[实用新型]一种超声强化柱层析分离纯化的工业化装置

说明书

本实用新型公开了一种超声强化柱层析分离纯化的工业化装置，属于化工、食品、制药等领域中柱层析分离纯化的新装置技术领域。包括层析柱、分布器、超声振板组合、吸附填料、控制器、超声波发生器等。其中所述的超声振板组合由若干块辐射状分布的超声振板组成，振板的外壳使用不锈钢或者耐酸碱腐蚀的工程塑料。分布器安装于层析柱的顶部，超声振板组合安装于层析柱的内部；超声振板组合通过电缆与超声波发生器连接，超声波发生器与控制器相连。本实用新型的超声强化柱层析分离纯化的工业化装置操作简单，可以改善装柱、吸附和洗脱三个过程的工作效率和效果，尤其可以使吸附填料重复使用数增加、洗脱剂用量减少。

技术领域

本实用新型属于化工、食品、制药等领域中柱层析分离纯化的新装置技术领域，具体为利用超声强化柱层析中对目标物的吸附与洗脱。

背景技术

柱层析是一直以来受到广泛应用的现代分离纯化技术之一，是一种基于样品组分在互不相溶的两相之间分配系数、带电性质或分子大小不同而实现组分分离的色谱技术。柱层析分为两个过程，一是利用吸附填料的选择性吸附功能，从进样液中选择性吸附有效成分或有效部位等目标物；二是利用洗脱液将目标物从吸附填料上洗脱下来，完成吸附填料的再生。

离子交换树脂是常用吸附填料，树脂内部的高分子骨架上以化学键的形式结合固定基团和活动基团。固定基团无法移动，活动基团则可在溶液中解离成自由移动的离子。树脂中离子交换过程主要包括液膜扩散、对流扩散、颗粒内部扩散以及化学反应。化学反应的速度很快，相对于扩散来说，反应时间可以忽略不计。通常对流扩散过程离子速度基本相同且速度较快，但是液膜扩散速度相对对流扩散速度要小很多，而颗粒内部扩散速度相比液膜扩散速度又慢了几个数量级。因此离子交换传质速度取决于液膜扩散和颗粒内部扩散两个步骤。由于在填充树脂的吸附柱中无法安装机械搅拌器，因此提高液膜扩散和颗粒内部扩散最佳的方法应当是利用超声波对液体产生的高频微扰动，但是面前的相关报道甚少。

一般的洗脱液为酸、碱、盐等溶液。洗脱液旨在改变吸附物的电荷、活性基团的解离状态，以消除静电结合力，迫使目的物释放出来。目前存在的问题，吸附填料中吸附的成分用常规的洗脱剂难以彻底、快速的洗脱下来，从而残留在吸附填料的孔径中，造成收集的有效成分较少，吸附填料再生效果不佳。为此，近些年也有不少研究者将超声波技术引入到吸附填料的洗涤再生之中。例如，于淑娟等人通过引入超声场提高色素的洗脱效果(于淑娟,高大维.超声脱附--离子交换树脂再生新技术的研究.甘蔗糖业,1999(6):25-29)。吴丽等人通过超声洗脱总黄酮，得出超声场可以提高洗脱率(吴丽,龚受基.大孔吸附树脂-超声波法纯化大田基黄总黄酮.今日药学,2016(3):172-174.)。这些静态洗脱试验仅仅实验室完成，所用设备无法通过放大应用于工业化生产。关于动态洗脱，马海乐等将超声场引入枸杞多糖柱层析纯化的动态洗脱过程，在最佳条件下使用10次的树脂和未加超声条件下使用4次的树脂多糖脱色率和多糖保留率效果相当，说明超声可以增加树脂的使用周期，延缓树脂衰老(专利申请号：201910396661.3)。这种方法比较适宜于小直径的层析柱。当直径大于20cm时，柱外贴加超声波的方法往往因为超声波传输距离的问题，难以取得满意的效果。

综上所述，本实用新型的超声强化柱层析分离纯化的工业化装置旨通过在大规模柱层析吸附与洗脱过程加入超声，改善柱层析分离的工作效果。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种超声强化柱层析分离纯化的工业化装置，利用超声波的空化振动作用，强化传质，提高装柱过程的脱气效率，改善吸附填料对吸附物的吸附效果和洗脱剂对吸附物的洗脱效果。

本实用新型的目的是由以下技术方案来实现的：

本实用新型一种超声强化柱层析分离纯化的工业化装置，由大直径层析柱、进料分布器、超声振板组合、吸附填料、超声波控制器、超声波发生器组成，进料分布器安装于大直径层析柱的顶部，超声振板组合安装于层析柱的内部；超声振板组合通过电缆与超声波发生器连接，超声波发生器与控制器相连。