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DE950281C - Verfahren und Vorrichtung zum chromatographischen Trennen von Gemischen verschiedener Stoffe in Loesungen mittels Sorption - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum chromatographischen Trennen von Gemischen verschiedener Stoffe in Loesungen mittels Sorption

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Publication number
DE950281C
DE950281C DEL7961A DEL0007961A DE950281C DE 950281 C DE950281 C DE 950281C DE L7961 A DEL7961 A DE L7961A DE L0007961 A DEL0007961 A DE L0007961A DE 950281 C DE950281 C DE 950281C
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DE
Germany
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column
relative movement
sorption
solution
separated
Prior art date
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Expired
Application number
DEL7961A
Other languages
English (en)
Inventor
Svante Harry Svensson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LKB Produkter Fabriks AB
Original Assignee
LKB Produkter Fabriks AB
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Filing date
Publication date
Application filed by LKB Produkter Fabriks AB filed Critical LKB Produkter Fabriks AB
Application granted granted Critical
Publication of DE950281C publication Critical patent/DE950281C/de
Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/02Column or bed processes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/26Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/38Flow patterns
    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/50Conditioning of the sorbent material or stationary liquid
    • G01N30/58Conditioning of the sorbent material or stationary liquid the sorbent moving as a whole
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/50Conditioning of the sorbent material or stationary liquid
    • G01N30/58Conditioning of the sorbent material or stationary liquid the sorbent moving as a whole
    • G01N2030/587Continuous annular chromatography
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/60Construction of the column
    • G01N30/6052Construction of the column body
    • G01N30/6065Construction of the column body with varying cross section

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum iromatographischen Trennen von Gemischen verschiedener Stoffe in Lösungen mittels Sorption Die chromatographische Analyse in ihren verschiedenen Ausführungsformen hat während des letzten Jahrzehntes eine sehr große Bedeutung bekommen als eine sehr selektive und wirksame Analyslenmethode für komplexe Gemische. IhreAusnutzung zu präparativen Zwecken hat nicht dieselbe Bedeutung erzielt.
  • Zur Zeit zugängliche Apparate für dlrornatographische Analyse können zwar zur Fraktionierung in kleinerem Umfange verwendet werden, sie sind jedoch für eine Fraktionierung von größeren Materialmengen nicht geeignet. Eine Apparatur für solche Zwecke sollte nicht nur die Vesrwendung von bedeutend größleren Mengen Sorptionsmitteln gestatten, sondern auch in gröStrnöglichem Ausmaß den Einsatz menschlicher Arbeitskraft vermindern. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die es gestatten, auf die beste Art das Prinzip der chromatographischen Analyse zu rein präparativen Zwecken auszunutzen.
  • Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird der Sorptionsprozeß in der Weise kontinuierlich gemacht, daß dieselbe Menge Sorptionsmittel mmer wieder zur Fraktionierung von stets neuen Mengen des ursprünglichen Materials verwendet wird.
  • Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck eine zur Strömungsrichtung im wesentlichen slenkrecht verlaufende Relativblewegung zwischen der Sorptionskolonne einerseits und der Zufuhr- und Sanunelvorrichtung andererseits vorgenommien, wobei die Relativbewegung entweder eine in geschlossener Bahn rotierende oder leine in nicht geschloslsenler Bahn hin- undhergehiendle Bewegung ist.
  • In den Zeichnungen werden einige Ausführungsformen der Erfindung als Beispiel gezeigt.
  • Fig. 1 zeigt eine zylinderförmige, einfache Kolonne in Verbindung mit einer kreisförmigen Zufuhrvorrichtung und einer kreisförmigen Sammelvorrichtung, wobei letztere fest sind, während die Kolonne sich dreht; Fig. 2 zeigt eine einfach zusammengesetzte, längliche ringförmig geschlossene Kolonne, welche zwischien einer Zufuhr- und der Sammelvorrichtung derselben Form umläuft; Fig. 3 zeigt die Zufuhrvorrichtung von unten gesehen; Fig. 4 zeigt die zusammengesetzte Kolonne von oben und Fig. 5 die Sammelvorrichtung ebenfalls von oben; Fig. 6 zeigt eine stillstehende zylinderförmige, doppelt zusammengesetzte Kolonne in Verbindung mit drehbaren kreisförmigen Zufuhr- und Sammelvorrichtungen, wobei der Flüssigkeltsaustausch zwischen den drei Einheiten durch flache durchlöcherte Gleitflächen stattfindet.
