电解洗脱液产生器和使用方法技术

通过以下步骤在水溶液中产生酸或碱：（ａ）提供靠近用第一阻挡层（４６）（如阴离子交换膜）隔开的第一酸或碱产生区（５０）中水成液的第一离子源（４０），阻挡层基本上阻止液体流动并只传递与所述第一离子电荷相同的离子，（ｂ）提供靠近用第二阻挡层（４４）隔开的第二酸或碱产生区（４８）中水成液的电荷相反的第二离子源（４０），阻挡层只传递与第二离子电荷相同的离子，和（ｃ）通过对所述第一和第二区施加电势（５２，５４）传递离子通过阻挡层，并且可混合另一个中含碱的水溶液形成盐（６２）。还有实行上述方法的电解装置。产物溶液可用作色谱分离介质（７０）的成分。成分可利用膜抑制器（７４）再生以便再利用离子。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
离子色谱法和其它形式的液相色谱法为广泛使用的离子分析物测定分析技术。酸、碱和盐如碳酸钠和和碳酸氢钠的稀释溶液在离子色谱分离中用作洗脱液。传统上，通过用试剂级化学药品稀释来脱机制备这些洗脱液。色谱洗脱液的脱机制备是冗长的，易于发生操作人员失误，并经常引入污染物。例如，在阴离子离子色谱分离中广泛用作洗脱液的稀释NaOH溶液容易被碳酸盐污染。制备不含碳酸盐的NaOH洗脱液是困难的，因为碳酸盐可作为杂质从试剂中引入或通过吸收空气中的二氧化碳而引入。NaOH洗脱液中碳酸盐的存在经常危害离子色谱法的性能，并会导致氢氧化物梯度过程中不合需要的色谱基线漂移和甚至不能再现目标分析物的保留时间。因此，通常需要适宜的高纯度酸、碱或盐源用作离子色谱分离中的洗脱液。美国专利5045204描述了在不纯的酸或碱沿将原料通道和产物通道隔开的选择性渗透离子交换膜流过原料通道的同时在洗脱液产生器中纯化它们。膜允许阳离子或阴离子的选择性通过。在原料通道和产物通道之间施加电势，从而酸或碱的阴离子或阳离子从前者转到后者，并在其中与电解产生的氢氧根离子或水合氢离子分别产生碱或酸。这种系统需要酸或碱的水流作为起始源或储器。美国专利6036921和美国专利6225129描述了用于通过使用水作为载体产生高纯度酸和碱溶液的电解装置。使用这些装置，能自动联机(on-line)产生用作色谱分离中洗脱液的高纯度无污染的酸或碱溶液。这些装置简化了梯度分离，现在可使用具有最小延迟的电流梯度取代使用常规机械梯度泵进行。在离子色谱分离中经常使用盐如碳酸钠和碳酸氢钠的稀释溶液作为洗脱液。本专利技术的一个目的是开发通过使用水作为载体产生这种高纯度盐溶液的方法和装置。专利技术概述在本专利技术的一种实施方案中，通过以下步骤在水溶液中产生酸或碱(a)提供靠近第一酸或碱产生区中水成液的第一离子源，所述第一离子源和第一区用第一阻挡层隔开，第一阻挡层基本阻止液体流动并只传递与所述第一离子电荷相同的离子，(b)提供靠近第二酸或碱产生区中水成液的与所述第一离子电荷相反的第二离子源，所述第二离子源和第二区用第二阻挡层隔开，第二阻挡层基本阻止液体流动并只传递与所述第二离子电荷相同的离子，和(c)通过为所述第一区施加电势使其带有与所述第一电荷相反的电荷和为所述第二区施加电势使其带有与所述第一区电荷相反的电荷来传递第一电荷的离子通过所述第一阻挡层，其中第一电荷为正或负，从而在所述第一或第二区中的一个中产生氢氧根离子，在所述第一和第二区中的另一个中产生水合氢离子，与所述第一和第二区电荷具有相反电荷的离子分别传递通过所述第一和第二阻挡层与所述第一和第二区中的所述氢氧根离子或水合氢离子化合，在所述第一或第二区中的一个中产生含酸的水溶液和在另一个中产生含碱的水溶液。在另一实施方案中，通过包括以下步骤的方法在水溶液中产生酸或碱(a)提供靠近第一区中水成液的第一离子源，所述第一离子源和第一区用第一阻挡层隔开，第一阻挡层基本阻止液体流动并只传递与所述第一离子电荷相同的离子，其中第一区包括具有与所述第一离子电荷相同的可交换离子的离子交换介质，(b)提供靠近第二区中水成液的与所述第一离子电荷相反的第二离子源，所述第二离子源和第二区用第二阻挡层隔开，第二阻挡层基本阻止液体流动并只传递与所述第二离子电荷相同的离子，其中第二区包括具有与所述第二离子电荷相同的可交换离子的离子交换介质，所述第一和第二离子选择(1)形成酸的离子或形成碱的阳离子或(2)与(1)电荷相反的氢氧根离子或水合氢离子，从而所述第一阻挡层能通过(1)或(2)的离子而不是两者，第二阻挡层通过与第一阻挡层电荷相反的离子，和(c)为所述第一区施加电势使其带有与通过所述第一阻挡层传递的离子电荷相反的电荷，和为所述第二区施加电势使其带有与所述第一区电荷相反的电荷，从而通过所述第一和第二阻挡层传递到所述第一和第二区离子交换介质中的离子在其中化合，在其中的水溶液中产生酸或碱。在又一实施方案中，提供产生含酸、碱或盐的水溶液的装置，包括(a)靠近第一酸或碱产生区中水成液的第一离子源，所述第一源和第一区用第一阻挡层部分隔开，第一阻挡层部分基本阻止液体通过其流动并只传递与所述第一离子电荷相同的离子，(b)靠近第二酸或碱产生区中水成液的与所述第一离子电荷相反的第二离子源，所述第二离子源和第二区用第二阻挡层部分隔开，第二阻挡层部分基本阻止液体通过其流动并只传递与所述第二离子电荷相同的离子，和(c)与所述第一区电连通的第一电极，和与所述第二区电连通的第二电极。附图简述附图说明图1-8、15-18和20-22为本专利技术装置的示意图。图9-14和19使用本专利技术方法的实验结果图。优选实施方案详述本专利技术涉及用于产生用作色谱洗脱液的盐或酸或碱的高纯度溶液的装置和方法。在具有抑制导电检测的离子色谱分离中，经常使用碱金属的碳酸盐和碳酸氢盐(如K2CO3、Na2CO3和NaHCO3)的稀释溶液作为洗脱液。为了简明，本专利技术首先描述碱金属碳酸盐溶液的产生。如下文所述，本专利技术还适用于其它盐溶液、酸或碱的产生。在本专利技术的一种实施方案中，根据下面的通用方案产生含盐(如K2CO3)的水溶液。将含有第一离子如K+离子源的水溶液置于邻近第一酸或碱产生室内的流动水成液(aqueous liquid)的储器中。基本上阻止液体流动的阻挡层隔开第一离子源，而只传递与第一离子电荷相同的离子。再将包括与第一离子电荷相反的第二离子如CO32-源的水溶液置于邻近第二酸或碱产生室内的水成液溶液的储器中。第二离子源和第二室由第二阻挡层隔开，第二阻挡层基本上阻止液体流动，而只传递与第二离子电荷相同的离子。在第一室和第二室之间穿过储器的施加电势，从而在一个室中产生氢氧根离子，在另一个室中产生水合氢离子。传递通过阻挡层的阳离子和阴离子在碱和酸产生器室中分别与氢氧根离子或水合氢离子化合产生酸和碱。然后，在一个室中混合产生的酸和碱溶液形成含盐的溶液。参考图1，图1说明了上述类型产生器一种形式的框图。以下将描述由产生器内电解质储器中的K2CO3盐源产生纯K2CO3水溶液。在这种情况下，两种离子源包含在单个储器中。参考附图，盐产生器(salt generator)包含在外壳(housing)10内，其中盐的水溶液12保存在中央储器14中。储器14中溶液12的相对端与电荷相反的第一和第二阻挡层16和18接触，阻挡层16和18基本上阻止整体液体(bulk liquid)流动，而只传递与阻挡层电荷相反的离子。如图1所示，阻挡层彼此独立。但是，如下文所述，第一和第二阻挡层可用具有相反电荷部分的单个连续阻挡层代替。产生碱和酸的第一和第二区，分别图示为第一和第二室20和22，分别用阳离子和阴离子交换阻挡层16和18与室14隔开。电极24和26分别置于室20和22中。优选去离子水的水成液源28利用未示出的泵通过管线30送入到室20，在这里形成KOH溶液，并从这儿通过管线32穿过室22，通过管线34以盐洗脱液水溶液的形式送出。在下文描述的另一实施方案中，这些区置于一个室中。为了描述简明，除非另外指明，所描述的区是指在隔开的室中。在图示实施方案中，电极24为阴极，室20为阴极室，而电极26为阳极，室22为阳极室。将电极24和26连接到合适的电源(未示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生酸和碱的方法，其包括以下步骤：（ａ）在邻近第一酸或碱产生区内的水成液处提供第一离子源，所述第一离子源和第一区由第一阻挡层隔开，第一阻挡层基本阻止液体流动并只传递与所述第一离子电荷相同的离子，（ｂ）在邻近第二酸或碱产生区内的水成液处提供与所述第一离子电荷相反的第二离子源，所述第二离子源和第二区由第二阻挡层隔开，第二阻挡层基本阻止液体流动并只传递与所述第二离子电荷相同的离子，和（ｃ）通过施加经过所述第一区的电势，以使所述第一区带有与所述第一电荷相反的电荷，以及施加经过所述第二区的电势，以使所述第二区带有与所述第一区电荷相反的电荷，使第一电荷，正电荷或负电荷的离子，传递通过所述第一阻挡层，从而在所述第一或第二区中的一个中产生氢氧根离子，在所述第一和第二区中的另一个中产生水合氢离子，与所述第一和第二区电荷具有相反电荷的离子分别传递通过所述第一和第二阻挡层，以与所述第一和第二区中的氢氧根离子或水合氢离子化合，在所述第一或第二区中的一个中产生含酸的水溶液，在另一个中产生含碱的水溶液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘延，尼博杰萨阿夫达洛维克，
申请(专利权)人：迪奥尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]