用于制备液体混合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种不使用pH计制备具有预定pH值的液体混合物的方法，该方法包括添加和减少控制量的缓冲剂组分，优选呈液体形式，至所述液体混合物；和当获得比电导率值时停止添加和减少缓冲剂组分，其中缓冲剂组分的减少和添加以维持缓冲剂浓度不变的方式进行并且其中所述比电导率值对应于所述液体的预定pH值，并且其中所述比电导率值通过数学模型与所述预定pH值和缓冲剂浓度相关。所述数学模型是表面模型方程，其形式为pH=A+B*浓度+C*浓度^2+D*电导率或pH=A+B*浓度+C*浓度^2+D*电导率+E*电导率^2，其中A、B和C和D和E是缓冲剂系统具体的常数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用于制备液体混合物的方法，并且更具体地涉及制备液体混合物，例如缓冲液，其中测量液体混合物的电导率并间接确定pH。专利技术背景缓冲溶液通常为由弱酸和其共轭碱，或弱碱和其共轭酸的混合物组成的含水溶液，并具有当向它加入少量的强酸或碱时溶液的pH改变非常小的性质。因此，缓冲溶液在广泛种类的化学应用中被用作保持pH处于几乎恒定值的手段，所述化学应用包括例如色谱法、过滤等等。通常，缓冲溶液可以由多于一种弱酸和其共轭碱构成。例如，更广泛的缓冲区域可以通过将具有重叠的单独缓冲区域的两种缓冲剂混合而产生。具有所需pH，和任选地，具有所需离子强度的缓冲溶液可以通过计算缓冲剂成分的必要量并将它们混合来制备。尽管经常有必要解若干不同方程，以便根据它们的相对浓度来计算弱酸(或碱)和弱碱(或酸)的相对简单混合物的pH，但是仍存在可用于实施所述计算的商用软件。另一可能性是使用反馈控制，如在WO/2011/162666中，其中pH测量的精确度限制缓冲液pH的精确度。然而，pH计的校准是耗时的并且经常是麻烦的。pH计可能并不非常精确，反应缓慢并且可容易地被例如盐污染。pH测量也依赖于温度，并且不同缓冲剂具有各种温度常数。通常不能将pH计的读数校正至标准温度。因此，在本领域中仍存在改善pH-测量和提供用于此目的的可靠的仪器的需要。专利技术概述本专利技术提供用于测量pH的可靠的方法和工具，其避免了现有技术的缺点。本专利技术涉及间接确定缓冲溶液pH的方法，该方法包括如果已知其电导率和浓度，则使用以下形式的表面模型方程：pH=f(电导率，浓度)或pH=f(电导率，缓冲剂浓度，盐浓度)其中表面模型方程先前已经通过将这样的方程拟合至用于培训数据集的先前测量的pH值而获得。培训数据集包括测量的或控制的浓度的值和含有处于多种不同浓度和电导率和任选不同温度下的缓冲剂的溶液的测量的电导率，并且表面模型方程通过将所得数据拟合至所描述公式而得到。在第一方面中，本专利技术涉及不使用pH计制备具有预定pH值的液体混合物的方法，该方法包括添加和减少控制量的缓冲剂组分，优选呈液体形式，至所述液体混合物；并当获得比电导率值时停止添加和减少缓冲剂组分，其中缓冲剂组分的减少和添加以维持缓冲剂浓度不变的方式进行并且其中所述比电导率值对应于所述液体的预定pH值，并且其中所述比电导率值通过数学模型与所述预定pH值和所述缓冲剂浓度相关，所述数学模型例如在特定缓冲剂系统上实施的表面模型方程。本专利技术也涉及间接确定缓冲溶液的pH的方法，该方法包括测量其电导率和测量或控制缓冲剂浓度，并且其中所述比电导率值通过数学模型与所述预定pH值相关。当使用表面模型方程时，它的形式可以是pH=A+B*浓度+C*浓度^2+D*电导率，其中A、B和C和D是缓冲剂系统具体的常数。或者，表面模型方程的形式可以是pH=A+B*浓度+C*浓度^2+D*电导率+E*电导率^2，其中A、B和C和D和E是缓冲剂系统具体的常数。在一个备选的实施方案中，作为电导率和浓度的函数给出预测pH的表面函数通过混合物的培训集回归建模来获得，所述混合物具有已知浓度、电导率和pH。缓冲剂的浓度可通过以下IoR、IR和在几个波长下的UV吸收度中的任一种来测量。测量或控制缓冲剂浓度的一种备选方式是分别将酸和碱的储备溶液制备为已知浓度，例如通过将称重量的缓冲盐稀释至测量的体积并随后控制或测量来自储备溶液的流量（flow）和至缓冲液混合物的公共点(commonpoint)的水的流量。控制或测量缓冲剂浓度的还另一种方式是测量关于储备溶液的电导率或另一性质，如IR光吸收度或其它吸收度或IoR信号，然后利用预先测定的电导率(或IR或IoR)与浓度曲线，使用那些信号，反算储备溶液的浓度。使用以此方式获得的关于储备溶液的浓度的信息和关于测量的或控制的至混合点的流量的信息，则有可能计算混合缓冲剂的浓度。具有缓冲剂浓度和缓冲液的电导率的知识，就有可能根据本专利技术，使用作为缓冲溶液的电导率和浓度的函数的pH表面模型方程确定pH。对于每种类型的缓冲溶液，这样的表面模型方程可通过以下预确定：(i)使用属于所考虑的浓度和电导率的相关区域的培训数据集；(ii)测量属于该培训数据集的溶液pH和(iii)使用数字回归方法例如多重线性回归(MLR)或偏最小二乘方(PLS)法以从数据获得作为回归模型的表面模型方程。