本发明涉及色谱技术领域，具体涉及一种用于液相色谱的多通路平行分割环色谱柱。
背景技术：
液相色谱技术是一种高效的分离纯化技术，该技术已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术。液相色谱仪由输液泵、色谱柱、进样器、检测器等部分组成。其中，色谱柱是液相色谱的核心部分，也是多年来研究色谱技术的核心问题。目标物质是在色谱柱中实现分离，因而色谱柱的性能会影响色谱的分离效率。
色谱柱径向不均性导致色谱峰的拖尾和柱效的损失，这被描述为“壁效应”。farkas通过使用光纤和柱上局部荧光检测观察到，在浆液填充柱中，流动相的线性速度在近壁区域比在中心区域低约2-8％。局部流速和局部柱效的径向分布呈抛物线形。此外，较高程度的填充不均性会增大样品条带的轴向宽度，降低色谱柱的柱效。研究表明，随着色谱柱效率的提高，色谱柱径向不均性的影响增大。因此，填充不均性大大降低了色谱柱的效率，特别是在高性能色谱柱上。根据前研究人员通过实验观察到的柱子中流动相的速度变化可知柱效的损失范围在10-50％左右。而这种径向不均性造成的柱效损失是普遍存在并难以修正的。
许多研究表明，液相色谱的色谱柱结构可以影响径向不均性的程度。knox提出了“无限柱”的概念，采用中心点进样，将样品注入大直径色谱柱中，，在这种情况下，假定样品条带不会到达近壁区域，以期提高柱效。然而，“无限柱”的概念在理论上是可行的，但在实际操作过程中无法实现。近年来，又有学者提出了主动流技术，它包含两种新的色谱柱设计：平行分割流(psf)色谱柱和平推流(cf)色谱柱(也包含psf)。该技术的核心设计是包含有环形筛板和与之相对应的连接配件的分割柱装置。环形筛板由一个不透水的peek圆环将其分割为独立的互不相连的两部分：中间部分和外周部分，这两部分都是透水的。因此，当将此装置放置于色谱柱中时，就可以实现色谱柱洗脱条带的中心部分和近壁部分的分离。当将该设计分别放置于色谱柱的入口端和出口端时，就可以获得两种不同类型的应用概念，分别称为平推流和平行分割流。并且可以很容易的调整分割比(中心区流量：近壁区流流量)。研究者们通过更多的分离实验进一步研究了psf技术研究表明，在一定程度下，平行分割流可以有效的减小不均性，提高柱效。但随着柱长的增加，平行分割流对柱效的提升会相对下降。同时，由于液相色谱柱中心区域的流速高和分辨率高，平行分割流色谱只关注色谱柱内的中心部分，而忽略外周部分，因此平行分割流技术更适用于分析型色谱，不适用于制备色谱。
流动相在进入色谱柱后，它的流动状态会受到色谱中介质性能和介质填充情况的影响，因此，流动相的流动状态最终会影响色谱柱的整体柱效和色谱的峰型。根据这一特点可知，在色谱柱中安装一些装置是可以调节流动相流动状态的。
技术实现要素：
本发明涉及一种用于液相色谱的多通路平行分割环色谱柱。传统色谱柱中由于壁效应的存在，导致流动相的流动在柱中的分布呈中心最快，越靠近柱壁越慢的状态，故在二维平面上认为流动相流动速度的分布呈正态分布，而由此得到的色谱出峰图也近似正态分布，即最先和最后流出柱子的样品浓度低，中间流出的样品浓度高。因此，通过在传统液相色谱柱内底部加装一组形态近似于正态分布的结构，会对色谱柱内流动相的流动状态产生影响，可根据实际情况调整这种结构的尺寸比例和配置，包括该结构中各部件数量，尺寸和间距等。该结构的存在使流动相的流动阻力沿色谱柱外层区域向色谱柱中心区域的方向逐步增加，可以改变色谱柱内中心区域流速比外层区域流速快的现象，改善液相色谱柱出口区域流动相的流动状态，提高色谱柱的整体柱效。多通路平行分割环色谱柱也可适用大尺寸色谱柱升级换代，在相同截面积下，可以让大尺寸色谱柱不仅具有大尺寸色谱柱(制备型)的通量，而且具有小尺寸色谱柱(分析型)的分离精度。经过实验和计算模拟发现，多通路平行分割环色谱柱可以减小色谱峰的峰宽，显著增加理论塔板数，有效地提升色谱柱的柱效。
多通路平行分割环色谱柱的主要结构是由色谱柱管、筛板和复合构架组成，复合构架安装在色谱柱内底部筛板上方，复合构架由柱芯、内管和用于固定柱芯和内管的底座构成。多通路就是由内管分割所得到的n个平行的通路，一般定义通路数为内管数加1。复合构架中的柱芯或内管按照同轴的方式可分别安装在一个具有相应尺寸分布的具有同轴固定扣的底座上，底座主要特征是镂空同心，如“十字”型，“丫字”型等，不仅可以稳定置于筛板上固定柱芯和内管，而且不会阻碍流动相的通过。底座的尺寸与色谱柱内直径尺寸相匹配，底座的高度为色谱柱管高度的0.005-0.02。不同尺寸的柱芯或内管至少需要相应的三个固定扣来固定。