[发明专利]一种色谱峰型调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及色谱柱技术领域，具体涉及一种用于液相色谱柱内的可调节色谱峰型的装置。

背景技术

液相色谱技术是一种高效分离纯化技术，在许多领域得到了广泛应用，如：化工、生物、食品、医药等。其中，色谱柱是液相色谱的核心部分，是实现物质分离的主要场所，能直接影响分离纯化的绩效，一直以来都是液相色谱技术研究领域的核心和前沿。

色谱柱的分离效果取决于固定相的性质及其与溶质相互作用的强弱(主要由分离介质的性质所决定)；同时，也与谱带展宽有关(主要由流动相在色谱柱内部的流动状态所决定)。1966年，Knox等人通过局部检测的方法揭示了普通填充型色谱柱存在径向不均一性。之后，整体柱等色谱柱的不均一性陆续得到证实。研究表明：流动相线性流速、色谱柱局部柱效以及待测物的局部浓度均存在径向不均一性，这些值与径向位置的关系呈抛物线形状。其中，靠近色谱柱柱壁处的线性流速比中心区域流速低约2％-8％，具体值取决于填充的性质；色谱柱中心区域的局部效率最高；分析物浓度在色谱柱径向方向上呈现出一定的波动。

随后，G.Guiochon研究表明对于柱效越高的色谱柱，不均一性对其影响越大；并且证实在效率最高的色谱柱中，所得局部流速、局部效率和分析物局部浓度表现出的差异最小。D.V.Dusschoten等人认为色谱柱的柱效主要依赖于色谱柱的径向均一性，填充密度的局部波动会相应地影响局部孔隙率、渗透性以及色谱柱保留特征。

色谱柱的径向不均性直接导致分析物条带在径向上的距离拉伸，导致色谱峰变宽，拖尾增加，色谱柱效率降低。而且这种径向不均性是普遍存在并且难以消除的，柱效率越高的色谱柱，其径向不均性所带来的影响越大。

径向不均性的研究越来越成为色谱研究领域的一个热点。近年来由Camenzuli等提出的一种平行分割流色谱技术得到了广泛的认可和研究。这一技术的核心设计是一个同心圆的分割器，它的中心部分和外圈部分是透水性的多孔材料，而中间的一环为非透水性的peek材料，与之匹配的是特殊的端头设计，它可以将流动相分割成外周部分和中心部分。这一技术分别置于色谱柱的入口端和出口端可以得到两种不同的应用理念。当这一结构置于色谱柱入口端时，可以从中心区域进样，那么这就可以是流动相在一定距离内不接触到边界区域，减小径向不均性的影响。当这一结构置于色谱柱的出口端时，可以在取样时只收集中心区域的样品，这样就可以排除受径向不均性影响较大的边界区域，极大的优化检测峰。Fabrice Gritti等对平行分割流的效果进行了实际的评估，结果表明，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相对会下降，但依然会有很明显的效果。同时，粒子直径越大，增加柱长对柱效的影响越小。因为，在速度均一的情况下，传质分散系数随着粒径的增大而增大。总的来说，平行分割流特别适合分析小分子的分析柱。同时它也很适合那些短的，窄孔的色谱柱，因为这些柱子的组分在流动的过程中不能达到径向平衡。

流动相在进入色谱柱内后，经过筛板分配流体的功能，流动相以平行面状进入色谱柱内，其流动状态由内部介质的性质和填充状态决定。而研究表明，色谱柱内流动状态直接影响其柱效率，因此，通过改变色谱柱内流动状态从而改善色谱柱效率具有理论基础和可行性。

发明内容

本发明涉及一种能改变液相色谱的色谱峰型的调节装置。调节装置可以做为色谱柱的一种独立构件，色谱峰型调节装置安装在色谱柱内出口端筛板的上部或进口端筛板的下部，圆凸体结构延伸到色谱柱介质中间。当调节装置安装在色谱柱内出口端的时候，流动相沿着圆凸体结构外部往下流动，可以使中心流速快的流体与近壁部分流速较慢的流体汇合，调节色谱柱内不均性对色谱峰形的影响。当调节装置安装在色谱柱内进口端的时候，流动相沿凸体表面流动入，自然向中心汇合，随着流动相的运移，中心处流动相与近壁处的流动相向下轴向迁移距离吻合，削弱了流动的不均性。实验发现，色谱峰型调节装置可以有效减小色谱峰的不对称性，理论塔板数显著增加，有效提升了柱效。

色谱峰型调节装置分为2个部分：圆形底座和圆凸体结构，可根据色谱柱的内径设计圆形底座的直径。色谱峰型调节装置中心部分的构件是无渗透性的圆凸体结构，表面光滑，左右对称；中心实心部分的圆凸体底面直径与色谱柱内径的比例0.1-0.9，圆凸体的高度与色谱柱柱长的比例为：0.01-0.30。圆形底座的外围是可渗透的多孔网状结构，二者可组合成一个整体。装置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。其示意图如附图2所示。