一种超高效液相制备色谱柱的制作方法

1.本发明涉及液相色谱领域，具体是一种超高效液相制备色谱柱。


背景技术：

2.自1903年svictor首次公开吸附色谱柱以来，液相色谱柱技术通过不断的发展，成为现代分析化学不可或缺的高效分离技术之一，广泛应用于天然产物有效成分、药物中间体、生物制品和精细化工辅料等的分离分析。
3.常规制备色谱柱采用10微米粒径填料装填，实现每米4万理论塔板数的装柱，柱管耐压10mpa，如柳仁民《制备色谱技术及装备研究进展》中所述，高压液相色谱具有高柱效、高流速、分离时间短的特点，其柱效可达每米柱床柱效4万～6万。
4.waters公司采用5微米填料，在30mm直径制备柱上实现了每米8万理论塔板数的装柱，但因柱管耐压性和筛板分配均一性等硬件研发滞后的影响，远未达到超高效分析柱每米20万理论塔板数的水平，无法满足中药等复杂样品日益增长的纯化需求，尤其是5微米以下小粒径填料超高效分析柱等效放大到制备柱的应用需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于至少解决背景技术中存在的技术问题之一，提供一种超高效液相制备色谱柱。即针对背景技术中的问题，本发明设计整体密封耐压性达到60mpa，内壁粗糙度达到0.2微米的316l不锈钢柱管；每平方米分配器点数达到13.85万个，分配均一性更优、分配效果更佳的多等分斜h树形型分配器和外置碟簧组件持续的推力保持填料柱床紧实度，避免塌陷造成的柱效下降，分离效果损失，保持长效的分离能力和使用寿命，每米柱效理论塔板数可达20万，满足中药等复杂样品从超高效分析柱到制备柱的等效放大制备需求。
6.本发明的技术解决方案如下：
7.一种超高效液相制备色谱柱，包括柱管，其上设置有进液口和出液口；
8.推压组件，其包括活塞和位于活塞上方的螺纹管，所述螺纹管的上方设置有上压推杆；
9.碟簧组件，其嵌套于上压推杆上，由上法兰、中法兰和柱管上法兰通过螺栓固定；
10.底法兰组件，其位于所述柱管的底部，其与柱管、活塞构成腔体们墙体内填充填料形成柱床；
11.活塞分配器，其内嵌于活塞底部；
12.活塞筛板，其内嵌于活塞底部，并位于活塞分配器的下方；所述底法兰组件的内部从上至下依序内嵌有下筛板和下分配器。
13.作为本发明的优选方案，所述活塞分配器和下分配器上的分配点至少10000个每平方米。
14.作为本发明的优选方案，所述活塞分配器和下分配器的一表面为多等分斜h树形，
另一表面为均匀分布的花型分配孔。
15.作为本发明的优选方案，所述柱管的直径为20-100mm。
16.作为本发明的优选方案，所述柱床的高度为100-400mm。
17.作为本发明的优选方案，所述碟簧为不锈钢碟簧、碳钢碟簧、铬锰合金碟簧、铬矾合金碟簧、硅锰合金碟簧、弹簧钢碟簧或多种合金碟簧中的一种或多种组成。
18.作为本发明的优选方案，所述填料为硅胶填料、聚合物填料、琼脂糖填料中的一种或多种。
19.作为本发明的优选方案，所述填料的粒径为1-5μm。
20.作为本发明的优选方案，所述活塞筛板和下筛板的孔径为0.5-2μm。
21.作为本发明的优选方案，所述柱管内壁、活塞筛板、下筛板、活塞分配器和下分配器的粗糙度为0.1-0.5μm。
22.本发明的有益效果是：
23.(1)本发明的一种超高液相制备色谱柱，保证了20万每米超高效理论塔板数制备柱的实现：本发明采用1-5微米硅胶填料、外置超高压碟簧组和60mpa耐压柱管等硬件创新，实现20万每米超高效理论塔板数的装柱。
24.(2)本发明的超高效色谱柱等效放大制备问题的有效解决：本研究实现30mm、50mm和100mm直径多规格超高效制备色谱柱技术突破，为小粒径填料从分析色谱水平等效放大到制备色谱的实现提供了解决方案，有利于促进工业制备色谱的发展。
附图说明
25.图1为本发明的超高效液相制备柱整体结构图；
26.图2为本发明的超高效液相制备柱，上压推杆、上法兰、碟簧组、碟簧法兰、螺纹管、活塞的连接结构图；
27.图3为本发明的超高效液相制备柱，中法兰、固定螺栓、柱管法兰、柱管、下法兰、柱底出液口和法兰分配器构成的柱管套件图；
28.图4为本发明的超高效液相制备柱，活塞的结构图，包括活塞出液口、固定螺栓、活塞法兰、活塞分配器和活塞筛板；
29.图5为本发明的50mm直径超高效液相制备柱，活塞分配器和法兰分配器的分配点布局；
30.图6为本发明的50mm直径超高效液相制备柱活塞分配器正面结构图；
31.图7为本发明的50mm直径超高效液相制备柱活塞分配器反面结构图
32.图8为采用本发明50mm直径制备柱，实施案例1，填充5微米c18hd硅胶填料的250mm柱高色谱柱的柱效评价色谱图。
33.图9为采用本发明50mm直径制备柱，实施案例2，填充5微米c18hce硅胶填料的250mm柱高色谱柱的柱效评价色谱图。