固定扣对于内管只需要从内管的外壁或内壁进行单面的固定，这样的结构更简易，占用的柱内体积更小，也就是固定扣的尺寸可以与相应的内管外径或内径一致；而固定柱芯的固定扣尺寸与相应柱芯的直径一致。固定扣的高度可以根据柱芯和内管的高度进行调整，以使固定扣对柱芯和内管的固定更加牢固。当然固定扣的高度越高，对柱芯和内管的固定越牢固，但过高会占据较大的柱内体积，影响流动相的流动，固定扣的高度与柱芯或内管高度的比例可以设定在0.05-0.2之间。柱芯和内管可以单独或组合安装在底座上，柱芯或内管的单独安装也会起到提升整体柱效的作用。底座上的柱芯和内管也可以自由拆卸，装卸操作灵活，由于柱芯和内管不是固定在筛板上故不会对筛板的性能产生影响。复合构架的材质为包括但不限于不锈钢，有机玻璃，聚四氟乙烯等无特异性吸附的材料。
柱芯是圆柱体，内管是圆管状结构，位于中心的柱芯高度比所有内管高度高，内管是非等高的，外层区域的内管高度比中心区域的内管高度低，从外向内逐渐升高，其比例是非线性，柱芯和内管的高度近似“正态分布”。同时柱芯和内管相对应的固定扣高度也近似“正态分布”。柱芯或内管的高度不超过色谱柱长的三分之一，内管高度与柱芯高度的比例范围为0.05-0.95，不同直径的同轴内管的高度不一样。内管的数量大于等于1，与其所适用液相色谱柱管的直径尺寸相匹配，色谱柱管直径越大，则可配置的内管数越多。不同内管的直径尺寸不同，靠近色谱柱管内壁的内管比靠近柱芯的内管直径大。同轴安装的各内管之间的间距可以相同或不相同，安装间距可以由柱中心到柱管内壁方向逐渐增大，即靠近柱芯的内管安装密度要比靠近色谱柱管内壁的安装密度大，也可以由柱中心到柱管内壁方向逐渐减小，即靠近柱芯的内管安装密度要比靠近色谱柱管内壁的安装密度小。柱芯的直径为色谱柱管内径的0.05-0.30，内管的厚度为0.2-3.0mm。可以根据色谱柱管的尺寸和分离精度等要求，调整柱芯尺寸、内管尺寸、内管数量以及同轴安装的内管间距，以获得具有最佳出峰效果的多通路平行分割环色谱柱。
具有“十字”型底座的复合构架示意图以及“十字”型底座和“丫字”型底座的俯视图如附图1、2所示。附图1中，固定扣是从各个内管的外壁一侧对其进行固定的，固定扣的高度为相应柱芯或内管高度的0.1，底座的高度1.5mm是色谱柱管高度的0.005。柱芯和内管的尺寸与实例1中所述一致。附图2中的两个底座上的固定扣的尺寸设计也是和各个内管外径一致的。
附图说明
图1.本发明具有“十字”型底座的复合构架示意图。
图2.本发明“十字”型底座和“丫字”型底座的俯视图。
图3.多通路平行分割环色谱柱与传统色谱柱的色谱图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于液相色谱的多通路平行分割环色谱柱。通过在传统液相色谱柱内底部加装一组结构，使流动相的流动阻力沿色谱柱外层区域向色谱柱中心区域的方向逐步增加，可以改变色谱柱内中心区域流速比外层区域流速快的现象，改善液相色谱柱出口区域流动相的流动状态，从而调节色谱峰型，并提高色谱柱的整体柱效。实例详细说明如下：
实例1：
三通路平行分割环色谱柱主要是由：一个色谱柱外管，一个柱芯和两个内管构成，其中色谱柱外管的内径20mm，高度200mm；柱芯直径4mm，高20mm；内管1内径8mm，高度12mm，管壁厚度1mm；内管2内径14mm，高度5mm，管壁厚度1mm。如附图1所示，同轴安装的内管1和2的间距是相同的。实验结果显示，三通路平行分割环色谱柱的柱效比起传统色谱柱高74％。
实例2：
二通路平行分割环色谱柱主要是由：一个色谱柱外管，一个柱芯和一个内管构成，其中色谱柱外管的内径20mm，高度200mm；柱芯直径4mm，高20mm；内管内径12mm，高度8mm，管壁厚度1mm。实验结果显示，二通路平行分割环色谱柱的柱效比起传统色谱柱高64％。
多通路平行分割环色谱柱与传统色谱柱的色谱图如附图3所示。
实例1、2中，色谱柱中的复合构架占用了一些柱体积，保留时间略有提前。多通路平行分割环色谱柱的出峰图的拖尾因子和传统色谱柱的拖尾因子大致相等，无明显的变化，说明复合构架的加入不会使色谱峰的对称性变差。
实例1、2中所用到的色谱柱管和柱芯的尺寸相同，区别在于内管的数量不同，实例1中有两个内管，而实例2中只有一个内管。实例1、2中的多通路平行分割环色谱柱均起到了提高整体柱效并调节峰型的作用，但实例1中的色谱柱的理论塔板数更高，峰型也较好。因此，实例1和实例2的对比可以说明复合构架中的内管数量要与实际色谱柱管的直径尺寸相匹配才能达到最佳效果。
本发明虽仅由前述两个实施例来描述，但仍可变化其结构与尺寸，在不脱离本发明的精神下设计制作。前述实例1为本发明一种较合理的多通路平行分割环色谱柱结构，仅为本发明可以具体实施的结构之一，但并不以此为限。