当前位置: 首页 > 专利查询>戴安公司专利>正文

用于离子色谱法的基于离子交换的挥发性组分去除装置制造方法及图纸

技术编号:15127169 阅读:86 留言:0更新日期:2017-04-10 04:46
描述了一种用于色谱分离的用于从液体溶液中去除挥发性组分的方法、装置和系统。该方法包括使液体溶液流过该装置的第一室。将该液体溶液中的挥发性组分从该第一室输送通过第一离子交换屏障到第二室中。该第一离子交换屏障具有第一电荷。该第二室包括离子交换填料,该离子交换填料具有与该第一电荷相反极性的第二电荷。该挥发性组分与该离子交换填料反应以便在该第二室中产生带电组分。该带电组分具有与该第一电荷相同极性的第三电荷。该离子交换填料通过电解产生水合氢离子或氢氧根再生。

【技术实现步骤摘要】
背景离子色谱法(IC)是用于带电分子的化学分析和分离的广泛使用的分析技术。IC涉及从存在于样品中的基质组分中分离一种或多种分析物物种。这些分析物典型地是离子的以使得它们可以具有与固定相的离子相互作用。在IC中,该固定相包括将以不同亲和力水平理想地结合这些带电分析物的离子部分。使洗脱液渗透穿过该固定相并且与分析物和任何基质组分竞争结合这些离子部分。该洗脱液是一个用于描述被泵入到色谱柱中的液体溶液或缓冲溶液的术语。在此竞争过程中,这些分析物和任何基质组分将通过随着时间变化从该固定相上洗脱出来彼此分离并且然后随后在检测器上进行检测。一些典型检测器的实例是电导率检测器、UV-VIS分光光度计以及质谱仪。多年以来,IC已经发展成适用于为如水质、环境监测、食品分析、药学以及生物技术的各种行业建立更健康、更干净以及更安全的环境的强大的分析工具,在该环境下可以分离和分析复杂样品混合物。二氧化碳是存在于空气中的气体并且当进行IC时可能潜在地污染该样品或洗脱液。二氧化碳气体可以溶解于液体中以便形成碳酸、碳酸氢盐和碳酸盐物种。具体地,来自溶解的二氧化碳的碳酸盐的存在已经是对于用IC进行的阴离子分析的干扰源。二氧化碳的溶解可能升高观察到的背景电导率,甚至在洗脱液的抑制之后。这不仅影响峰值响应,而且使得峰积分困难,因为背景不是稳定的和恒定的。二氧化碳或碳酸盐在样品中的存在可能还是麻烦的,因为对应于碳酸盐的峰可能与色谱图中的其他的分析物峰重叠。透气膜可以用于将溶解的二氧化碳从该样品和/或洗脱液中去除。然而,透气膜可能是易碎的并且具有相对差的压力容限。当前,存在使用渐增的系统压力与较小尺寸的色谱介质的趋势以便获得更快和更高分辨率的样品分离。除了是易碎的之外,透气膜可能是昂贵的并且难以以精确的尺寸制造。应注意使用相对厚壁的膜可以提高膜的强度,但是将可能降低气体去除的效率并且显著地增加费用。透气装置典型地要求试剂如碱流(来自储器或真空装置)用于推动挥发性组分的去除,这增加了该装置的复杂性。这样,申请人相信对挥发性组分去除装置存在需求,这些装置对高的操作压力是稳健的,使用由相对低成本材料制成的膜,并且有效地去除挥发性气体像二氧化碳而不需要任何外部试剂或施加真空。概述描述了一种用于色谱分离的用于从液体溶液中去除挥发性组分的方法。该方法包括使包括该挥发性组分的液体溶液流过第一室。可以将该挥发性组分从该第一室输送穿过第一离子交换屏障到第二室中,其中该第一离子交换屏障是至少部分地布置在该第一室与该第二室之间。该第一离子交换屏障可以具有第一电荷,允许具有与该第一电荷相反电荷的离子流动,并且不允许该液体溶液的主体流动(bulkflow)。该第二室可以包括离子交换填料,该离子交换填料具有与该第一电荷相反极性的第二电荷。该挥发性组分可以与该离子交换填料反应以便在该第二室中产生带电组分。该带电组分具有与该第一电荷相同极性的第三电荷。该离子交换填料可以通过电解产生水合氢离子或氢氧根再生,其中该水合氢离子或氢氧根与该离子交换填料处于电联通。关于以上方法,该离子交换填料可以与该第一离子交换屏障处于物理接触。关于以上方法中任一种,该电解产生的水合氢离子在阳极处形成并且该电解产生的氢氧根在阴极处形成。关于以上方法中任一种,该挥发性组分可以包括选自下组的弱电离的物种,该组由以下各项组成:二氧化碳、碳酸、以及其组合。该液体溶液可以包括分析物,其中该分析物包括阴离子并且该第一离子交换屏障的第一电荷是负的。关于以上方法中任一种,该离子交换填料是处于氢氧化物形式,其中该碳酸与该氢氧化物形式反应以便产生结合到该离子交换填料上的带负电的离子。关于以上方法中任一种,将该电解产生的氢氧根输送通过该第二室以便再生该离子交换填料并且将该带负电的离子从该第二室中去除。关于以上方法中任一种,该带负电的离子包括选自下组的离子物种,该组由以下各项组成:碳酸根、碳酸氢根、以及其组合。关于以上方法中任一种,该方法进一步包括,在使该液体溶液流过该第一室之前,用交换带正电的离子的抑制器抑制该液体溶液,其中该液体溶液含有分析物。该分析物具有与该第一离子交换屏障相同的电荷。关于以上方法,该液体溶液的抑制包括将水合氢离子添加到该液体溶液中。关于以上方法中任一种,该方法进一步包括使该液体溶液从该第一室流到检测器中。可以测得与分析物浓度成比例的信号。该液体溶液可以从该检测器流到该第二室中。该液体溶液可以流过该离子交换填料并且流出该第二室到阴极室中,并且然后到阳极室中。关于以上方法,该阴极室包括阴极,并且第二离子交换屏障至少部分地布置在该阴极室与该第二室之间。该第二离子交换屏障可以具有正电荷,这允许带负电的离子从该阴极室流到该第二室中,并且不允许该液体溶液的主体流动。该方法进一步包括将该氢氧根输送通过该第二离子交换屏障到该第二室中。关于以上方法,该阳极室包括阳极,并且第三离子交换屏障至少部分地布置在该阳极室与该第二室之间。该第三离子交换屏障可以具有正电荷,这允许带负电的离子从该第二室流到该阳极室中,并且不允许该液体溶液的主体流动。该方法进一步包括将该氢氧根从该第二室输送到该阳极室中。关于以上方法中任一种,在该第一离子交换屏障的第一电荷是正的时,该挥发性组分可以包括氨。关于以上方法中任一种,该第一离子交换屏障包括离子交换毛细管或近似平面的膜。关于以上方法中任一种,该液体溶液进一步包括分析物和洗脱液。该方法进一步包括在该第一室中将该分析物转化成盐形式。关于以上方法中的任一种,该洗脱液包括氢氧化钠。描述了用于色谱分离的用于从液体溶液中去除挥发性组分的装置的第一实施例。该装置的第一实施例可以包括第一室、第二室、以及第一离子交换屏障。该第一室包括配置成接收包括该挥发性组分的液体溶液的入口,以及配置成输出其中实质性部分的挥发性组分被去除的液体溶液的出口。该第二室包括离子交换填料。该第二室是与第一阴极和第一阳极处于电联通。该第一阴极被配置成电解产生氢氧根,并且该第一阳极被配置成电解产生水合氢离子。该第一离子交换屏障至少部分地布置在该第一室与该第二室之间。该第一离子交换屏障可以具有第一电荷,允许该挥发性组分和具有与该第一电荷相反电荷的离子流动,并且不允许该液体溶液的主体流动。该离子交换填料可以具有与该第一电荷相反极性的第二电荷。该离子交换填料被配置成与该挥发性组分反应以便产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于色谱分离的用于从液体溶液中去除挥发性组分的方法,该方法包括:使包含该挥发性组分的液体溶液流过第一室;将该挥发性组分从该第一室输送通过第一离子交换屏障到第二室中,其中该第一离子交换屏障至少部分地布置在该第一室与该第二室之间,其中该第一离子交换屏障具有第一电荷,允许具有与该第一电荷相反电荷的离子流动,并且不允许该液体溶液的主体流动,并且该第二室包括离子交换填料,该离子交换填料具有与该第一电荷相反极性的第二电荷;使该挥发性组分与该离子交换填料反应以便在该第二室中产生带电组分,该带电组分具有与该第一电荷相同极性的第三电荷,通过电解产生水合氢离子或氢氧根再生该离子交换填料,其中该水合氢离子或该氢氧根与该离子交换填料处于电联通。