优选地，本专利技术的方法为计算机执行的。在第二方面中，本专利技术涉及以上描述的方法用于控制缓冲剂制剂系统或在线稀释系统的用途。所述方法也可用于其中将pH和浓度用作实验设计(DoE)参数的筛选实验。在第三方面，本专利技术涉及包括计算机程序产品的装置，所述计算机程序产品包含用于使计算机进行以上描述的方法的指令。该装置可包括电导率传感器和浓度传感器以及使用以上描述的方法从测量的电导率计算pH的工具。该装置也可允许缓冲剂浓度的输入并包括使用以上描述的方法的步骤从测量的电导率计算pH的工具。下面，将参考附图，仅以举例的方式，更详细地描述本专利技术。附图简述图1显示根据以下实施例1中的实验细节的按比例并且中心化的pH系数的结果。图2显示根据以下实施例1中的实验细节的pH观测值与预测值的图。图3显示示出自以两种不同方式制备的缓冲液的所得的测量pH值的图。通过配方和通过“通过电导率-反馈的pH”。两个值都与靶值比较，参见以下实施例2。为了有助于理解本公开的专利技术，下面将定义许多术语。定义缓冲液如本文使用的，缓冲溶液是通常由弱酸和其共轭碱或弱碱和其共轭酸的混合物组成的含水溶液。它具有当向它加入少量的强酸或碱时溶液的pH改变非常小的性质。缓冲溶液在广泛种类的化学应用中被用作保持pH处于几乎恒定值的手段。电导率(电解的)电解质溶液的电导率(或电导系数)是其导电能力的度量。电导率的SI单位是“西门子”/米(S/m)。离子强度溶液的离子强度是溶液中所有离子的浓度的函数(浓度总和的一半乘以所有离子的离子电荷的平方)。离子强度通常以单位mol/dm3给出。表面模型方程此处使用的表面模型方程是形式f(x,y)的函数，其中x和y是两个独立的变量，其为缓冲溶液的特性。更具体而言，在此上下文中，x(或y)是指缓冲溶液的电导率和y(或x)是指缓冲剂浓度。专利技术详述如以上提到的，本专利技术涉及制备液体混合物，并且更具体地制备液体混合物，例如缓冲液，其中测量液体混合物的电导率并且如果缓冲剂浓度已知间接确定pH。此外，本专利技术涉及提供制备具有预定pH值的液体混合物的方法，该方法包括使用电导率作为反馈控制参数。下面分别描述了用于预测pH，确定表面模型方程和计算pH的方法。预测pH由此，本专利技术的一个目的是如果已知其电导率和浓度，则间接确定缓冲溶液的pH。与pH测量相比，电导率测量快和可靠并且可以将温度校正至例如标准的室温25℃。此外，通常在每年的基础上校准对于电导计而言是足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不使用pH计制备具有预定pH值的液体混合物的方法，该方法包括添加和减少控制量的缓冲剂组分，优选呈液体形式，至所述液体混合物；和当获得比电导率值时停止添加和减少缓冲剂组分，其中缓冲剂组分的所述减少和添加以维持所述缓冲剂浓度不变的方式进行，并且其中所述比电导率值对应于所述液体的预定pH值，并且其中所述比电导率值通过数学模型与所述预定pH值和所述缓冲剂浓度相关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 SE 1351142-31.一种不使用pH计制备具有预定pH值的液体混合物的方法，该方法包括添加和减少控制量的缓冲剂组分，优选呈液体形式，至所述液体混合物；和当获得比电导率值时停止添加和减少缓冲剂组分，其中缓冲剂组分的所述减少和添加以维持所述缓冲剂浓度不变的方式进行，并且其中所述比电导率值对应于所述液体的预定pH值，并且其中所述比电导率值通过数学模型与所述预定pH值和所述缓冲剂浓度相关。
2.一种间接确定缓冲溶液的pH的方法，该方法包括测量其电导率和测量或控制缓冲剂浓度，并且其中所述比电导率值通过数学模型与所述预定pH值相关。
3.权利要求1的方法，其中所述液体混合物是缓冲溶液。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其中所述数学模型是表面模型方程，其形式为：
pH=A+B*浓度+C*浓度^2+D*电导率
其中A、B和C和D是缓冲剂系统具体的常数。
5.权利要求1-3中任一项的方法，其中所述表面模型方程的形式是
pH=A+B*浓度+C*浓度^2+D*电导率+E*电导率^2
其中A、B和C和D和E是缓冲剂系统具体的常数。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述作为电导率和浓度的函数给出预测pH的表面函数通过混合物的培训集回归建模来获得，所述混合物具有已知浓度、电导率和pH。
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【专利技术属性】
技术研发人员：E卡雷德达诺，E斯特兰德伯格，
申请(专利权)人：通用电气健康护理生物科学股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE