快速启动离子色谱系统和方法技术方案

用于抑制离子跨离子交换屏障的易位的系统和方法，所述系统和方法包含洗脱液生成器，所述洗脱液生成器具有：具有第一电极的离子源贮存器；具有第二电极的洗脱液生成室；安置在其间的离子交换屏障；以及用于反转跨所述第一电极和所述第二电极施加的电压或电流的所述极性的装置。跨所述电极施加的第一极性电压或电流生成电场，所述电场促进来自所述贮存器的洗脱液反离子跨所述屏障的易位，其中所述反离子与所述室中电解地生成的洗脱液离子结合。通过反转跨所述电极的所述电压或电流的所述极性，所产生的电场抑制反离子跨所述屏障从所述贮存器易位到所述室中。反向电压或电流偏置降低了静止室中的反离子浓度，以防止在启动期间耗尽离子抑制器容量。

A Fast Start Ion Chromatography System

Systems and methods for suppressing ion translocation across ion exchange barriers include an eluent generator comprising: an ion source reservoir with a first electrode; an eluent generation chamber with a second electrode; an ion exchange barrier placed therein; and a voltage applied to reverse the voltage applied across the first electrode and the second electrode. Or the device of the polarity of the current. The first polar voltage or current applied across the electrode generates an electric field that facilitates the translocation of the counterion of the eluent from the memory across the barrier, and the counterion is electrolycally combined with the eluent ion generated in the chamber. By reversing the polarity of the voltage or current across the electrode, the generated electric field suppresses the ion translocation from the memory to the chamber across the barrier. Reverse voltage or current bias reduces the concentration of counterions in the static chamber to prevent depletion of the ion suppressor capacity during startup.

