专利名称：超临界流体色谱仪(SFC)以及用于其中的液态CO<sub>2</sub>恒温装置的制作方法
技术领域：
本发明属于分析仪器及生化、医药等产品的制备领域，是一种超临界流体高效液相色谱分离装置。
背景技术：
超临界流体色谱(SFC)是以超临界流体为流动相的色谱法。超临界流体既具有接近气体的粘度和高扩散系数，约为液体的10 100倍，又具有接近液体的高密度和强溶解能力，因此SFC兼备气相色谱(GC)和高效液相色谱(HPLC)两者的优点。SFC所用色谱固定相与液相色谱类似，流动相一般为二氧化碳和有机溶剂(甲醇等)的混合物。它不但能分离GC难分离的热不稳定、高相对分子质量、强极性或非挥发性化合物，而且也能分离HPLC难以分离的高相对分子质量化合物。另外超临界流体色谱具有扩散速度更快、线速度更高、复平衡速度更快、更高的通量、粘度更低、压力降小、流速高、可实现多柱序列分离等优点而 可以广泛地应用，尤其是其所用的超临界流体一般为二氧化碳，与传统液相比较，产生的废弃有机溶剂少，污染小，所以该仪器有广阔的应用前景。超临界流体色谱仪在流体输送过程中，流体的状态有一些变化。比如流体为CO2时，CO2输出要低于储液罐中的压力，到室温下CO2会气化，这样高压CO2柱塞泵在输液时流速会不稳定。由于CO2的临界点温度为30. 98°C，临界点的压力为7. 377MPa，CO2从储液罐中出来通过减压阀的压力一般设定为5MPA，二氧化碳要维持在液态，其温度则必须维持在5°C恒温，温度过大，CO2就气化，会影响泵的流速和系统检测的稳定性。因此如何将CO2泵前的温度维持在5°C恒温，使CO2保持在液态的状态，是设备要解决的难题。而现有的恒温装置，采用管壳式结构，其传热效率低，产生的温差大，使泵的流速不稳定。板式换热器是液-液、液-汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。半导体致冷是从50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生帕尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方式。目前板式换热器和半导体制冷被广泛应用于各种制冷和加热等装置中，具有显著的应用价值。本发明利用二者的优点，将其应用于超临界流体色谱仪中，成功解决了维持流体温度恒定的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种超临界流体色谱仪，利用该色谱仪可以广泛地应用于生化等物质的分离纯化，以及用于该仪器中的在液态CO2输送泵与流体储存罐之间的一个板式换热器和液态CO2输送泵头上安装的由半导体片制作的恒温箱。为了实现上述目的，本发明提供一种用于生化等产品分离的仪器，工作时流体由储存罐经过板式换热器，导入液态CO2输送泵中，与改性剂混合后，流经自动进样器，当样品通过进样器注入色谱柱后，进入色谱柱中分析样品，经检测器检测后收集样品中的各个组分。其中背压控制器控制整个系统的压力。本发明涉及一种温度控制器一板式换热器来控制流体进入液态CO2输送泵之前的温度。本发明的波纹板片换热器包括密封圈、上挡板、下挡板和夹在其中的换热板片；换热板片由多个排列组成，其上分布有凸起状波纹，和相邻的换热板片间形成换热通道，保证高承压和高换热效率。为增大对数平均温差和传热系数，采用冷、热媒逆流布置。热媒介均匀的进入换热板，在其中流动并换热。冷媒介进入后均匀的分配到各个含有热媒介的换热板之间的换热板中，与热媒进行换热，并流出设备。此外本发明涉及一种恒温箱，该恒温箱由半导体制冷片和散热器组成，当流体流经液态CO2输送泵泵头时，利用半导体的制冷和散热器的散热作用保持温度的恒定。
图I为本发明中超临界流体色谱分离设备的整体的结构示意图如图所示1、0)2储罐2、减压阀3、压力表4、板式换热器5、改性剂泵6、液态CO2输送泵7、混合器8、自动进样器9、色谱柱及柱温箱10、检测器11、背压器12、收集器。图2为本发明的液态CO2输送泵的正视图如图所示1、板式换热器2、温控器3、液态0)2输送泵控制面板4、液态0)2输送泵泵头图3为本发明的板式换热器的结构图如图所示1、密封圈2、上挡板3、换热板片4、下挡板图4为本发明中液态CO2输送泵泵头的半导体恒温箱俯视剖面图如图所示5、高压CO2泵头恒温箱6、半导体制冷片7、散热器图5为半导体制冷片的结构图如图所示I、冷端2、P型半导体3、N型半导体4、热端
