一种液相色谱柱装填用高压匀浆罐及装填方法与流程

1.本发明涉及液相色谱柱装填技术领域，具体涉及一种液相色谱柱装填用高压匀浆罐及装填方法。


背景技术：

2.在液相色谱分离分析领域，液相色谱柱被人们称为液相色谱系统的“心脏”。而液相色谱柱、特别是高效液相色谱柱的装填，需要有较高的技巧和熟练的技能。目前装填液相色谱柱的方法主要有干法和湿法两种：对于粒径较大的填料，可以用干法填装；而分析用3
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10μm的色谱填料，多采用湿法装填。湿法装填也称为高压匀浆法，即首先将色谱填料悬浮在适宜的匀浆液中制成匀浆，然后在其尚未沉降之前，很快以高压泵将其以很高的流速压进色谱柱管中，便可制备出填充均匀的液相色谱柱。为了装填出高效的液相色谱柱，配制匀浆液是高压匀浆法的重要一环，不同的填料应采用不同的匀浆液。不同的文献和实验室所报道的匀浆液的种类和比例有所不同。例如装填硅胶正相色谱柱，可以使用1:1的三氯甲烷/甲醇；对于c18反相色谱填料，可以使用适宜比例的正己烷/氯仿混合溶剂。
3.中国专利cn101776668a公开了c18高效液相色谱柱的填充方法，取环己醇和三氯甲烷以9∶11～13∶7的体积比混合，加入粒径为5μm的c18硅胶制备成浓度为14.5％的匀浆液，将溶液充分搅拌混合，在超声波振荡器中振荡5～10分钟，匀浆液呈无色透明液体；甲醇和异丙醇以1∶1混合作为顶替液；把制备的匀浆液倒入已连接好色谱柱管的匀浆罐中；将顶替液加入到顶替罐中，开动装柱机，在6000psi压力下，将顶替液输入匀浆罐中，经匀浆罐进入到色谱柱中，待色谱柱中流出顶替液70ml～100ml为止，关闭装柱机，停止加压，至系统压力降至常压时，静置20～40分钟，卸下色谱柱。方法简便、成本低、易操作、装填紧密、均匀、柱效高、色谱峰对称性好，适用于分析型和制备型液相色谱柱的填充。
4.中国专利cn106442822a公开了一种装填高效液相色谱柱的匀浆罐，包括：一个罐体(10)、一个第一盖体(20)、一个第二盖体(30)、一个高压管连接件(40)和一个上排气阀(60)。罐体具有一个进料端和一个出料端，出料端具有一个出料通道(12)；第一盖体设置于罐体的进料端；高压管连接件穿设于第一盖体，其可连通罐体的内腔与用于装填的一个高压泵的高压管(70)；上排气阀也穿设于第一盖体，其一端连通罐体的内腔；第二盖体设置于罐体的出料端，其可连通出料通道和高效液相色谱柱。该匀浆罐在高压作用下，其中的填料匀浆液可被快速装填到小直径色谱柱管中，装填成功率较高。
5.但是，现有技术中的高压匀浆法均采用恒压方式，一般采用气动放大泵，在启动瞬间，压力波动很大，造成匀浆罐中匀浆液极其不稳定，使得批量装填生产液相色谱柱的重复性和稳定性得不到保证。这也是液相色谱柱装填需要较高技巧和熟练技能的原因之一。为解决上述问题，需从匀浆罐结构进行改进，从根本上减少人为因素的不确定性影响。
6.因此，亟需设计一种液相色谱柱装填用高压匀浆罐，减少在气动放大泵的启动瞬间，压力波动的液体对匀浆罐中匀浆液的冲击，避免匀浆液的压力不均现象。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提供一种液相色谱柱装填用高压匀浆罐，技术方案如下：
8.一种液相色谱柱装填用高压匀浆罐，包括匀浆罐体，所述匀浆罐体的一端为进液端，所述匀浆罐体的另一端为出液端，所述匀浆罐体的两端均设置外螺纹；所述进液端处设置所述入口接头，所述入口接头内设置用于进液的通孔，所述匀浆罐体的进液端螺纹连接入口压帽，所述入口压帽扣压所述入口接头，所述入口接头与所述匀浆罐体之间设置环形密封圈；所述入口接头的内部设置圆柱形的花洒，所述花洒向下延伸至所述匀浆罐体内部，所述花洒的上端面开口，所述开口向所述花洒内部轴向延伸且不贯穿，所述花洒的底部沿所述花洒的径向设置若干圆孔，所述圆孔与所述开口连通；匀浆液可从所述入口接头进入所述开口，然后从所述圆孔处进入所述匀浆罐体中。
9.进一步地，所述入口压帽的内表面设置环形的入口凸起；所述入口接头的外表面设置环形的入口轴肩，所述入口压帽与所述匀浆罐体螺纹连接时，所述入口凸起下压所述入口轴肩使所述入口接头与所述匀浆罐体密封连接。
10.进一步地，所述花洒在所述圆孔下方的部分的直径大于所述圆孔处部分的直径，所述花洒的下端面设置“一”字型凹槽。
11.进一步地，所述出液端处设置出口接头，所述出口接头与所述匀浆罐体之间设置环形密封圈；所述出口接头内设置用于出液的通孔，所述匀浆罐体的出液端螺纹连接出口压帽，所述出口压帽的内表面设置环形的出口凸起；所述出口接头的外表面设置环形的出口轴肩，所述出口压帽与所述匀浆罐体螺纹连接时，所述出口凸起下压所述出口轴肩使所述出口接头与所述匀浆罐体密封连接。
12.更进一步地，所述出口接头的下端外表面设置螺纹，所述出口接头的下端内部设置环形凹槽，所述出口接头螺纹连接所述色谱柱接头，所述出口接头与所述色谱柱接头之间设置密封环，所述密封环嵌入所述环形凹槽内。
13.更进一步地，所述出口接头的通孔上部分为圆锥面，所述圆锥面的大口直径与所述匀浆罐体的内径一致；所述出口接头的通孔下部分为圆柱面，所述圆柱面的直径与用于装填的色谱柱的内径一致。
14.更进一步地，所述圆锥面的锥度为30
°‑
90
°
。
15.进一步地，所述匀浆罐体的内径与用于装填的色谱柱内径的比值为2:1
‑
10:1。
16.上述的液相色谱柱用高压匀浆罐应用于液相色谱柱的装填中。
17.本发明还提供了一种使用上述高压匀浆罐的液相色谱柱装填方法，包括以下步骤：
18.s1、入口接头通过高压管路与气动放大泵相连接，所述色谱柱接头连接色谱柱，色谱柱的出口连接废液桶；
19.s2、测试验证整个系统的密封性，启动气动放大泵，当压力值达到100mpa后恒压10分钟内，无液体渗漏即可进行下一步；
20.s3、配制匀浆液，超声混匀，拧开入口压帽，取下入口接头，将匀浆液倒入匀浆罐体中，使液面离匀浆罐体的上端面1
‑
2mm；
21.s4、将入口接头通过入口压帽拧紧密封，打开气源开关，启动气动放大泵，使气动
放大泵的压力值达到装填压力，进行装填；
22.s5、待装填结束后，系统压力降至零后静置5
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10min，卸下装填完成的色谱柱，做好标识。
23.本发明的有益效果为：
24.1.本发明的高压匀浆罐，通过在入口接头内部设置花洒，花洒一端为加压液体入口，另一端设置圆周均匀分布的圆孔；当加压液体通过花洒后，改变流体运动的方向，大大降低气动放大泵启动瞬间对匀浆罐内部液体的冲击，使得匀浆罐内部的压力梯度分布由进液端到出液端更加均匀，柱效相对标准偏差小于5％，重复性非常好，可用于反相c18色谱柱的连续装填。
25.2.本发明通过在花洒底部设置“一”字形的凹槽，当入口接头拧紧后花洒底部探入到匀浆罐体内部，在匀浆液倒入匀浆罐体时，匀浆液上方留有1
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2mm高度的空间，拧紧入口压帽时，匀浆液内的气泡上升至匀浆液上表面，气泡触碰花洒破裂，进而排除多余气泡。
26.3.本发明将匀浆罐的进液端和出液端均采用分体式设计，入口压帽与匀浆罐体螺纹连接，入口压帽扣压入口接头使入口接头与匀浆罐体密封连接；出口压帽与匀浆罐体螺纹连接，出口压帽扣压出口接头使出口接头与匀浆罐体密封连接；在安装入口压帽和出口压帽使，入口接头与匀浆罐体之间的密封圈以及出口接头与匀浆罐体之间的密封圈，相对于匀浆罐体均不发生相对运动，减少密封圈的磨损，大大提高了密封效果，密封压力可达100mpa，而且密封件寿命大大延长，更换也非常方便。
27.4.本发明在色谱柱接头与出口接头之间设置便于更换的密封环，提高密封性能，而且色谱柱接头与出口接头之间通过螺纹连接，对于易损坏的密封环来说，便于安装与拆卸。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图。
29.图2为所述花洒的轴测图。
30.图3为所述花洒的主视图。
31.图4为所述花洒在图3中a
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a方向的剖视图。
32.图5为使用本发明提供的高压匀浆罐的实验效果图。
33.图中，1、入口接头，2、花洒，3、入口压帽，4、匀浆罐体，5、出口压帽，6、出口接头，7、密封环，8、色谱柱接头。
具体实施方式
34.下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本发明的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.如图1
