包括使诸如氮 气的微溶气体通过液体起泡，从而从液体置换和除去诸如氧气的更多可溶气体。真空除气 包括诸如通过抽空在液体上方的空间或紧靠与液体接触的可透气膜抽真空将真空施加到 液体。在存在真空下，液体中的气体溶解度会根据亨利定律下降，并且气体会逸出液体。在 Bakalyar等人的J.Qiromatogra地y158, 277-293, 1978 中、在Snyder等人的Introduction toModernLiquidQiromatogra地y, 3rded.,化WYork:Wiley, 2010 中W及其它地方讨论 了除气策略。
[0006] 运些方法是劳动密集的并且在真空除气的情况下，需要外部真空源和邻接液体的 空间的正确密封等因素。
【发明内容】
[0007] 本文提供了液体消泡或除气的装置、方法和系统。
[0008] 在第一方面，提供了装置。在某些实施例中，该装置包括管，该管包括空屯、管腔和 包围所述管腔的透气不透液的壁；W及包住管的多孔外护套。多孔外护套可W包括例如含 氣聚合物或编织过的不诱钢。管的长度可W是至少1cm。在某些实施例中，管具有圆形横截 面，而在某些实施例中，管腔的平均直径可W在l-20mm范围内。在某些实施例中，壁的平均 厚度在0.l-5mm的范围内。壁可包括例如P0RIDEX?或Teflon巧AF并且可W选择性让氧气 透过。
[0009] 在某些实施例中，管还包括上游端并且装置还包括驱动液体进入管的累，所述累 连接到上游端。累可W例如是容积累。在某些实施例中，管还包括下游端并且装置还包括阻 止液体流出管的设备，所述设备连接到下游端。设备可W是例如累，色谱柱或压力调节器。
[0010] 在第二方面，提供了液体消泡或除气的方法。该方法包括步骤：提供如上所述的装 置；将液体通过装置的管；W及允许气体通过管壁逸出，使得液体中的气体浓度在液体进 入管时比在其离开管时高。在某些实施例中，离开管的液体具有至少1、5或lOppm的氧气 浓度。
[0011] 或者，该方法可W包括：提供包括空屯、管腔和包围所述管腔的透气不透液的壁的 管；W及允许气体通过管壁逸出，其中，与管的外部接触的气体总压力是至少0. 5己绝对压 力。在某些实施例中，没有真空施加到管的外部。在某些实施例中，与管的外部接触的气体 是环境空气，或包括例如氧气或氮气。与管的外部接触的气体总压力可W在例如0. 5-10己 绝对压力的范围内。
[0012] 在本文所述方法中，液体可W在例如至少0.1己表压、或在0.1-1己表压的范围内 的正向压力下通过管。在某些实施例中，正向压力可W对应于至少1、5或lOppm的液体中 的氧气溶解度。液体可例如0. 1-lOOmL/min的速度通过管。
[0013] 在第=方面，提供了液体消泡或除气的系统。该系统包括：管，该管包括空屯、管腔、 包围所述管腔的透气不透液的壁、上游端和下游端；包住管的多孔外护套；连接到管的上 游端的累；W及连接到管的下游端的设备，其中，累驱动液体进入管，设备阻止液体流出管， 并且气体允许通过管壁逸出。
[0014] 在某些实施例中，系统还包括连接到管的上游端或下游端的消泡器。
[0015] 系统的设备可W是例如累，色谱柱或压力调节器。在系统的某些实施例中，与管的 外部接触的气体总压力是至少0. 5己绝对压力。在某些实施例中，液体在至少0. 1己表压 的正向压力下通过管。
【附图说明】
[0016] 图1是根据本发明某些实施例的除气装置的示意图。
[0017] 图2示出了表示气体浓度的变量可相对于除气装置确定的情况。
[0018] 图3示出了在上游端连接到的累和在下游端阻止液体离开管的设备的除气装置 的管。
[0019] 图4示出了作为通过系统的距离的函数的液体色谱法系统中的溶解氧的浓度。
【具体实施方式】
[0020] 发明人已经作出了关于液体除气方面的发现。例如，在某些方面，发明人已经惊奇 地发现，除气可W在大气压力下（即，没有施加外部真空）通过在压力下使液体通过透气管 实现。运可W可选地通过用包围管的护套加强管实现。因此，本文提供了液体除气的装置。 装置包括液体通过的管（图1)。管又包括空屯、管腔和包围管腔的透气不透液的壁。管中的 液体压力驱动气体穿过壁到壁外的空间，并且由此提供除气的驱动力。
[0021] 装置还可用于消泡。如在领域中所理解的术语，除气指的是溶解气的从液体去除， 而消泡指的是未溶解气的去除。对于容纳在封闭容器中的液体，气体分子在溶解状态和未 溶解状态之间处于平衡状态，并且平衡状态可由于压力或其它条件变化而改变，从而导致 气体溶解或析出。同一装置或方法可W同时用于实施消泡和除气。
[0022] 术语'透气的'具有本领域中所普遍理解的含义。如果诸如氧气的气体可大 于诸如10、100、1000、10000或lOOOOOcentibarrers(厘己）的从业者所需的阔值的速度 或程度穿过壁，则管壁被认为是'透气的'。壁的物理特性部分地确定气体分子穿过壁的输 送性质。运些物理特性包括例如壁厚和壁中的气孔大小。在装置的某些实施例中，管壁具 有在0.l-5mm范围内的平均厚度。气孔大小是制成壁的一种或多种材料、即壁包括的材料 (各种材料）的性质。在某些实施例中，壁包括PORIDEX?或诸如Teflon渡AF的非晶全氣化 (perfluorinated)聚合物。气体分子可W沿两个方向穿过壁：从在管内的液体到在管外的 空间，W及沿相反的方向。
[0023] 术语'不透液的'也具有本领域中所普遍理解的含义。如果诸如水的液体W不超 过从业者所需的阔值的速度或程度穿过壁，则管壁被认为是'不透液的'。例如，在运行条件 下，在某些实施例中，穿过壁的水的总量不超过每小时0. 〇〇1、〇. 〇1、〇. 1、1、1〇或lOOmL。结 合起来，术语'透气的'和'不透液的'，当应用于管壁时，可W被理解成意味着壁选择性让气 体透过，因为壁允许气体比液体更容易通过。在装置的某些实施例中，管壁可W选择性地让 氧气透过，该气体使液体色谱法中的样品纯化复杂化并且可W是除气努力的目标。
[0024] 除了管外，装置还可包括包住管的多孔外护套（图1)。护套赋予管机械强度，例 如允许管更容易弯曲并且防止管由于液体压力而膨胀。护套可W具有与管的长度相等的长 度，但运不是必须的。在某些实施例中，护套直接位于管上并且与管的外部（即，管壁的外 侦。接触。护套可W沿管长的一些或全部接触外部，或在外部的某些区域或全部区域上面。 护套是'多孔的'，因为其允许被驱动从液体穿过壁的气体逸出到装置外的空间，并且允许 在壁和护套之间的空间中的气体与在装置外的气体快速平衡。因此，不管护套是否存在，存 在于装置外的气体都被认为与管的外部接触。没有限制，护套可W包括含氣聚合物或编织 过的不诱钢或者两者。
[00巧]遍及或包围装置的条件被称为'环境'，并且它也影响除气的效率。运些条件包括 例如溫度、可能存在于装置外的各种气体的分压力W及大约等于运些分压力之和的总气体 压力。亨利定律规定在平衡状态的液体中的气体溶解度与在液体上方的该气体的分压力成 比例。在亨利定律的反映下，与管的外部接触的气体压力影响在管内的气体溶解度，但壁的 存在能减缓内外之间的气体分子交换，使得该平衡状态在液体通过管的时间刻度上不一定 实现。当在没有液体压力下将液体直接暴露于气体（没有介于中间的管壁或护套）并允许 平衡状态出现时存在的液体中的气体溶解度或等效地在饱和状态的液体中的气体浓度在 此被称为其环境溶解度（Oa)。环境溶解度依赖于环境条件，并且通常在越高的压力和越大 的溫度下越高。
[00%] 在本发明的某些实施例中，装置可W放在密闭容器中，从而允许控制装置暴露于 的环境条件。例如，装置可W沉浸在可控压力下的诸如氧气或氮气或有限组合的气体的纯 化气体。在某些情况下，要求选择足够高的压力W防止过度除气，如下所述。
[0027] 因此，管暴露于的气体总压力可W例如是高达10己（绝对压力）。
[0028] 在其它实施例中，诸如当密闭容器不存在时，与管的外部接触的气体（或气体混 合物）是周围空气，并且总气体压力仅仅是普遍的大气压力。类似地，环境溫度可W是室溫 或装置位于的环境中的溫度。大气压力通常根据海拔和天气条件等因素从大约0.5己（绝 对压力）变化到1. 1己（绝对压力）。因此，在某些实施例中，与管的外部接触的气体总压 力是至少0. 5、0. 6、0. 7、0. 8或0. 9己（绝对压力）。在某些实施例中，不管密闭容器是否存 在于装置周围，都没有真空施加到管的外部。
[0029] 没有真空简化了装置的构造和操作并且使装置与本领域中的其它已知除气器区 分开。具体地说，没有真空可W减少对管的机械加强的需求。当大压差存在于管的管腔和 外部之间时，运种加强可w有利于防止管膨胀或爆裂。包住管并提供机械强度的多孔外护 套可W用于本发明的任何实施例中，但当环境气体压力足够高或管的管腔和外部之间的压 差足够低时不必存在。
[0030] 管中驱动除气的液体压力被称为'