34.图10为采用本发明30mm直径制备柱，实施案例3，填充5微米c18hd硅胶填料的250mm柱高色谱柱的柱效评价色谱图。
35.图11为采用本发明30mm直径制备柱，实施案例4，填充3.5微米c18hce硅胶填料的100mm柱高色谱柱的柱效评价色谱图；
36.1-柱头进液管，201-上法兰，202-中法兰，203-柱管上法兰，204-柱管下法兰，205-下法兰，206-碟簧法兰，207-活塞法兰，3-碟簧组件，4-螺纹管，5-活塞，6-柱管，7-柱床，8-上压推杆，901-第一固定螺栓，902-固定螺杆，903-第二固定螺栓，904-第三固定螺栓，11-柱底出液口，12-活塞分配器，1201-分配点，13-活塞筛板，1301-斜h树形，1302-花型分配孔结构，14-活塞出液口。
具体实施方式
37.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
40.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
41.参照图1至图7，本发明的优选实施例：
42.一种超高效液相制备色谱柱，包括柱管6，其上设置有进液口和柱底出液口11；
43.推压组件，其包括活塞5和位于活塞5上方的螺纹管4，所述螺纹管4的上方设置有上压推杆8；更具体地，进液口上连接有柱头进液管1，活塞上设置有活塞出液口14，其通过螺纹管4与柱头进液管1连通；
44.碟簧组件3，其嵌套于上压推杆8上，由上法兰201、中法兰202和柱管上法兰203通过螺栓固定，具体地法兰之间分别采用第一固定螺栓901和固定螺杆902固定；
45.底法兰组件，其位于所述柱管6的底部，其与柱管6、活塞5构成腔体，腔体内填充填料形成柱床7；
46.活塞分配器12，其内嵌于活塞5底部；
47.活塞筛板13，其内嵌于活塞5底部，并位于活塞分配器12的下方；
48.所述底法兰组件的内部从上至下依序内嵌有下筛板和下分配器；
49.更具体地，柱管6底部与下筛板、下分配器分别通过柱管下法兰204、下法兰205以及活塞法兰207连接固定，法兰之间分别采用第一固定螺栓903和第二固定螺栓904固定。
50.作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
51.所述活塞分配器12和下分配器上的分配点至少10000个每平方米。
52.所述活塞分配器12和下分配器的一表面为多等分斜h树形结构，另一表面为均匀分布的花型分配孔结构，分配点数为10000-15000个每平方米。
53.所述柱管6的直径为20-100mm。
54.所述柱床7的高度为100-400mm。
55.所述碟簧组件为不锈钢碟簧、碳钢碟簧、铬锰合金碟簧、铬矾合金碟簧、硅锰合金碟簧、弹簧钢碟簧或多种合金碟簧中的一种或多种组成。
56.所述填料为硅胶填料、聚合物填料、琼脂糖填料中的一种或多种。
57.所述填料的粒径为1-4μm。
58.所述活塞筛板13和下筛板的孔径为0.5～2μm；
59.所述柱管6内壁、活塞筛板13、下筛板、下分配器和活塞分配器12的粗糙度为0.1-0.5μm。
60.本实施例的色谱柱结构能够持续稳定维持填料柱床处于紧实状态，避免填料柱床塌陷造成的分离度下降，保持色谱柱长效的分离能力和使用寿命；
61.以下结合具体实施例和附图8-11进一步说明本发明，应理解，具体实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
62.实施例1
63.首先，取活塞和下法兰筛板放置于乙醇溶液浸没中超声5min，将上法兰通过螺栓与柱管固定，柱管头朝上与装柱机固定槽嵌合固定；将下法兰与塞板通过螺栓固定，同时采用堵头密封下端出液口；连接活塞与进液管，并与螺纹管固定，依次在螺纹管上组装碟簧法兰、碟簧、上压推杆、上法兰，由所有需填充柱床高度及填料堆密度计算所出需填料量，例如5微米c18hd硅胶填料320g，配置640ml体积比为1:1的异丙醇：乙醇匀浆液；加入填料搅拌超声匀浆10min；倒入弹簧柱，快速将活塞和螺纹管组件放入柱管口，用液压缸压下活塞，液压缸压力20mpa，将螺钉旋紧，保压30分钟，将螺钉二次旋紧，将液压缸升起，将弹簧柱拿出，装柱完成。
64.以5微米c18hd硅胶填料为填充介质，采用本发明50mm直径柱管装柱，所装填色谱柱采用尿嘧啶和萘评价柱效，结果如图8所示，所装填色谱柱每米柱效达10万，对称性良好，并采用大梯度的甲醇水流动相进行破坏性测试，验证其稳定性良好。
65.实施例2
