Устройство для формирования градиента элюирования в жидкостном хроматографе

(19) (11) 4(51) 6 01 Н 30/34 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ"Мир", 1982, с. 453-461.2. Проспект фирмы 1.КВ-РгойцсСегАВ, Вгопппа, Бчейеп Селеш 1 аЬ. 11300706-Е-10 М.3. ТесЬп 1 соп СЬгошайогарЬУ Согр.Агйз 1 еу, Бед УогК, 08 А, 722-4-5-1 ОМ,1964 (прототип),(54)(57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ фОРМИРОВАНИЯ ГРАДИЕНТА ЭЛЮИРОВАНИЯ В ЖИДКОСТНОМ ХРОМАТОГРАфЕ, содержащее два сообщающихся сосуда различной формы, один из которых заполнен растворителем и снабжен фигурной вставкой, а другой - разбавителем и снабжен мешалкой, выход которой соединен через насос с колонкой хроматографа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьппения удобства в эксплуатации, фигурная вставка выполнена в виде вертикального стержня, на который по оси сосуда установлены съемные диски различного диаметра.2. Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что съемные диски выполнены цилиндрическими.3. Устройство по п. 1, .о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что съемные диски выполнены коническими.Изобретение относится к жидкостной колоночной хроматографии, в частности к устройствам для формирования градиента элюирования, и может быть использовано при разделении веществ в системе двух фаз, одна из которых подвижна.Известно устройство для формирования градиента элюирования, содержащее два сосуда с растворителем и 10 разбавителем, связанные через свои управляемые клапаны со смесителем, снабженным мешалкой. Смеситель через насос соединен с колонкой хроматографа. Форма градиента записана на листе границей черного и белого полей и считывается фотоэлектрическим детектором, связанным с клапанами, открывающими доступ в систему из различных сосудов. Программируемое 20 объемное соотношение обоих компонентов элюирующей системы достигается в результате изменения частоты включения клапанов. Такое устройство позволяет програьачировать градиент любой 25 формы и любого типа 11 и 2 .Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за наличия электронной системы слежения и управления. ЗОНаиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для формирования градиента элюирования, содержащее девять сообщаацихся сосудов,з заполненных буферными растворами со следующими величинами рН: 2,875, 2,875, 2,875, 2,875, 3,10, 3,80, 4,60, 5,00, 5,00. Восемь сосудов, кроме крайнего от направления перекачки, снабжены мешалками. Последний сосуд связан через насос с колонкой хроматографа. Устройство позволяет получить путем последовательного смешения различных буферных 4 растворов градиент рН сложной конфигурации 3 .Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и неудобство в эксплуатации. Сложность о конструкции обусловлена наличием большого количества сосудов, что и предопределяет неудобство его использования, поскольку в этом случае необходим сложный расчет параметров каждого буферного раствора для задания требуемого градиента элюирования. В устройстве затруднена также оперативная перестройка работы при переходе к элюированию от одного градиента кдругому.Цель изобретения - упрощение кон,струкции и повышение удобства в эксплуатации.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для формирования градиента элюирования в жидкостном хроматографе, содержащем два сообщающихся сосуда различной формы,один из которых заполнен растворителем и снабжен фигурной вставкой, адругой - разбавителем и снабжен мешалкой, выход которой соединен черезнасос с колонкой хроматографа, фигурная вставка выполнена в виде вертикального стержня, на который по осисосуда установлены съемные диски различного диаметра,Причем съемные диски выполненыцилиндрическими или коническими.На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства для формированияградиента элюирования; на фиг.2 -конкретная зависимость концентрациирастворителя от времени элюирования,на фиг.3 - разрез сосуда с растворителем и дисками, размеры и последовательность которых позволяют осуществить элюирование с градиентомконцентрации, показанным на фиг.2,Устройство для формирования градиента элюирования содержит сосуд 1с растворителем, сообщающийся с сосудом 2, содержащим разбавитель.