一种含水溶液的快速纯化装置的制作方法

1.本实用新型涉及快速纯化装置技术领域，特别是涉及一种含水溶液的快速纯化装置。


背景技术：

2.液相色谱是一种化学品纯化常用方法。该方法将待分离的混合物，注入一个加装有特定固体吸附剂(填料)的长柱状容器(色谱柱)，并随即在样品注入端，通过输液泵注入适当溶剂进行洗脱。根据待分离的组分之间，和填料之间的吸附作用强度差异，将不同化合物在色谱柱上展开为分为不同条带。将这些条带，也就是溶解有被提纯化合物的溶剂，一一单独接收，蒸干溶剂后就可以获得提纯后的目标化合物。制备液相色谱中，洗脱液中目标化合物的浓度一般在0.1-1％。很多种常见色谱模式下(最典型的包括反相色谱和离子交换色谱)，获得的洗脱液中可能含有10-100％不等的水，以及10-100mmol/l的无机盐类添加剂。
3.当需要获取脱除溶剂，干燥的纯品时，就需要先对洗脱液进行脱盐，之后再进行溶剂的干燥脱除。最常见的脱盐方式是使用液液萃取的方法。向洗脱液中加入和洗脱液不混溶的有机溶剂，将目标化合物萃取到有机相中。将有机相和含水相分开，可以获得脱盐脱水的目标化合物溶液。进一步蒸发有机相获得固体纯品。
4.也有一些方法可以单独对洗脱液脱盐。最常见的是离子交换法。依次通过阳离子和阴离子交换膜或交换树脂分别将溶剂中的阳离子转化为铵根，阴离子转化为碳酸根，再通过适当抽真空或者加热的方式去除可挥发的碳酸铵。
5.对洗脱液(目标化合物溶液)单独脱水的常见处理方式是蒸发干燥和冷冻干燥两种。蒸发干燥通过在减压条件下加热溶剂，使溶剂蒸发得到固体产物。冷冻干燥则在减压条件下将溶液降温至冰点以下，利用真空使冰晶升华，得到固体产物。
6.但现有技术存在以下缺点：
7.1、液液萃取无法有效萃取亲水的高极性化合物。同时，对无色的化合物，液液萃取无法获知目标化合物是否被正确萃取到有机相以及水相中是否有残留，很容易造成目标化合物损失。
8.2、离子交换脱盐需要经过两步不同类型的离子交换过程，过程复杂时间长。
9.3、蒸发干燥和冷冻干燥能耗大，耗时长。同时，对几十升以上的大体积洗脱液，需要分多批处理，装置占用严重。