  • In den Figuren bezeichnet I die Zufuhrvorrichtung, 2 die Sorptionskolonne und 3 die Sammelvorrichtungen; 11 bezeichnet Einlaufrohre für die Lösung, welche getrennt werden soll, 12 Einlaufrohre für die Elutionslösung; 21 bezeichnet parallel geschaliete Teilkolonnen, 22 Wände zwischen solchen; 23 bezeichnet in Serile geschaltete Teilkolonnen und 24 Verdrängungskörper zwischen denselben; 25 sind Ablaufrohre von der Kolonne, von welchen Lösungen in die Kammern 3I hinuntertropfen, welche durch Zwischenwände 32 voneinander getrennt werden. Mit I3, 26, 27 und 33 schließlich werden flache, durchlöchlerte Gleitschienen bezeichnet, welche die Beförderung der Flüssigkeit zwischen den drei Hauptteilen vermitteln und gleichzeitig eine Relativbewegung zwisehen ihnen gestatten.
  • Die Wirkungsweise der Vorrichtung geht aus den Zeichnungen und der folgenden Beschreibung hervor.
  • Das Prinzip der kontinuierlichen Sorptionsfraktionierung wird an Hand der in der Fig. I gezeigten Ausfuhrungsform erläutlert. Die Vorrichtung besteht auS drei Hauptteilen, einer Dosierungs anordnung I für Zufuhr des zu trennenden Gemischers und die Elutions- oder Verdrängungslösung, der S'orptionskolonne 2 und der Sammelvorrichtung 3. Die Sorptionskolonne besteht in diesem Fall aus zwei konzentrischen Zylindern, in derem Zwischenraum das Sorptionsmittel sich befindet. In der Dosierungsanordnung hat das Rohr II die Aufgabe, die zu trennende Mischung mit einer konstanten Volumengeschwindigkeit zuzuführen, weil die Rohre I2, die übler die Oberfläche der Sorptionskolonne gleichmäßig verteilt sind, die Elutions- oder Verdrängungslösung mit in Zeit und Raum konstanter Volumengeschwindigkeit zuführen sollen. Die Do sierungs- und Sammelvorrichtungen sind fest, die Kolonne aber beschreibt eine langsam rotierende Bewegung um die Achse der Zylinder. An der Unterfläche der Kolonne befinden sich eine Anzahl Abflußrohre 25, durch welche die Flüssigkeit von der Kolonne mit angenähert konstanter Volumengeschwindigkeit abfließt. Die Sammelvorrichtung enthält eine Anzahl von voneinander getrennten Kammern, worin die verschiedenen Fraktionen sich ansammeln können. Unter den gegebenen Voraussetzungen, nämlich blei in Zeit und Raum konstanten Strömungsgeschwindigkeiten der Lösungen, wird die Flüssigkeit überall in der vertikalen Richtung strömen. Darin gelöste Substanzen aber bekommen eine in Relation zur Sorptionsaffinität stehende Herabsetzung in der Transportgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit gelöster Moleküle wird also der prozentuaben Sorption umgekehrt proportional. Wiegen der langsamen Rotation der Kolonne beschreiben nun die Moleküle darin eine spiralförmige Bewegungskurve, deren Steilheit für das Lösungsmittel am größten ist und für die gelösten Substanzen in Proportion zu der prozentualen Sorption herabsinkt. Da ferner die Zufuhrvorrichtung der zu trennenden Mischung sich relativ zur Sammelvorrichtung nicht bewegt, so folgt, daß der Ausflußpunkt .der verschiedenen gelösten Substanzen entlang der kreisförmigen Sammlelvorrichtung sich mehr und mehr verschileblen muß, je stärker die betreffende Substanz sorbiert wird.
  • Eine und dieselbe Substanz oder Fraktion, durch eine bestinunte Sorptionsfähigkeit charakterisiert,. wird daher stets in eine und dieselbe Kammer der Sanmelvorrichtung hineinffleßen, oder in eine kleine Anzahl benachbarter Kammern.
  • Die zu trennende Lösung wird innerhalb einer schmalen Zone der Zufuhrvorrichtung eingeführt.
  • Beim Elutionsverfahren, weiches das einfachste ist, liefert die Zufuhrvorrichtung die Elutionsiösung.
  • Diejenigen Stoffe, welche getrennt werden sollen, treten in die Kolonne innerhalb von einher Zone ein, deren Lage zur Zufuhr- und Sammelvorrichtung konstant ist, deren Lage zur Kolonne sich jedoch von Augenblick zu Augenblick an dem Eingangsrand der Kolonne entlang verschiebt.
  • Die relative Bewbet,angsgeschwindigkeit zwischen der Kolonne einerseits und der Zufuhr- und der Sammelvorrichtung andererseits muß so abgepaßt werden, daß die Kolonne in dieselbe Lage zur Zufubr- und Sammelvorrichtung nach Verlauf einer Zeitspanne zurüdckommt, welche den Unterschied in der Durchlaufzeit für die am meisten und die am wenigsten sorbierbaren Bestandteile etwas übersteigt. In diesem Fall wird die ganze Kapazität der Kolonne ausgenutzt, und docht werden nirgends zwei Bestandteile an derselben Stelle der Ablaufvorrichtung hinausfließen, wenn die Trennung genügend ist.