66.与实施例1不同之处在于，采用5微米c18hce硅胶填料为填充介质，所装填色谱柱采用尿嘧啶和萘评价柱效，结果如图9所示，所装填色谱柱米柱效达10万，对称性良好，并采用大梯度的甲醇水流动相进行破坏性测试，验证其稳定性良好。
67.实施例3
68.与实施例1不同之处在于，采用5微米硅胶填料为填充介质，装填30*250mm规格色谱柱，所装填色谱柱采用尿嘧啶和萘评价柱效，结果如图10所示，所装填色谱柱米柱效达10万，对称性良好，并采用大梯度的甲醇水流动相进行破坏性测试，验证其稳定性良好。
69.实施例4
70.与实施例1不同之处在于，采用3.5微米硅胶填料为填充介质，装填30*100mm规格色谱柱，所装填色谱柱采用尿嘧啶和萘评价柱效，结果如图11所示，所装填色谱柱米柱效达20万，对称性良好，并采用大梯度的甲醇水流动相进行破坏性测试，验证其稳定性良好。
71.综上可知，采用整体耐压达60mpa，内壁粗糙度达到0.2微米的316l不锈钢柱管和单位面积分配器点数多达13852个，分配均一性更佳的多等分斜h树形型分配器实现每米理
论塔板数20万的制备柱装柱。
72.实验证明，本发明的超高效液相制备柱，柱效高、分离度好、稳定性佳、使用寿命长。满足中药等复杂样品从超高效分析柱等效放大到制备柱的应用需求，对制备色谱领域的发展将起到良好的促进作用
73.在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
74.以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，还可以做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种超高效液相制备色谱柱，其特征在于，包括柱管(6)，其上设置有进液口和出液口；推压组件，其包括活塞(5)和位于活塞(5)上方的螺纹管(4)，所述螺纹管(4)的上方设置有上压推杆(8)；碟簧组件(3)，其嵌套于上压推杆(8)上，由上法兰(201)、中法兰(202)和柱管上法兰(203)通过螺栓固定；底法兰组件，其位于所述柱管(6)的底部，其与柱管(6)、活塞(5)构成腔体，腔体内填充填料形成柱床(7)；活塞分配器(12)，其内嵌于活塞(5)底部；活塞筛板(13)，其内嵌于活塞(5)底部，并位于活塞分配器(12)的下方；所述底法兰组件的内部从上至下依序内嵌有下筛板和下分配器。2.根据权利要求1所述的一种超高效液相制备色谱柱，其特征在于，所述活塞分配器(12)和下分配器上的分配点至少10000个每平方米。3.根据权利要求1所述的一种超高效液相制备色谱柱，其特征在于，所述活塞分配器(12)和下分配器的一表面为多等分斜h树形结构，另一表面为均匀分布的花型分配孔结构。4.根据权利要求1所述的一种超高效液相制备色谱柱，其特征在于，所述柱管(6)的直径为30-200mm。5.根据权利要求1所述的一种超高效液相制备色谱柱，其特征在于，所述柱床(7)的高度为100-400mm。6.根据权利要求1所述的一种超高效液相制备色谱柱，其特征在于，所述碟簧组件为不锈钢碟簧、碳钢碟簧、铬锰合金碟簧、铬矾合金碟簧、硅锰合金碟簧、弹簧钢碟簧或多种合金碟簧中的一种或多种组成。7.根据权利要求1所述的一种超高效液相制备色谱柱，其特征在于，所述填料为硅胶填料、聚合物填料、琼脂糖填料中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的一种超高效液相制备色谱柱，其特征在于，所述填料的粒径为1-5μm。9.根据权利要求1所述的一种超高效液相制备色谱柱，其特征在于，所述活塞筛板(13)和下筛板的孔径为0.5-2μm。10.根据权利要求9所述的一种超高效液相制备色谱柱，其特征在于，所述柱管(6)内壁、活塞筛板(13)、下筛板、活塞分配器(12)和下分配器的粗糙度为0.1～0.5μm。

技术总结
本发明公开了一种超高效液相制备色谱柱，涉及液相色谱领域，包括柱管，其上设置有进液口和出液口；推压组件，其包括活塞和位于活塞上方的螺纹管，所述螺纹管的上方设置有上压推杆；碟簧组件，其位于所述螺纹管上；底法兰组件，其位于所述柱管的底部，其与柱管、活塞构成腔体，腔体内填充填料形成柱床；活塞分配器，其位于出液口的下方；活塞筛板，其位于活塞分配器的下方。本发明的一种超高液相制备色谱柱，保证了20万每米超高效理论塔板数制备柱的实现：本发明采用1-5微米硅胶填料、外置超高压碟簧组和60MPa耐压柱管等硬件创新，实现20万每米超高效理论塔板数的装柱。米超高效理论塔板数的装柱。


技术研发人员：梁鑫淼 邹先文 周永正 高诗凯 张华蓉 郭志谋 徐莉明 汪盛福
受保护的技术使用者：赣江中药创新中心
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/7/25