Устройство для непрерывной противоточной хроматографии

Изобретение относится к устройству для непрерывной противоточной хроматографии, предназначенному для разделения и/или очистки веществ в соответствии с принципом разделения «жидкость-жидкость». Устройство (1) для непрерывной противоточной хроматографии содержит несколько размещенных вокруг оси вращения (D) вращающихся камер (2, А, В, С), приспособленных для содержания в себе исследуемой жидкости или смеси жидкостей. Причем отдельные камеры взаимосвязаны посредством проводящих жидкость соединений (3) таким образом, чтобы две жидкости направлялись в противотоке. При этом одна из жидкостей сначала проходила бы через несколько камер, а затем возвращалась в первоначально пройденные в направлении потока камеры. Кроме того, смесь жидкостей подают в камеры (А, В, С) со стороны (22) камер (В, С, А), расположенной ближе к оси вращения, после выхода смеси из соседних против направления вращения камер (А, В, С) со стороны (21), более удаленной от оси вращения. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разделения в непрерывном режиме, а также повышение эффективности полного смешивания и последующего разделения фаз. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройству для непрерывной противоточной хроматографии, предназначенному для разделения и/или очистки веществ в соответствии с принципом разделения «жидкость-жидкость».

Принцип разделения «жидкость-жидкость» известен уже много лет, но способы его реализации включают в себя периодический процесс, при котором может быть загружено только небольшое количество образца. Следующее количество образца может быть загружено только после полной обработки предыдущего образца. Такое устройство известно из WO 2004/079363 А, где фазу направляют через несколько вращающихся камер, расположенных по периметру цилиндра.

Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного по сравнению с прототипом устройства для хроматографии, которое позволяет эффективно, в непрерывном режиме разделять материалы.

Указанную цель достигают с помощью устройства для непрерывной противоточной хроматографии в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения.

В настоящем изобретении предложено устройство для непрерывной противоточной хроматографии с несколькими вращающимися камерами, размещенными вокруг оси вращения, причем камеры приспособлены для содержания в себе исследуемой жидкости или смеси жидкостей, а отдельные камеры взаимосвязаны посредством проводящих жидкость соединений таким образом, чтобы две жидкости направлялись в противотоке, при этом одна из жидкостей сначала проходила бы через несколько камер, а затем возвращалась в предыдущие камеры с целью создания параллельного потока.

Предложенное устройство для непрерывной противоточной хроматографии характеризуется тем, что оно демонстрирует хорошую эффективность разделения, а также хорошую производительность для эффективного полного смешивания и последующего разделения фаз.

Добавляемый в жидкости материал образца оптимально распределяется между ними в зависимости от растворимости. Материал образца может быть также смесью различных веществ. По сравнению с прототипом указанное устройство впервые позволяет частично рециркулировать образец во время процесса.

В одном из наиболее предпочтительных вариантов изобретения предложено, что смесь жидкостей подают в камеры с их стороны, расположенной ближе к оси вращения, после выхода смеси из соседней против направления вращения камеры с ее стороны, более удаленной от оси вращения.

В еще одном из наиболее предпочтительных вариантов изобретения предложено, что смесь жидкостей подают в камеры первой группы с их стороны, более удаленной от оси вращения, после выхода смеси из следующей второй в направлении вращения камеры с ее стороны, расположенной ближе к оси вращения.

В другом наиболее предпочтительном варианте изобретения предложено, что смесь жидкостей подают в камеры второй группы с их стороны, более удаленной от оси вращения, после выхода смеси из соседней против направления вращения камеры с ее стороны, расположенной ближе к оси вращения.

Предпочтительно, каждый из выходных и входных каналов камеры расположен радиально.

В дополнительном варианте настоящего изобретения предусмотрено, что две жидкости или смеси жидкостей состоят, с одной стороны, из тяжелой фазы, а с другой стороны, из легкой фазы.

Камеры предпочтительно взаимосвязаны в непрерывное кольцо.

Предпочтительно, каждую из двух жидкостей подают во взаимосвязанные камеры через соответствующий вход и выводят из этих камер через соответствующий выход.

В следующем наиболее предпочтительном варианте изобретения предложено, что материал образца подают между парами указанных входов и выходов в другой точке последовательности взаимосвязанных камер.

В одном из вариантов предложено, что смеси жидкостей являются несмешивающимися.

Жидкость или смесь жидкостей является предпочтительно растворителем или смесью растворителей для материала образца.

В наиболее эффективном конструкторском решении предложено, что камеры расположены по окружности.

Камеры имеют предпочтительно одинаковую конструкцию.

Более подробно изобретение описано ниже с использованием чертежей.

На фиг.1 представлен схематический вид сверху устройства для непрерывной противоточной хроматографии по настоящему изобретению;

на фиг.2 - схематическое изображение примеров трех камер с изображенным в них для пояснения потоком;

на фиг.3 - схематическое изображение результата разделения фаз в трех камерах, изображенных на фиг.2, который достигается в направлении расположения камер слева направо.

Одинаковые номера позиций на чертежах обозначают одинаковые или одинаково действующие элементы.

На фиг.1 схематически изображено устройство 1 для непрерывной противоточной хроматографии по настоящему изобретению с несколькими камерами 2, размещенными вокруг оси вращения D и вращающимися в направлении R. Камеры взаимосвязаны посредством проводящих жидкость соединений 3.

Исследуемая жидкость или смесь жидкостей движется через взаимосвязанные камеры 2.