【技术特征摘要】
2014.11.13 US 14/540,7861.一种用于色谱分离的用于从液体溶液中去除挥发性组分的方法,该方
法包括:
使包含该挥发性组分的液体溶液流过第一室;
将该挥发性组分从该第一室输送通过第一离子交换屏障到第二室中,
其中该第一离子交换屏障至少部分地布置在该第一室与该第二室之间,其
中该第一离子交换屏障具有第一电荷,允许具有与该第一电荷相反电荷的
离子流动,并且不允许该液体溶液的主体流动,并且该第二室包括离子交
换填料,该离子交换填料具有与该第一电荷相反极性的第二电荷;
使该挥发性组分与该离子交换填料反应以便在该第二室中产生带电组
分,该带电组分具有与该第一电荷相同极性的第三电荷,通过电解产生水
合氢离子或氢氧根再生该离子交换填料,其中该水合氢离子或该氢氧根与
该离子交换填料处于电联通。
2.如权利要求1所述的方法,其中该离子交换填料与该第一离子交换屏
障处于物理接触。
3.如权利要求1所述的方法,其中该电解产生的水合氢离子在阳极处形
成并且该电解产生的氢氧根在阴极处形成。
4.如权利要求3所述的方法,其中该挥发性组分包括选自下组的弱电离
的物种,该组由以下各项组成:二氧化碳、碳酸、以及其组合,其中该液
体溶液包含分析物,其中该分析物包含阴离子并且该第一离子交换屏障的
第一电荷是负的。
5.如权利要求4所述的方法,其中该离子交换填料是处于氢氧化物形式,
其中该碳酸与该氢氧化物形式反应以便产生结合到该离子交换填料上的带