技术实现要素：

10.为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种含水溶液的快速纯化装置，可快速去除有机化合物含盐含水溶剂中的盐和大部分水，将样品浓缩至小体积的有机溶剂中，且该装置完全自动化运行，可监测目标化合物的回收状况，确保处理过程中不发生目标化合物损失。过程低能耗，不使用高耗能的蒸发原理除水。
11.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种含水溶液的快速纯化
装置，包括原料储罐、洗脱剂储罐、纯水储罐，还包括：
12.二元输液泵，所述二元输液泵包括输液泵a、输液泵b及混合器，所述输液泵b的入液端口与所述纯水储罐固定连通，所述混合器的两个入口分别与所述输液泵a和b的输出端口固定连通；
13.二位三通上样阀，所述二位三通上样阀的常闭口与所述原料储罐固定连通，所述二位三通上样阀的常开口与所述洗脱剂储罐固定连通，所述二位三通上样阀的公共端与所述输液泵a的入液口固定连通；
14.二位三通吹干阀，所述二位三通吹干阀的常开口与所述混合器出口固定连通；
15.气源，所述气源的输出端与所述二位三通吹干阀的常闭口固定连通；
16.捕集柱，所述捕集柱的入口端与所述二位三通吹干阀的公共端固定连通；
17.二位三通收集阀，所述二位三通收集阀的公共端与所述捕集柱出口端固定连通，所述二位三通收集阀的常开口固定连通有废液管，所述二位三通收集阀的常闭口固定连通有收集容器；
18.检测器，所述检测器为对目标化合物有响应的非破坏性检测器。
19.优选的，所述二元输液泵为制备色谱柱塞泵。
20.优选的，所述二位三通上样阀、二位三通吹干阀、二位三通收集阀均为电磁阀构成。
21.优选的，所述捕集柱内装填有c18键合的硅胶材料。
22.优选的，所述气源为隔膜气泵。
23.优选的，所述检测器为可变波长紫外检测器。
24.与现有技术相比，本实用新型能达到的有益效果是：
25.该装置除运行速度快捷，系统全自动工作以外，还可以有效浓缩相对亲水的高极性化合物。过程的检测器引导，对无色的化合物也提供了自动判断柱容量和洗脱终点的功能，保证处理过程中没有过载或洗脱不完全造成的损失。浓缩过程不需要蒸发溶剂，不产生相应能耗。
附图说明
26.图1为本实用新型结构示意图；
27.其中：1、原料储罐；2、洗脱剂储罐；3、纯水储罐；4、输液泵a；5、输液泵b；6、混合器；7、二位三通上样阀；8、二位三通吹干阀；9、气源；10、捕集柱；11、二位三通收集阀；12、废液管；13、收集容器；14、检测器。
具体实施方式
28.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
29.实施例:
30.如图1所示，本实用新型提供一种含水溶液的快速纯化装置，包括原料储罐1、洗脱剂储罐2、纯水储罐3，还包括二元输液泵，所述二元输液泵包括输液泵a4、输液泵b5及混合器6，所述输液泵b5的入液端口与所述纯水储罐3固定连通，所述混合器6的两个入口分别与所述输液泵a4和b的输出端口固定连通；
31.二位三通上样阀7，所述二位三通上样阀7的常闭口与所述原料储罐1固定连通，所述二位三通上样阀7的常开口与所述洗脱剂储罐2固定连通，所述二位三通上样阀7的公共端与所述输液泵a4的入液口固定连通；
32.二位三通吹干阀8，所述二位三通吹干阀8的常开口与所述混合器6出口固定连通；
33.气源9，所述气源9的输出端与所述二位三通吹干阀8的常闭口固定连通；
34.捕集柱10，所述捕集柱10的入口端与所述二位三通吹干阀8的公共端固定连通；
35.二位三通收集阀11，所述二位三通收集阀11的公共端与所述捕集柱10出口端固定连通，所述二位三通收集阀11的常开口固定连通有废液管12，所述二位三通收集阀11的常闭口固定连通有收集容器13；
36.检测器14，所述检测器14为对目标化合物有响应的非破坏性检测器14。
37.本实施例还公开了所述二元输液泵为制备色谱柱塞泵。
38.本实施例还公开了所述二位三通上样阀7、二位三通吹干阀8、二位三通收集阀11均为电磁阀构成。
39.本实施例还公开了所述捕集柱10内装填有c18键合的硅胶材料。
40.本实施例还公开了所述气源9为隔膜气泵。
41.本实施例还公开了所述检测器14为可变波长紫外检测器14。
42.工作原理：在一般有机化合物的处理中，洗脱剂为乙腈，捕集柱为c18键合的硅胶材料。自动化的除盐除水处理以下列步骤进行：
43.步骤1：目标化合物的溶剂强度调整、自动捕集和捕集容量监测
44.一般情况下，原料溶液来自反相色谱洗脱，含有一定量的甲醇或乙腈等有机溶剂，在c18捕集柱上有相当的洗脱强度。为保证目标化合物在捕集柱上反相色谱机理的保留，需要混合一定量的水来降低原料溶液的溶剂强度。
45.此步骤中，输液泵a输送原料溶液，输液泵b输送水，二者经过混合器混合，混合溶液在捕集柱上的洗脱强度将大大下降，保证目标化合物可以被捕集。常见的混合比例为原料溶液:水体积比1:1。对一些捕集柱上保留较弱的化合物，比例可以提高到1:2～3。
46.混合后的液体经过常开口打开的吹干阀，流过捕集柱，目标化合物被捕集在疏水性的c18硅胶捕集材料上。不含目标化合物的废液从捕集柱尾端流出，经过检测器监测，排往收集阀。
