[发明专利]可生成线性pH梯度溶液的控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于pH值控制调节系统技术领域，尤其涉及一种可生成线性pH梯度溶液的控制系统及其方法。

背景技术

传统的混合溶液pH控制系统，如图1所示，由泵1和泵2组成，可以传送流动相A（酸）和流动相B（碱）。每个泵的流速根据用户定义的方式由PLC（process logic control，程序逻辑控制器）单独控制。这样，流动相A和流动相B每分钟混合的流量3和流量4，取决于系统中泵的真实流速。因此，系统中pH传感器检测到的混合溶液的pH值是基于酸碱溶液流出泵的百分比。根据以往的文献，在图1所示的混合溶液pH控制系统中酸碱混合后会产生图2所示的一个典型的S型酸碱滴定曲线。如图2所示，当添加碱到酸中时，随着时间的推移，会使混合液从酸性pH2.2变到碱性pH13，因此会产生一个陡斜率（根据图2所示大约是18mL）。在酸碱混合过程中pH值突然大幅上升不可能出现从pH2.2到pH13的线性pH梯度，尤其是在pH6到pH12之间。因为这个酸碱滴定曲线，无论酸碱强弱，都不是线性也不可靠，所以科学家们不愿意使用上述流量控制方法得到的线性pH梯度来分离蛋白质疗法。科家们通常采用盐梯度，而不是线性pH梯度来从性质相似的杂质中分离蛋白，单克隆抗体，疫苗等。但是盐梯度是不具有选择性的，常常影响产品纯度。而如果可以克服上述S型酸碱滴定曲线，采用线性pH梯度可以提供比盐梯度更强的可控性和差异影响。因此就迫切要求能够改进传统的混合溶液pH控制系统，使之能产生线性pH梯度。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种可生成线性pH梯度溶液的控制系统及其方法，可使酸碱溶液混合后达到预先设置的pH值随时间线性梯度变化的线性pH值梯度溶液。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：

一种可生成线性pH梯度溶液的控制系统，包括用于输送酸性溶液的第一泵和用于输送碱性溶液的第二泵，还包括一用于输送酸性溶液或碱性溶液的第三泵和一在线反馈控制系统；所述在线反馈控制系统包括一pH值检测器和一控制器，所述第一泵，第二泵和第三泵通过管路并联，并联后通过管路与所述pH值检测器串联；所述pH值检测器的信号端与所述控制器的输入端信号连接，所述控制器的输出端与所述第一泵，第二泵和第三泵信号连接。

优选的，上述的可生成线性pH梯度溶液的控制系统，其中：所述第一泵与一第一流量计，所述第二泵与一第二流量计分别串联后与所述第三泵并联，所述第一泵，第二泵和第三泵通过管路并联之后至所述pH值检测器之间的管路上设有一总流量计，所述总流量计的值为所述第一流量计的值和第二流量计的值之和。

优选的，上述的可生成线性pH梯度溶液的控制系统，其中：在所述第一泵，第二泵和第三泵通过管路并联之后至所述pH值检测器之间的管路上设有一第一混合器。

优选的，上述的可生成线性pH梯度溶液的控制系统，其中：还包括一第二混合器，所述第一泵和第二泵通过管路分别连接入所述第二混合器的输入端，所述第二混合器的输出端通过管路与所述第三泵并联之后至所述pH值检测器之间的管路上设有所述第一混合器。

优选的，上述的可生成线性pH梯度溶液的控制系统，其中：所述pH值检测器为pH值传感器。

优选的，上述的可生成线性pH梯度溶液的控制系统，其中：所述第三泵通过一酸阀门与酸性溶液连通，以及一碱阀门与碱性溶液连通；所述酸阀门和所述碱阀门分别与所述控制器信号连接。

一种上述的可生成线性pH梯度溶液的控制系统的方法，包括以下步骤：

步骤一：在所述控制器中设定初始pH值，最终pH值以及线性pH梯度；

步骤二：所述控制器启动第一泵和第二泵，分别输送酸性溶液和碱性溶液至第一混合器中混合得到混合溶液，所述pH值检测器在线分析混合溶液得到pH测量值，并通过所述pH值检测器的信号端传输给所述控制器，所述控制器将pH值检测器反馈的pH测量值与设定的初始pH值比较，如果一致，则进入下一步骤，如果不一致，则通过控制器调整第一泵和第二泵的转速，直至使混合溶液的pH测量值达到初始pH值；

步骤三：所述控制器启动第三泵，根据设定的线性pH梯度选择输送酸性溶液或碱性溶液，与所述第一泵和第二泵输送的酸性溶液和碱性溶液在所述第一混合器中混合得到二次混合溶液；

步骤四：所述pH值检测器在线分析二次混合溶液得到pH测量值，并通过所述pH值检测器的信号端传输给所述控制器，所述控制器将pH值检测器反馈的pH测量值与根据线性pH梯度得到的设定值比较，通过调整第三泵的转速使二次混合溶液的pH测量值达到设定值；