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。结合附图I说明本发明的实施方式。首先，
了用于本发明的超临界流体色谱设备。其主要包括作为供气装置的CO2储罐I ;调节气体压力的减压阀2 ;压力表3 ；用于维持CO2温度的恒温装置板式换热器4 ;用于输送有机溶剂的改性剂泵5 ;用于输送超临界流体的液态CO2输送泵6 ;用于将超临界流体和溶剂混合的混合器7 ;用于将样品注入流动相中作的自动进样器8 ;用于分离注入样品中所需物质的色谱柱及柱温箱9 ;用于检测通过色谱柱的流动相中的物质的检测器10 ;作为压力调节装置的背压器11 ;用于储存经过超临界流体分离的液体的收集器12。所述CO2储罐I、减压阀2、压力表3、板式换热器4、液态CO2输送泵6、混合器7、自动进样器8、色谱柱及恒温箱9、检测器10以及背压器11通过管道顺序连接。改性剂泵5通过管道与液态CO2输送泵6并联。在该实施方案中尚有一些外置装置应该加入到装置的合适位置，尽管其未表不出。CO2从储罐中释放出来经过减压阀2和压力表3到达板式换热器4，在此处保持液体状态，液态CO2输送泵6的泵头上连接有半导体制冷片，使CO2达到超临界流体状态，与改性剂泵5输送的有机溶剂在混合器7混合成混合的超临界流体，将从自动进样器8中注入的样品输送到色谱柱9上，并将样品中的各种物质根据其通过色谱柱的途径而分离。通过了色谱柱的移动相中的物质由检测器10检测，根据检测结果运用收集器12收集。通过了检测器的移动相被输送到背压阀11，移动相通过背压阀后其压力降低。在该实施方案中，使用了板式换热器装置，包括密封圈I、上挡板2、下挡板4和夹在其中的换热板片3 ;换热板片由多个排列组成，其上分布有凸起状波纹，和相邻的换热板片间形成换热通道，保证高承压和高换热效率。采用冷、热媒逆流布置，冷热交换是通过斜对角进，斜对角出。热媒介均匀的进入换热板，在其中流动并换热。冷媒介进入后均匀的分配到各个含有热媒介的换热板之间的换热板中，与热媒进行换热，并流出设备。换热板片每层有密封圈，既保证两种温度的介质，能够在交错层中通过，又保证了两种介质不相互溶解。 此外，在该实施方案中，使用了半导体制冷片装置。N. P型半导体通过金属导流片链接，当电流由N型半导体3通过P型半导体2时，电场使N型半导体中的电子和P型半导体中的空穴反向流动，他们产生的能量来自晶格的热能，于是在导流片(冷端I)上吸热，而在另一端(热端4)放热，产生温差。然后热端4的高于芯片的热量通过散热片散发掉。上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种超临界流体色谱仪器，由液化流体罐、波纹板片换热器、液态CO2输送泵、改性剂输送泵、混合器、自动进样器、检测器、自动背压调节器、压力传感器、组分收集器等组成。其特征在于液态CO2输送泵与液化流体罐之间有个波纹板片换热器，以保证液态流体从其储存罐导出时处于临界温度，同时液态CO2输送泵泵头设有恒温箱，同样保证流体的临界温度，该恒温箱由半导体片制作。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述的液态CO2输送泵和液态流体罐之间有个换热器，该换热器是一种板式换热器。
3.根据权利要求I所述的方法，其中所述的液态CO2输送泵头恒温箱是半导体材料做成。由半导体制冷片和散热器组成。
全文摘要
一种超临界流体色谱仪器，由液化流体罐、波纹板片换热器、液态CO2输送泵、改性剂输送泵、混合器、自动进样器、检测器、自动背压调节器、压力传感器、组分收集器等组成。工作时，液态流体经过波纹板式换热器导入液态CO2输送泵中，经混合器与改性剂输送泵输出的改性剂混合，然后流经自动进样器，进入色谱柱中对样品进行洗脱，样品各组分经检测器检测后收集。超临界流体的临界状态的压力由背压控制器控制。另外提供了用于该方法中恒温冷却系统即波纹板片换热器和由半导体片制作的液态CO2输送泵头恒温箱。
文档编号G01N30/02GK102879483SQ20111019467
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者张大兵, 严忠, 郁万中, 王亚辉, 李枝玲, 居延娟 申请人:江苏汉邦科技有限公司