层析柱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种层析柱，其具有至少一个组件，所述至少一个组件包括与流量分配器粘结性地附着的背衬板，本发明还公开了制造和使用层析柱的方法。
【专利说明】层析柱
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种层析柱，其具有至少一个组件，所述至少一个组件包括与流量分 配器粘结性地附着的背衬板。
【背景技术】
[0002] 层析柱用在多种工艺中，以净化液体和/或将物质与液体分离。例如，层析柱可以 用于工业过程，以净化过程液体和/或将关注的一种或多种物质与液体分离。典型的应用 包括精细化学品和/或药物的制备性净化。
[0003] 然而，需要改进的层析柱。
【发明内容】
[0004] 本发明的实施例提供一种层析柱，其包括：(a)管，其具有第一端部和第二端部以 及中空内部；(b)第一端部组件和第二端部组件，每个组件都能够安装在管的相应端部处， 以封闭管并在管中限定用于层析介质的空间，其中至少一个组件包括流量分配器和背衬 板；（i)流量分配器包括面向管的内部的第一表面和背离管的内部的第二表面、穿过流量 分配器的第一和第二表面的流量分配器通孔以及与流量分配器通孔流体连通的多个流体 通道；（ii)背衬板包括第一表面和第二表面以及穿过背衬板的第一和第二表面的背衬板 通孔，背衬板的第一表面面向流量分配器的第二表面，其中背衬板通孔与流量分配器通孔 流体连通；其中背衬板粘结性地附着到流量分配器。
【专利附图】
【附图说明】
[0005] 图1示出了根据本发明实施例的直立的代表性的层析柱，其包括第一和第二端部 组件，其中端部组件每个都包括粘结性地附着到流量分配器的背衬板。
[0006] 图2示出了用于图1所示的柱中的端部组件中的背衬板的俯视图和仰视图。在图 示实施例中，图2A'和2B'是固定背衬板，图2A"和2B"是可调节背衬板。
[0007] 图3示出了用于图1所示的柱中的端部组件中的流量分配器的俯视图和仰视图。 在图示实施例中，图3A'和3B'是固定流量分配器，图3A"和3B"是可调节流量分配器。
【具体实施方式】
[0008] 有利地，与某些常规层析柱相比，根据本发明，可以减少或消除污染物流体进入到 柱中，在所述常规层析柱中，流量分配器利用多个螺栓连接到背衬板，这可能允许污染物流 体经由绕螺钉开口、螺纹和/或流量分配器和背衬板之间的间隙而进入层析柱，在本发明 中，在没有螺栓的情况下，或者在螺栓数量减少的情况下，流量分配器粘结性地附着到背衬 板。这个优点是尤其期望的，原因是常规的柱的操作者可能不能够确定是否存在污染物。
[0009] 在另一个优点中，虽然本发明可以用于例如钢背衬板，但是也可以使用非金属材 料（例如塑料材料，如下更详细地描述的），非金属材料可以极大地降低端部组件的重量。
[0010] 本发明的实施例适于广泛用于各种层析柱，例如可调节的或固定的床高柱，其包 括至少一个端部组件，端部组件包括背衬板和流量分配器。
[0011] 提供粘合剂附着的多种材料适用于本发明，包括可商购获得的提供粘合剂附着的 产品。诸如丙烯酸树脂（例如2部分丙烯酸树脂）、丙烯酸树脂基粘合剂和附着膜/环氧 树脂粘合剂的粘合剂是尤其合适的。合适的可商购获得的产品包括但不限于DP-8005(3M Scotch Weld(3M 结构胶公司））、L0CTITE 406 和 L0CTITE 3038 (Henkel Corporation(汉 高公司））；2050(Permabond(胶水公司））以及粘合剂膜（Collano Adhesives(Collano 粘 合剂公司））。