Сосуд 2 связан через насос 3 с колонкой хроматографа (не показана) иснабжен мешалкой ч. Сосуд 1 содержит вертикальный осевой стержень 5,на который по всей оси сосуда 1 уложены съемные диски 6 переменногодиаметра. Устройство для формирования градиента элюирования работает следующим образом,Скорости жидкостей, втекающих ивытекающих из сосуда 2, легко контролировать путем выбора соотносящихсямежду собой площадей поперечного сечения сосудов 1 и 2, занимаемыхрастворителем и разбавителем, поскольку уровни жидкостей в них понижаются равномерно. Предлагаемым устройством можно получить линейный,выпуклый и вогнутый градиенты элюирования, описываемые уравнением 3% концентрация растворителяв элюенте;концентрация растворителя всосуде 1;начальная концентрация разбавителя в сосуде 2;объем жидкости, прошедшейчерез колонку;начальный объем жидкости всосуде 1;начальный объем жидкости всосуде 2,10 15 ЯЬ (К-К)=7 КЬ,г 3 ф30где К - радиус сосуда 1,Кг радиус диска б,К - радиус сосуда 2;Ь - высота сосудов 1 и 2,Поскольку уровни жидкостей в со 35судах 1 и 2 понижаются равномерно,тотг тг ог гогггг гДля конкретных сосудов 1 и 2 К, ==10 см, а К =8 см. Таким образом,если в сосуд 1 поместить диски б,Оадггтс гготосгог ггг "гОг.аг =6 см, тоградиент элюирования линейный.Используя приведенные неравенства соотношений объемов, получаем К 2= 6 см (ли нейный градиент), 10 см К,)6 см (вогнутый градиент), 0( К (6 см (выпуклый градиент).Для упрощения Сщ примем равнойнулю (вода), при этом Свозьмем рав ной 3 г/л, Тогда уравнение градиента для данного случая можно записать С;= 3-3 (1 -- -)ч ЧгФо 1 55Исходя из данного уравнения, задавая различные соотношениями/, можно получить зависимости С;= й(чдля кажЧг+ Чв тВ приведенном уравнении при Ч =Чв градиент элюирования становится линейным, при ЧЧ - вогнутым, а 20 при Ч Ч - выпуклым.Радиус дисков б для формирования каждого типа градиента можно вычислить следующим образом. Предположим, что радиус дисков 6 в сосуде 1 по 25 всей высоте одинаков. В этом случае для линейного градиента уравнение объемов следующее. дого типа градиента. Наоборот, для заданной зависимости градиента элюирования, рассматривая процесс ступенчато, можно для каждой ступени определить соотношение объемов, а из этого соотношения вычислить требуемый радиус и высоту диска для каждой ступени. Облегчить подобные вычисления может номограмма.Для конкретного инженерного расчета можно допустить некоторые упрощения, Предположим, что требуемый закон элюирования (фиг.2) представляет собой пять ступеней, на каждой из которых соблюдается своя зависимость, причем по времени элюирования все ступени равны. При этом следует, что высоты необходимых для этого пяти дисков равны между собой, по-. скольку уровни в сосудах 1 и 2 понижаются равномерно, а время элюирования каждой ступени одинаково. Примем высоту сосудов 1 и 2 равной 15 см, при этом высота каждого диска равна 3 см. Затем, зная характер зависимости градиента на каждой ступени, можно ориентировочно определить (с допустимой степенью точности) радиус диска б на каждой ступени .(сверху вниз) в сосуде 1Исходя из требуемой зависимости концентрации растворителя от времени элюирования (фиг.2) и произведенных расчетов радиуса дисков 6 для конкретных сосудов 1 и 2, определяют радиусы требуемых дисков 6. Результаты определения представлены в таблице. На стержень 5 сосуда 1 укладывают диски 6 высотой 3 см в такой последовательности по номерам, приведенным в таблице 1-2-3-4-5 (сверху вниз по оси), см.фиг.3. Сосуд 1 заполняют растворителем с концентрацией 3 г/л, а сосуд 2 заполняют водой, Включают мешалку 4 и насос 3. В колонку хроматографа потечет элюент по заданному закону элюирования (фиг.2),Применение предлагаемого устройства для формирования градиента элюирования позволит значительно упростить этот процесс, поскольку для изменения закона элюирования нет нужды в замене сосудов и концентрации буферных растворов. Для варьирования градиента достаточно изменить лишь набор дисков, выбрав их соответствующего диаметра, высоты и1149161 Номер диска Характер градиента Выпуклый Линейный Вогнутый Линейный Выпуклый Радиусдиска, см Высотадиска, см 2,5 г,о ВНИИПИ Заказ 1872/30 Тираж 897 Подпис ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная расположив в определенной последовательности. Предлагаемое устройствопросто по конструкции, работа с нимзанимает мало времени, перестройкаего работы оперативна. Стоимостьизготовления дисков различного диаметра незначительна и в расчете эффективности может не учитываться.Стоимость предлагаемого устройстваменьше стоимости известного на сумму стоимостей семи сосудов с магнитными мешалками.