【技术实现步骤摘要】
快速启动离子色谱系统和方法相关申请的交叉引用不适用。
本公开总体上涉及用于抑制洗脱液和/或离子跨离子交换屏障的易位，特别是在洗脱液生成装置中用于生成高纯度的酸或碱，特别是用于用作色谱洗脱液的系统和方法，并且涉及使用所述设备的方法。
技术介绍
在液相色谱系统中，含有许多待分离组分的样品被引导通过色谱分离器，如通常安置在柱或盒中的离子交换树脂床。借助于洗脱液，如离子溶液，通过洗脱从床中分离样品组分。一种有效的液相色谱形式称为离子色谱法。在此技术中，样品溶液中待检测的离子分析物与分离器结合，使用通常含有酸或碱的洗脱液洗涤、洗脱，导向抑制器，并且通常通过电导检测器检测。在抑制器中，电解质洗脱液的电导率被抑制而不是分离的离子分析物的电导率，因此后者可以通过电导率检测器检测。此技术详细描述于美国专利号4,999,098、6,077,434和6,328,885中，所述专利中的每一个专利的全部内容通过具体引用并入本文。用于离子色谱的洗脱液可以用洗脱液生成器生成，所述洗脱液生成器可以生成预定浓度的高纯度洗脱液。可以将受控的和精确量的电流施加到电解水以生成氢氧化物和水合氢离子。洗脱液生成是可期望的，因为它避免了从浓酸和浓碱中手工制备洗脱液的需要。通常，洗脱液的手工制备既是劳动密集型的，也涉及使用危险化学品。可以配置洗脱液生成器，使得唯一使用者添加的试剂是去离子水，所述去离子水被泵送到洗脱液生成盒中。此外，由于仪表泵密封件和活塞仅与去离子水接触而不是酸和碱，所述酸和碱可以沉淀并从溶液中析出，因此泵的整体维护显著减少。还值得注意的是，由于洗脱液生成器在用于离子色谱系统之前立即产生洗脱液，因此这降低了来自环境空气中的如二氧化碳等污染物污染洗脱液的可能性。美国专利号6,225,129中描述了洗脱液生成器的实例，所述专利的全部内容通过具体引用并入本文。这种技术适用于色谱法，具体地离子色谱法，以及使用酸或碱的其它分析应用，如流动注入分析等。现有分析物检测系统的一个缺点是在处理(例如，注入)用于识别和/或量化的分析物离子之前，洗脱液生成器(例如离子交换色谱系统的部件)和相关系统在某些情况下可能需要大量的启动和/或平衡时间。这种启动和/或平衡时间导致分析人员的时间的低效使用。因此，提供用于减少洗脱液生成器和相关系统的启动和/或平衡时间的系统和方法将是有益的，使得分析人员可以每天处理更多样品。
技术实现思路
概述和技术问题洗脱液生成系统包含具有含有离子源的离子源贮存器的洗脱液生成盒(例如，流体离子源或溶液)。离子源和/或贮存器含有洗脱液反离子，通常在高浓度下(例如，典型地约2N到4N)。洗脱液生成盒还包含洗脱液生成室以及安置在离子源贮存器与洗脱液生成室之间的至少离子交换屏障。离子交换屏障可以基本上防止液体流动，并且通常允许一种离子类型(即，正或负，但不是两者)通过离子交换屏障，同时提供允许洗脱液反离子从源贮存器传输到生成室的离子传输桥。因此，洗脱液生成室通过离子交换屏障与离子源贮存器隔离或流体分离。系统还包含源电极和生成器电极，所述源电极与安置在离子源贮存器中的离子源物理和/或电连通，所述生成器电极与洗脱液生成室和/或安置在其中的液体(例如，水，如去离子水)物理和/或电连通。在一些实施例中，一个或多个电极可以由穿孔的铂制成。例如，在阳离子氢氧化物洗脱液生成的操作期间，液体流流过洗脱液生成室，以便与生成器电极连通。离子源贮存器可以含有高浓度氢氧化物溶液，如KOH、NaOH、LiOH等。响应于跨电极施加的具有第一极性的电压(或电极之间的第一方向上的电流或电荷流)，生成器电极可以通过水分解反应在洗脱液生成室中产生洗脱液离子(例如OH-)。类似地，源电极可以响应于第一极性电压(或第一方向电流或电荷流)通过水分解反应在离子源贮存器中产生水合氢(即H3O+)或H+。产生的水合氢与贮存器中存在的氢氧化物反应产生水。这产生过量电荷，因为现在相对于阴离子存在过量的阳离子，这导致过量阳离子的喷射。因此，离子源贮存器与洗脱液生成室之间电场的产生驱动(或促进)从源贮存器、跨膜并进入生成室的洗脱液反离子(例如，K+、Na+、Li+等)的传输，其中反离子与产生的洗脱液离子(例如OH-)结合形成洗脱液(例如，KOH、NaOH、LiOH等)。生成的洗脱液由流流动带出盒，通过一个或多个进一步处理部件(例如，捕集柱，如连续再生的捕获柱(CR-TC)，脱气装置，背压控制元件，如，线圈、注入器、保护柱等)，并最终进入分析色谱柱以对保留的兴趣分析物分子进行洗脱。然而，在停机时间期间，当系统在被动或关闭模式或关闭时，流量流和外部施加的电压(或电流)都不可操作。值得注意的是，停机时间模式表示其中离子色谱系统在分析人员的工作班次结束时掉电或者没有计划在延长的时间段(例如，周末)内分析额外的样品的时间段。在这种停机时间模式下，不会泵送去离子水通过洗脱液生成室。申请人认为，许多分析实验室较喜欢在不分析样品时使离子色谱系统掉电以降低电力成本。在实施例中，使离子色谱系统掉电可以包含不向泵、抑制器和检测器施加电力。在这种停机时间期间，离子交换膜可以允许离子源贮存器中的洗脱液被动地从贮存器扩散到生成室中(例如，由于浓度差，以被动的扩散速率朝平衡扩散)。洗脱液可以具有一对离子(例如，K+OH-)，所述一对离子具有净中性电荷并且可以基于浓度梯度缓慢地扩散通过离子交换膜。在没有流体流过生成室的延长的时间段(例如，小时、天、周等)内，静止室中离子的浓度可以是或变得基本上类似于贮存器中离子的浓度。例如，在一些系统(或盒)中，贮存器到室的体积比足够大以使静止室(或静止液体，如安置在其中的去离子水)中的离子浓度达到约2N到4N。不受任何理论束缚，一旦源贮存器和生成室两者中的浓度相等，被动扩散就停止。在其中生成室中的液体静止的较长时间段内，被动扩散可以使来自离子源室的离子的大量泄漏。与被动扩散相反，并且不受任何理论束缚，第一电极与第二电极之间生成的电场可以使一个电荷的离子主动地通过离子交换膜传输，并且在一些情况下以比被动扩散更快的速率传输。被动扩散的效果通常随着流速的降低和当生成室中的液体静止时增加。在通过建立流量重启系统时，浓缩离子塞(或段塞)-即具有高离子浓度的静止液体-流出生成室和/或盒并通过一个或多个进一步处理部件和/或色谱柱。通过系统的高浓度塞的转移使离子色谱仪出现多个问题。例如，在系统可以以最佳水平操作以处理(例如，注入的)分析物离子以进行识别和/或量化之前，必须从系统管道部件(例如，管线、阀门等)扫除或冲洗大浓度梯度。扫除或冲洗系统的管道部件可能是耗时的并且需要操作人员或使用者的额外监测。当系统的流速低时，问题更严重。可替代地，或另外，柱可能需要额外的平衡时间以达到稳定的低基线读数和/或柱平衡可能以其它方式受到影响。可替代地，或另外，离子抑制器的容量(在洗脱液生成器的下游)可以通过高离子浓度塞耗尽，需要额外的时间用于抑制器的再生。总体而言，高浓度塞的影响包含在分析物离子处理期间最佳色谱操作需要的增加的系统平衡时间。这额外的时间转化成额外的劳动力和操作成本。技术问题的解决方案本公开通过在洗脱液生成器静止时间期间提供被动的洗脱液和/或离子扩散的解决方案来解决前述问题中的一个或多个问题，此时在电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过离子交换色谱系统的离子交换屏障抑制洗脱液的易位的方法，所述方法包括：跨第一电极和第二电极施加电压或电流，所述电压或所述电流具有第一极性，所述第一电极安置在所述离子交换屏障的第一侧上，所述第二电极安置在所述离子交换屏障的第二侧上，具有所述第一极性的所述施加的电压或电流在所述第二电极处电解生成洗脱液离子并且生成第一电场以促进洗脱液反离子通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的所述易位，其中所述洗脱液反离子和所述洗脱液离子结合形成所述洗脱液；以及选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第一极性反转到第二极性以生成第二电场，所述第二电场抑制所述洗脱液通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的易位。