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4所示，本发明提供一种液相色谱柱装填用高压匀浆罐，包括匀浆罐体4，所
述匀浆罐体是圆柱形结构，内部设置用于装填匀浆液的中空腔体；所述匀浆罐体4的一端为进液端，所述匀浆罐体4的另一端为出液端，所述匀浆罐体4的两端均设置外螺纹；所述进液端处设置所述入口接头1，所述入口接头1内设置用于进液的通孔，所述匀浆罐体4的进液端螺纹连接入口压帽3，所述入口压帽3扣压所述入口接头1，所述入口接头1与所述匀浆罐体4之间设置环形密封圈；所述入口接头1的内部设置圆柱形的花洒2，所述入口接头1与所述花洒2螺纹连接，所述花洒2向下延伸至所述匀浆罐体4内部，所述花洒2的上端面开口，所述开口向所述花洒2内部轴向延伸且不贯穿，所述花洒2的底部沿所述花洒2的径向设置四个圆孔，四个圆孔沿所述花洒的圆周均匀分布，所述圆孔与所述开口连通；匀浆液可从所述入口接头1进入所述开口，然后从所述圆孔处进入所述匀浆罐体4中。
36.进一步地，所述入口压帽3的内表面设置环形的入口凸起；所述入口接头1的外表面设置环形的入口轴肩，所述入口压帽3与所述匀浆罐体4螺纹连接时，所述入口凸起下压所述入口轴肩使所述入口接头1与所述匀浆罐体4密封连接。
37.进一步地，所述花洒2在所述圆孔下方的部分的直径大于所述圆孔处部分的直径，所述花洒的下端面设置“一”字型凹槽。
38.进一步地，所述出液端处设置出口接头6，所述出口接头6与所述匀浆罐体4之间设置环形密封圈；所述出口接头6内设置用于出液的通孔，所述匀浆罐体4的出液端螺纹连接出口压帽5，所述出口压帽5的内表面设置环形的出口凸起；所述出口接头6的外表面设置环形的出口轴肩，所述出口压帽5与所述匀浆罐体4螺纹连接时，所述出口凸起下压所述出口轴肩使所述出口接头6与所述匀浆罐体4密封连接。
39.更进一步地，所述出口接头6的下端外表面设置螺纹，所述出口接头6的下端内部设置环形凹槽，所述出口接头6螺纹连接所述色谱柱接头8，所述出口接头6与所述色谱柱接头8之间设置密封环7，所述密封环7嵌入所述环形凹槽内并于所述出口接头6螺纹连接。
40.更进一步地，所述出口接头6的通孔上部分为圆锥面，所述圆锥面的大口直径与所述匀浆罐体4的内径一致；所述出口接头6的通孔下部分为圆柱面，所述圆柱面的直径与用于装填的色谱柱的内径一致。
41.更进一步地，所述圆锥面的锥度为45
°
；当匀浆液通过所述出口接头6进入色谱柱时，匀浆液通过的截面直径逐渐平稳的减小为色谱柱的直径，减小了出液端结构对匀浆液的冲击。
42.进一步地，所述匀浆罐体4的内径与用于装填的色谱柱内径的比值为6:1。
43.本发明还提供了一种使用上述高压匀浆罐的液相色谱柱装填方法，包括以下步骤：
44.s1、入口接头1通过高压管路与气动放大泵相连接，所述色谱柱接头8连接用于装填的色谱柱，色谱柱的出口连接废液桶；
45.s2、测试验证整个系统的密封性，启动气动方法泵，当压力值达到100mpa后恒压10分钟内，无液体渗漏即可进行下一步；
46.s3、配制匀浆液，将匀浆液超声混匀，拧开入口压帽3，取下入口接头1，将匀浆液倒入匀浆罐体4中，使液面离匀浆罐体4的上端面2mm；
47.s4、将入口接头1通过入口压帽3拧紧密封，打开气源开关，启动气动放大泵，使气动放大泵的压力值达到装填压力，进行装填；
48.s5、待装填结束后，系统压力降至零后静置8min，卸下装填完成的色谱柱，做好标识。
49.本发明的高压匀浆罐，通过在入口接头内部设置花洒，改变流体运动的方向，大大降低气动放大泵启动瞬间对匀浆罐内部液体的冲击，使得匀浆罐内部的压力梯度分布由进液端到出液端更加均匀，连续装填c18硅胶色谱柱的柱效的相对标准偏差小于5％，重复性非常好。
50.为测试本发明提供高压匀浆罐的装填效果，进行下述实验：
51.色谱条件：
52.色谱柱：c18液相色谱柱，内径4.6mm，长度25cm。
53.流动相：粒径5um
54.检测温度：30℃
55.流速：1ml/min
56.按照上述步骤装填30次，检测结果如图5所示，柱效的相对标准偏差小于5％，重复性非常好。
57.以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。