[0012] 流量分配器和背衬板可以由相同的或不同的材料制成。例如，其中一个可以由金 属（例如钢）制成，另一个可以由塑料（包括复合塑料和/或强化塑料）制成。作为另外 一种选择，流量分配器和背衬板均可以由金属制成（例如均由相同的金属或不同的金属制 成），或者均可以由塑料制成（例如均由相同的塑料或不同的塑料制成，或者一个可以由强 化塑料制成，另一个由不同种类的塑料制成）。合适的流量分配器和背衬板可以如本领域中 已知的方式进行制备。
[0013] 本发明的实施例提供一种层析柱，其包括：(a)管，其具有第一端部和第二端部以 及中空内部；(b)第一端部组件和第二端部组件，每个组件都能够安装在管的相应端部处， 以封闭管并在管中限定用于层析介质的空间，其中至少一个组件包括流量分配器和背衬 板；（i)流量分配器包括面向管的内部的第一表面和背离管的内部的第二表面、穿过流量 分配器的第一和第二表面的流量分配器通孔以及与流量分配器通孔流体连通的多个流体 通道；（ii)背衬板包括第一表面和第二表面以及穿过背衬板的第一和第二表面的背衬板 通孔，背衬板的第一表面面向流量分配器的第二表面，其中背衬板通孔与流量分配器通孔 流体连通；其中背衬板粘结性地附着到流量分配器。
[0014] 在层析柱的典型实施例中，每个端部组件还包括与流量分配器的第一表面附接的 床支撑件，其中床支撑件包括流体流动开口，并且流量分配器的多个流体通道与流量分配 器通孔和床支撑件的流体流动开口流体连通。
[0015] 以下将更详细地描述本发明的各个组成部分，其中相似的部件具有相似的附图标 记。
[0016] 图1示出了根据本发明的示例性层析柱，图2和3示出了示例性背衬板和示例性 流量分配器。
[0017] 在图1中，图示的层析柱100包括圆柱形柱管1(通常由诸如不锈钢或丙烯酸树脂 的强惰性材料制成），该圆柱形柱管限定了用于接纳层析介质的腔体，将在一个端部处的基 部端部组件（或第一组件）5与在另一个端部处的顶部端部组件（或第二组件）6分隔开。 图示的柱还具有凸缘200和201，并且通过一组腿部51支撑在地面上。如果需要，腿部还可 以包括轮，和/或腿部可以提供柱的可调节的高度和/或水平。在图示实施例中，顶部端部 组件是可调节的，并且基部端部是固定的，但是本发明并不限于此。作为另外一种选择或除 此之外，柱管可以相对于任一个或两个端部组件而运动，例如，如美国专利7, 604, 747中所 公开的。
[0018] 图示的基部端部组件5包括流量分配器500 (在图3A'和3B'中更详细地示出）、床 支撑件515 (在流量分配器的第一表面上，如下所述，并且如图1所示）以及背衬板520 (在 图2A'和2B'中更详细地示出）；流量分配器500包括：第一表面501，其面向管的内部，第一 表面还包括多个流体通道505 ;第二表面502,其背离管的内部；以及流量分配器通孔503， 其穿过流量分配器的第一和第二表面（通常，通孔居中地布置）。与流量分配器的第一表面 501附接的床支撑件515 (合适的支撑件是可商购获得的，并且是本领域中已知的）包括多 个流体流动开口，流量分配器的多个流体通道505与流量分配器通孔503和床支撑件515 的流体流动开口流体连通。图示的背衬板520包括第一表面521和第二表面522以及穿过 背衬板的第一和第二表面的背衬板通孔523 (通常，通孔居中地布置），背衬板的第一表面 面向流量分配器的第二表面，其中背衬板通孔523与流量分配器通孔503流体连通；其中背 衬板粘结性地附着到流量分配器。
[0019] 多端口入口阀55通过底部组件5中的通孔503和523而与管的内部连通，以便能 够进行层析介质的装入和取出，以及处理中的洗脱液的去除或收集。在图示实施例中，入口 阀55包括流动相端口 510、浆料入口端口 511和浆料废弃物端口 512。
[0020] 类似地，图示的顶部端部组件6包括流量分配器600 (在图3A"和3B"中更详细地 示出）、床支撑件615 (在流量分配器的第一表面上，如下所述，并且如图1所示）以及背衬 板620 (在图2A"和2B"中更详细地示出）；流量分配器600包括：第一表面601，其面向管 的内部，第一表面还包括多个流体通道605 ;第二表面602,其背离管的内部；以及流量分配 器通孔603,其穿过流量分配器的第一和第二表面（通常，通孔居中地布置）。与流量分配 器的第一表面601附接的床支撑件615 (合适的支撑件是可商购获得的，并且是本领域中已 知的）包括多个流体流动开口，流量分配器的多个流体通道605与流量分配器通孔603和 床支撑件615的流体流动开口流体连通。图示的背衬板620包括第一表面621和第二表面 622以及穿过背衬板的第一和第二表面的背衬板通孔623 (通常，通孔居中地布置），背衬板 的第一表面面向流量分配器的第二表面，其中背衬板通孔623与流量分配器通孔603流体 连通；其中背衬板粘结性地附着到流量分配器。
[0021] 多端口入口阀66通过顶部组件6中的通孔603和623而与管的内部连通，以便能 够进行层析介质的装入和取出，以及处理中的洗脱液的去除或收集。在图示实施例中，入口 阀66包括流动相端口 610、浆料入口端口 611和浆料废弃物端口 612。
[0022] 根据图示实施例，在操作模式中，顶部端部组件6能够在管的腔体中运动，例如以 挤压或压缩层析介质床（未示出），该层析介质床用来实现柱中的关注材料的层析分离。
[0023] 根据本发明，可以利用向下或向上流动来执行层析分离。例如，在向上流动中，含 有待分离的材料的液体可以被引入穿过入口阀55,并且向上流动穿过介质床，以便经由入 口阀66而被收集在柱的顶部处。在向下流动中，含有待分离的材料的液体可以被引入穿过 入口阀66,并且向下流动穿过介质床，以便经由入口阀55而被收集在柱的底部处。
[0024] 在图示实施例中，一个端部组件示出为流量分配器在没有单独的紧固件的情况下 粘结性地附着到背衬板，另一个端部组件示出为流量分配器粘结性地附着到背衬板并且具 有少许紧固件，从而没有或者数量减少的穿过流量分配器和/或背衬板中的开口的紧固件 将流量分配器和背衬板附着在一起。从而，与可商购获得的柱相比，减少了污染物流体经由 绕螺钉开口、螺纹和/或流量分配器和背衬板之间的间隙进入柱的机会。
[0025] 以下的实例进一步示出了本发明，但是这些实例当然不应当被理解为以任何方式 限制本发明的范围。
[0026] 例子 I
[0027] 该例子示范了根据本发明实施例，背衬板粘结性地附着到流量分配器。该例子另 外示出了可以利用复合强化塑料背衬板而不是不锈钢背衬板来制备柱，从而可以制备重量 减小的柱。
[0028] 获得商标RESOLUTE (Pall Corporation (Pali公司），纽约华盛顿港）的可商购获 得的层析柱，并且将不锈钢凸缘和背衬板替换为纤维强化塑料部件材料（参考图1，对应于 200和201 (凸缘）以及520和620 (背衬板）的纤维强化部件）。床支撑件是可商购获得 的P0REMET钢板型网状物（G. Β0ΡΡ，and Co.，AG (G. BOPP公司），瑞士苏黎世）。
[0029] 获得两个聚丙烯流量分配器板（500和600)以及两个纤维强化塑料（也被称为玻 璃强化塑料）背衬板。
[0030] 获得粘合剂膜（Collano Adhesives AG(Collano粘合剂公司），瑞士）。该膜被放 置在聚丙烯分配器板的第二表面（502、602)上，该膜被加热，并且向加热的膜施加压力。
[0031] 与硬化剂混合的环氧树脂施加到膜的自由表面（膜的不附着到分配器板上的表 面）。纤维强化塑料背衬板被放置在树脂上，并且允许树脂进行固化。
[0032] 在流量分配器板已经附着到相应的背衬板的情况下，层析柱再次组装并连接到 压力测试台。其经受利用水的流体静压试验。柱的内部压力稳步上升到4. 2巴的最大容 许压力（MAP)。内部压力再次上升，直到其到达6.0巴的柱测试压力。该压力在容器中 被锁定，并且监测60分钟的时间段。在压力换能器上记录该内部压力，迹线印刷并附属 到测试报告上，并且署名。由 Notified Body under the European Pressure Equipment Directive (PED97/23/EC)(欧洲压力设备管理局下的验证机构）见证了该测试。
[0033] 例子 2
[0034] 该例子示范了利用多种粘合剂将两种聚丙烯基质材料（代表分配器板和流量分 配器）粘结性地附着的结果。对于每种粘合剂，测试10个样本，以确定拉伸测试强度。根 据制造者的针对每种粘合剂的指南，施加粘合剂，并且使粘合剂固化。利用校准的测试 设备（Lloyds EX50K、测力传感器50KN和数字游标尺），在室温和一般大气湿度下，根据 BSEN2243-1实施测试。剪切强度测量为MPa，最大负荷测量为kN，并且记录破坏模式（剪切 (附着分离）或附着拉伸破坏（附着强度比这些材料大））。测试速度为l〇mm/min。
[0035] 使用以下的粘合剂：DP-8005 (3M Scotch Weld ;2 部分），L0CTITE 3038,和 L0CTITE 406 (利用 L0CTITE 770 底胶）（Henkel Corporation ;3038 = 2 部分；406 = 1 部 分加底胶）；2050(Permabond;l 部分加 POP 底胶）以及 PP/PPA 膜（Collano Adhesives;膜 加上2部分环氧树脂粘合剂）。
[0036] 结果如下：
[0037]
【权利要求】
1. 一种层析柱，其包括 (a) 管，所述管具有第一端部和第二端部以及中空内部； (b) 第一端部组件和第二端部组件，每个端部组件都能够安装在所述管的相应端部处， 以封闭所述管并在所述管中限定用于层析介质的空间，其中至少一个端部组件包括流量分 配器和背衬板； (i) 所述流量分配器包括面向所述管的内部的第一表面和背离所述管的内部的第二表 面、穿过所述流量分配器的第一表面和第二表面的流量分配器通孔以及与所述流量分配器 通孔流体连通的多个流体通道； (ii) 所述背衬板包括第一表面和第二表面以及穿过所述背衬板的第一表面和第二表 面的背衬板通孔，所述背衬板的第一表面面向所述流量分配器的第二表面，其中所述背衬 板通孔与所述流量分配器通孔流体连通； 其中所述背衬板粘结性地附着到所述流量分配器。
2. 根据权利要求1所述的层析柱，其包括在所述背衬板的第一表面与所述流量分配 器的第二表面之间提供粘合剂附着的丙烯酸树脂、氰基丙烯酸酯或附着膜/环氧树脂粘合 剂。
3. 根据权利要求1或2所述的层析柱，其包括在所述背衬板的第一表面与所述流量分 配器的第二表面之间粘结性地附着的膜。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的层析柱，其包括塑料流量分配器和/或塑料背衬 板。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的层析柱，其包括塑料复合材料流量分配器和/或 塑料复合材料背衬板。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的层析柱，其包括金属流量分配器和/或金属背衬 板。
【文档编号】B01D15/22GK104338345SQ201410380351
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2013年8月7日
【发明者】N·J·沃克, D·A·霍顿 申请人:帕尔公司