【技术特征摘要】
2017.10.10 US 15/729,4801.一种通过离子交换色谱系统的离子交换屏障抑制洗脱液的易位的方法，所述方法包括：跨第一电极和第二电极施加电压或电流，所述电压或所述电流具有第一极性，所述第一电极安置在所述离子交换屏障的第一侧上，所述第二电极安置在所述离子交换屏障的第二侧上，具有所述第一极性的所述施加的电压或电流在所述第二电极处电解生成洗脱液离子并且生成第一电场以促进洗脱液反离子通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的所述易位，其中所述洗脱液反离子和所述洗脱液离子结合形成所述洗脱液；以及选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第一极性反转到第二极性以生成第二电场，所述第二电场抑制所述洗脱液通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的易位。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电极与安置在离子源贮存器中的液体离子源在所述离子交换屏障的所述第一侧处电连通，所述洗脱液反离子安置在所述液体离子源中，所述第二电极与安置在洗脱液生成室中的液体在所述离子交换屏障的所述第二侧处电连通，具有所述第一极性的所述施加的电压或电流生成所述第一电场以促进所述反离子通过所述离子交换屏障朝所述第二电极的所述易位，具有所述第二极性的所述施加的电压或电流生成所述第二电场以抑制所述洗脱液朝所述第二电极的所述易位。3.根据权利要求2所述的方法，其中具有所述第一极性的所述电压或电流使所述第一电极用作阳极并且使所述第二电极用作阴极，并且具有所述第二极性的所述电压或电流使所述第一电极用作阴极并且使所述第二电极用作阳极，其中所述离子交换屏障包含阳离子交换屏障。4.根据权利要求3所述的方法，其中具有所述第一极性的所述施加的电压或电流在所述第一电极处电解地生成水合氢离子并且在所述第二电极处电解地生成氢氧化物。5.根据权利要求4所述的方法，其中具有所述第二极性的所述施加的电压或电流在所述第二电极处电解地生成水合氢离子并且在所述第一电极处电解地生成氢氧化物。6.根据权利要求2所述的方法，其中具有所述第一极性的所述电压或电流使所述第一电极用作阴极并且使所述第二电极用作阳极，并且具有所述第二极性的所述电压或电流使所述第一电极用作阳极并且使所述第二电极用作阴极，其中所述离子交换屏障包含阴离子交换屏障。7.根据权利要求6所述的方法，其中具有所述第一极性的所述施加的电压或电流在所述第二电极处电解地生成水合氢离子并且在所述第一电极处电解地生成氢氧化物。8.根据权利要求7所述的方法，其中具有所述第二极性的所述施加的电压或电流在所述第一电极处电解地生成水合氢离子并且在所述第二电极处电解地生成氢氧化物。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子交换屏障在提供离子传输桥的同时基本上防止液体流动。10.根据权利要求1所述的方法，其中抑制所述洗脱液通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的所述易位抑制所述洗脱液在所述第二侧上的累积。11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第二极性反转到所述第一极性。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第一极性反转到第二极性的所述步骤与选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第二极性反转到所述第一极性的所述步骤之间等待第一时间段。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一时间段大于或等于约4小时，优选地大于或等于约8小时，更优选地大于或等于约12小时，更加优选地大于或等于约16小时，更加优选地大于或等于约24小时，更加优选地大于或等于约36小时，更加优选地大于或等于约48小时，更加优选地大于或等于约60小时，更加优选地大于或等于约72小时，更加优选地大于或等于约84小时，更加优选地大于或等于约90小时。14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括起始自动启动程序，所述自动启动程序在第二时间段内发生。15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括起始平衡程序，所述平衡在第三时间段内发生。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第三时间段小于或等于约60分钟，优选地小于或等于约45分钟，更优选地小于或等于约30分钟，更加优选地小于或等于约15分钟，更加优选地小于或等于约10分钟。17.一种用于抑制洗脱液通过离子交换屏障的易位的系统，所述系统包括：第一电极，所述第一电极与安置在离子源贮存器中的液体离子源电连通，所述液体离子源含有所述洗脱液，所述洗脱液包括洗脱液反离子；第二电极，所述第二电极与安置在洗脱液生成室中的液体电连通；离子交换屏障，所述离子交换屏障安置在所述离子源贮存器与所述洗脱液生成室之间，使得当跨所述第一电极和所述第二电极施加具有第一极...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·斯里尼瓦桑，M·森古普塔，刘延，C·A·波尔，N·阿夫达洛威克，
申请(专利权)人：戴安公司，
类型：发明
国别省市：美国,US