После прохождения через несколько камер жидкость через систему соединений возвращается в противотоке в предыдущие камеры, в результате чего в камерах образуется параллельный поток.

Камеры 2 размещены по окружности на крепежной пластине 4, которая вращается вокруг оси вращения D, причем камеры 2 взаимосвязаны посредством соединений 3 в непрерывное кольцо.

Каждый из выходных 23 и входных 24 каналов камеры расположен радиально относительно оси вращения D.

В области разрыва кольца U две жидкости непрерывно подаются во взаимосвязанные камеры через соответствующие входы 31, 33, а разделенные жидкости выводятся из камер через соответствующие выходы 32, 34.

Жидкость или смесь жидкостей является растворителем для материала образца. Последний через загрузочный канал 35 подают во взаимосвязанные камеры 2, образующие последовательность между парами указанных входов 31, 33 и выходов 32, 34.

На фиг.2 схематически изображено движение жидкости. Смесь жидкостей подают в камеры А, В, С со стороны 22 камер В, С, А, расположенной ближе к оси вращения, после выхода из соседних против направления вращения камер А, В, С со стороны 21, более удаленной от оси вращения.

Смесь жидкостей подают в камеры А, В (первая группа) со стороны 21, более удаленной от оси вращения, после выхода из следующей второй в направлении вращения камеры С, А с ее стороны 22, расположенной ближе к оси вращения.

Смесь жидкостей подают в камеры С (вторая группа) со стороны 21, более удаленной от оси вращения, после выхода из соседней против направления вращения камеры В со стороны 22, лежащей ближе к оси вращения.

Две жидкости или смеси жидкостей состоят, с одной стороны, из тяжелой фазы, а с другой стороны, из легкой фазы. Это улучшает разделение материала образца.

Фазу L подают в камеру А через соединительный элемент А7, в камеру В - через соединительные элементы А2 и В9 и в камеру С - через соединительные элементы В4 и С11.

Затем фазу L через соединительный элемент С6 подают к соединительному элементу А7 камеры А в соседнем справа блоке других камер А, В, С (не показаны).

Фазу S подают через соответствующий соединительный элемент А8 из камеры А соседнего блока (не показан) в камеру В через соединительный элемент В3.

Через соединительные элементы В10 и С5 фазу S подают в камеру С c соединительным элементом С11 и далее через соединительные элементы С12 и А1 в камеру А. Далее фазу S подают через соединительный элемент А8 к соединительному элементу В3 камеры В левого блока (не показан).

Несколько взаимосвязанных камер позволяют перемещать две практически не смешивающиеся жидкости в противотоке. В камерах фазы полностью перемешиваются, благодаря чему материал образца распределяется в соответствующих фазах в зависимости от его растворимости. В данном устройстве используются принцип сферической делительной воронки и распределение Нернста.

Принудительное вращение создает в камерах центробежную силу, в результате чего происходит разделение фаз в одной и той же камере, так что в следующую камеру фазы могут быть направлены раздельно.

Поскольку быстрое полное смешивание и разделение и, следовательно, заданное перемещение соответственно чистых фаз L и S не может быть реализовано в противотоке, то в каждой камере фазы направляют поперечно друг другу. Эти камеры сгруппированы в блоки (например, камеры А, В, С) посредством специального набора соединений, и в этих блоках фазы перемещаются параллельно. Противоточный процесс достигается за счет расположения соединений между отдельными блоками.

На фиг.3 схематически изображен результат разделения фаз, который достигается в направлении расположения камер слева направо.

1. Устройство (1) для непрерывной противоточной хроматографии, содержащее несколько размещенных вокруг оси вращения (D) вращающихся камер (2, А, В, С), приспособленных для содержания в себе исследуемой жидкости или смеси жидкостей, причем отдельные камеры взаимосвязаны посредством проводящих жидкость соединений (3) таким образом, чтобы две жидкости направлялись в противотоке, при этом одна из жидкостей сначала проходила бы через несколько камер, а затем возвращалась в первоначально пройденные в направлении потока камеры.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что смесь жидкостей подают в камеры (А, В, С) со стороны (22) камер (В, С, А), расположенной ближе к оси вращения, после выхода смеси из соседних против направления вращения камер (А, В, С) со стороны (21), более удаленной от оси вращения.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что смесь жидкостей подают в камеры (А, В) первой группы с их стороны (21), более удаленной от оси вращения, после выхода смеси из следующей второй в направлении вращения камеры (С, А) с ее стороны (22), расположенной ближе к оси вращения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что смесь жидкостей подают в камеры (С) второй группы с их стороны (21), более удаленной от оси вращения, после выхода смеси из соседней против направления вращения камеры (В) с ее стороны (22), расположенной ближе к оси вращения.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый из выходных (23) и входных (24) каналов камеры (2) расположен радиально относительно оси вращения (D).

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что две жидкости или смеси жидкостей состоят, с одной стороны, из тяжелой фазы, а с другой стороны, из легкой фазы.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камеры (2) взаимосвязаны в непрерывное кольцо.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что две жидкости непрерывно подают во взаимосвязанные камеры (2) через соответствующие входы (31, 33) и выводят из этих камер (2) через соответствующие выходы (32, 34).

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что материал образца подают между парами указанных входов и выходов в другой точке последовательности взаимосвязанных камер (2).

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жидкости являются несмешивающимися.

11. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что жидкость или смесь жидкостей состоит из растворителя или смеси растворителей для материала образца.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камеры (2) размещены по окружности.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камеры имеют одинаковую конструкцию.