47.收集阀常开口打开，将上述废液排出。
48.特别地，捕集柱对目标化合物的捕集量存在上限。当上样量超出捕集柱容量时，目标化合物会从捕集柱尾端流出，被检测器所侦测。算法根据检测器对目标化合物的响应，当数值超出一定水平时，判断自动捕集步骤已经到达捕集柱容量终点，系统自动进行下一个步骤。一般来说，捕集柱可以捕集10-50倍柱体积原料溶液中的目标化合物。
49.步骤2：脱盐
50.步骤1之后，保留所有阀当前相位不动，a泵停止泵送原料溶液。b泵继续输送纯水，流过捕集柱。
51.水对捕集在柱上的目标有机化合物没有洗脱能力，但可以将盐类移除。b泵输送2-3倍柱体积的水之后，系统中的盐将被冲洗出废液出口。通过本步骤，盐类被移除。
52.步骤3：吹干
53.步骤2之后，a泵b泵均停止工作。吹干阀常闭口打开，将带有一定压力的气体输送入捕集柱。气体会将捕集柱内，步骤2注入的纯水排干。大约输送5-20倍柱体积的气体之后，剩余的水被移除。
54.步骤4：洗脱
55.上样阀通往洗脱剂的端口打开，输液泵a输送对目标化合物有强洗脱能力的纯乙腈。b泵关闭。
56.洗脱剂经过常开口打开的吹干阀，流过捕集柱，捕集在疏水性的c18硅胶上的目标化合物被乙腈洗脱。目标化合物的乙腈浓溶液从捕集柱尾端流出，经过检测器监测，去往收集阀。收集阀常闭口打开，将目标化合物的乙腈浓溶液导入收集容器。
57.目标化合物会从捕集柱尾端流出，被检测器所侦测。算法根据检测器对目标化合物的响应，当数值低于一定水平时，判断洗脱步骤已经到达终点，捕集柱上不再有目标化合物残留。系统自动进行下一个步骤。一般情况下，a泵输送2-3倍柱体积的洗脱剂乙腈之后，捕集的目标化合物将被完全洗脱。
58.根据步骤1和步骤4的常规上样量(10-50倍柱体积原料溶液)和洗脱溶剂消耗量(2-3倍柱体积的洗脱剂乙腈)，处理前后，目标化合物的浓缩倍数在3-20倍不等。
59.步骤5系统清洗和平衡
60.本步骤系统的工作方式和流路方向和步骤2完全一致。b泵输送纯水，清洗全部管路和捕集柱，替换掉捕集柱上，步骤4留下的高洗脱强度的洗脱剂。b泵输送2倍柱体积的水之后，系统完成清洗和平衡，可以回到步骤1继续下一个循环。
61.上述流程由专门的工作站软件引导，可以全自动运行。使用10l/min规格的输液泵时，最大日处理量约5000l原料溶液。
62.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种含水溶液的快速纯化装置，包括原料储罐(1)，洗脱剂储罐(2)、纯水储罐(3)，其特征在于：还包括：二元输液泵，所述二元输液泵包括输液泵a(4)、输液泵b(5)及混合器(6)，所述输液泵b(5)的入液端口与所述纯水储罐(3)固定连通，所述混合器(6)的两个入口分别与所述输液泵a(4)和b的输出端口固定连通；二位三通上样阀(7)，所述二位三通上样阀(7)的常闭口与所述原料储罐(1)固定连通，所述二位三通上样阀(7)的常开口与所述洗脱剂储罐(2)固定连通，所述二位三通上样阀(7)的公共端与所述输液泵a(4)的入液口固定连通；二位三通吹干阀(8)，所述二位三通吹干阀(8)的常开口与所述混合器(6)出口固定连通；气源(9)，所述气源(9)的输出端与所述二位三通吹干阀(8)的常闭口固定连通；捕集柱(10)，所述捕集柱(10)的入口端与所述二位三通吹干阀(8)的公共端固定连通；二位三通收集阀(11)，所述二位三通收集阀(11)的公共端与所述捕集柱(10)出口端固定连通，所述二位三通收集阀(11)的常开口固定连通有废液管(12)，所述二位三通收集阀(11)的常闭口固定连通有收集容器(13)；检测器(14)，所述检测器(14)为对目标化合物有响应的非破坏性检测器(14)。2.根据权利要求1所述的一种含水溶液的快速纯化装置，其特征在于：所述二元输液泵为制备色谱柱塞泵。3.根据权利要求1所述的一种含水溶液的快速纯化装置，其特征在于：所述二位三通上样阀(7)、二位三通吹干阀(8)、二位三通收集阀(11)均为电磁阀构成。4.根据权利要求1所述的一种含水溶液的快速纯化装置，其特征在于：所述捕集柱(10)内装填有c18键合的硅胶材料。5.根据权利要求1所述的一种含水溶液的快速纯化装置，其特征在于：所述气源(9)为隔膜气泵。6.根据权利要求1所述的一种含水溶液的快速纯化装置，其特征在于：所述检测器(14)为可变波长紫外检测器(14)。

技术总结
本实用新型公开了一种含水溶液的快速纯化装置，包括原料储罐、洗脱剂储罐、纯水储罐，还包括二元输液泵、二位三通上样阀、二位三通吹干阀、气源、捕集柱、二位三通收集阀、检测器，本实用新型除运行速度快捷，系统全自动工作以外，还可以有效浓缩相对亲水的高极性化合物。过程的检测器引导，对无色的化合物也提供了自动判断柱容量和洗脱终点的功能，保证处理过程中没有过载或洗脱不完全造成的损失。浓缩过程不需要蒸发溶剂，不产生相应能耗。不产生相应能耗。不产生相应能耗。


技术研发人员：王丽军 张博 玄伟 侯双 刘蕾 杨珂新
受保护的技术使用者：康龙化成（北京）新药技术股份有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/12