\t负电的离子。
6.如权利要求5所述的方法,进一步包括:将该电解产生的氢氧根输送
通过该第二室以便再生该离子交换填料并且将该带负电的离子从该第二室
中去除。
7.如权利要求5所述的方法,其中该带负电的离子包括选自下组的离子
物种,该组由以下各项组成:碳酸根、碳酸氢根、以及其组合。
8.如权利要求4所述的方法,进一步包括:在使该液体溶液流过该第一
室之前,用交换带正电的离子的抑制器抑制该液体溶液,其中该液体溶液
含有分析物,该分析物具有与该第一离子交换屏障相同的电荷。
9.如权利要求8所述的方法,其中该液体溶液的抑制包括将水合氢离子
添加到该液体溶液中。
10.如权利要求6所述的方法,进一步包括:
使该液体溶液从该第一室流到检测器中;
测量信号,该信号与分析物浓度成比例;
使该液体溶液从该检测器流到该第二室中;
使该液体溶液流过该离子交换填料并且流出该第二室到阴极室中,并
且然后到阳极室中。
11.如权利要求10所述的方法,其中该阴极室包括该阴极,并且第二离
子交换屏障至少部分地布置在该阴极室与该第二室之间,该第二离子交换
屏障具有正电荷,允许带负电的离子从该阴极室流到该第二室中,并且不
允许该液体溶液的主体流动,该方法进一步包括:
将该氢氧根输送通过该第二离子交换屏障到该第二室中。
12.如权利要求11所述的方法,其中该阳极室包括该阳极,并且第三离
子交换屏障至少部分地布置在该阳极室与该第二室之间,该第三离子交换
屏障具有正电荷,允许带负电的离子从该第二室流到该阳极室中,并且不
允许该液体溶液的主体流动,该方法进一步包括:
将该氢氧根从该第二室输送到该阳极室中。
13.如权利要求1所述的方法,其中在该第一离子交换屏障的第一电荷是
正的时,该挥发性组分包括氨。
14.如权利要求1所述的方法,其中该第一离子交换屏障包括离子交换毛
细管。
15.如权利要求1所述的方法,其中该第一离子交换屏障包括近似平面的
膜。
16.如权利要求1所述的方法,其中该液体溶液进一步包含分析物和洗脱
液,该方法进一步包括:在该第一室中将该分析物转化成盐形式。
17.如权利要求16所述的方法,其中该洗脱液包含氢氧化钠。
18.一种用于色谱分离的用于从液体溶液中去除挥发性组分的装置,该装
置包括:
I)第一室,其包括配置成接收包含该挥发性组分的液体溶液的入口,
以及配置成输出其中实质性部分的挥发性组分被去除的液体溶液的出口;
II)包括离子交换填料的第二室,该第二室与第一阴极和第一阳极处于
电联通,其中该第一阴极被配置成电解产生氢氧根,并且该第一阳极被配
置成电解产生水合氢离子;
III)至少部分地布置在该第一室与该第二室之间的第一离子交换屏
障,该第一离子交换屏障具有第一电荷,允许该挥发性组分和具有与该第
一电荷相反电荷的离子流动,并且不允许该液体溶液的主体流动,该离子
交换填料具有与该第一电荷相反极性的第二电荷;并且
其中该离子交换填料被配置成与该挥发性组分反应以便产生具有与该第一
离子交换屏障的第一电荷相同极性的带电组分,并且该离子交换填料也被
配置成结合该带电组分。
19.如权利要求18所述的装置,其中该离子交换填料与该第一离子交换
屏障处于物理接触。
20.如权利要求18所述的装置,其中该挥发性组分选自下组,该组由以
下各项组成:二氧化碳、碳酸、以及其组合,其中该液体溶液包含分析物,
其中该分析物包括阴离子并且该第一离子交换屏障的第一电荷是负的。
21.如权利要求20所述的装置,其中该离子交换填料是处于氢氧化物形
式。
22.如权利要求20所述的装置,其中该带负电的离子包括选自下组的离
子物种,该组由以下各项组...

【专利技术属性】
技术研发人员:K·斯利尼瓦桑S·巴德瓦杰
申请(专利权)人:戴安公司
类型:发明
国别省市:美国;US

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1