  • Das soeben beschriebene Verfahren bezieht sich auf das Elutionsverfahren. Bei Verdrängung ist das Verfahren ähnlich, obgleich komplizierter. Man muß nämlich in diesem Falle das Verdrängungsmittel aus der Kolonne auswaschen, bevor dieselbe in ihre ursprüngliche Lage zur Zufuhr- und Sammelvorrichtung zurückkommt.
  • Ebenso wie beim Elutionsverfahren wird das Gemisch, welches getrennt werden soll, innerhalb einer schmalen Zone der Zufuhrvorrichtung eingeführt. Eine darauffolgende Zone der Zufuhrvorrichtung in Bewegungsrichtung der Kolonne führt die Verdrängungslösung in die Kolonne lein, und in der darauffolgenden Zone wird eine Elutionslösung für das Verdrängungsmittel zugeführt. Wenn das ursprungliche Lösungsmittel hierzu geeignet ist, kann sich diese dritte Zone über die restliche Zufuhrvorrichtung erstrecken. Sonst müßte in der vierten Zone der Zufuhrvorrichtung der Kolonne dieses Lösungsmittel zugeführt werden und somit die Elutionslösung des Verdrängers weggewaschen werden. Die Größe der erforderlichen verschiedenen Zonen neue durch Versuche ermittek werden.
  • Zum Unterschied von der Trennung durch Elution werden bei diesem Verfahren die in den verschiedenen Zonen aufgenommenen Bestandteile direkt aneinander angrenzen. Die Konzentrationen der voneinander getrennten Bestandteile in der Kolonne stellen sich auf für jeden Stoff charakteristische Werte Nein, während die Ausdehnung eines jeden Bestandteiles in der Richtung des Flüssigkeitsstromes in der Kolonne sich auf einen Wert einstellt, welcher der Konzentration der B!estandteile im Gemisch proportional ist. In der Sammelvorrichtung werden also ,die Konzentrationen der verschiedlenen Bestandteile nach und nach sinken, je nachdem wie die Sorbierbarkeit herabsinkt, während die Anzahl der Kammern in derselben, welche einen gewissen Bestandteil empfangen, teils von der Sorbierbarkeit, teils von der Mengle ,des Blestandteilres im Gemisch abhängig ist. Nachdem das Gemisch ausgelaufen ist, folgt der Verdränger.
  • Die Zahl der Kanunern, welche dieser füllen wird, beruht in erster Linie darauf, wie groß, seine Einlaufzone in der Zufuhrvorrichtung gewählt worden ist, und in zweiter Linie darauf, wie leicht er von der Elutionslösung eluiert wird. Wie in den meisten Fällen bei Elution, sinkt die Konzentration des Verdrängers langsam auf o herab, so daß also eine verhältnismäßig große Anzahl Kammern zum Aufsammeln zdes Verdrängers in. der Samlmelvorrichtung vorgesehen werden muß.
  • Alle die verschiedenen Varianten von chromatographischer Analyse können auch in diesem kontinuierlichen Prozeß angewendet werden. Somit kann man bei dem kontineierlichen Elutionsverfahren einen Teil der Zufuhrvorrichtung eine Elutionslösung liefern lassen, einen anderen Teil eine andiene Elutionslösung, um dadurch die Trennung im Vergleich zu einem Prozeß, in dem nur ein Elutionsmittel verwendet wird, zu verbessern. Die Verteilungschromatographie ist ohne weiteres auf den kontinuierlichen Prozeß anwendbar. Die Anwiendung der Chromatographie erfolgt beim Verfahren der Erfindung zweckmäßig in der Weise, daß das Sorptionsmittel eine Flüssigkeit ist, die von einer festen, porösen, unlöslichen Trägersubstanz mit Affinität zur Flüssigkeit aufgesaugt und konvektionsfrei gemacht wird, während das Elutionsmittel eine andere Flüssigkeit ist, welche mit der ersteren Flüssigkeit begrenzt vermischbar ist und eine geringere Affinität zur Trägersubstanz hat, wobei die Sorptionsfähigkeit eines Stoffes in dem zu trennenden Gemisch in der Hauptsache von den Verteilungskoeffizienten zwischen den bleiden Flüssigkeitsphasen bestimmt wird. Auch lonenaustauscher können verwendet werden. Auch kann durch Zusatz von die Löslichkegit herab setzenden Mitteln die Sorbierbarkeit erhöht werden.
  • Für den Prozeß ist die rotierende Bewegung der Kolonne nicht wesentlich, sondern nur ßdie relative Bewegung zwischen der Kolonne einerseits und den Zufuhr- und Sammelvorrichtungen andererseits. Es ist auch nicht wesentlich, daß die relative Bewegung kreisförmig erfolgt. Irgendeine Bewegung in geschlossener Kurve gibt dasselbe Resultat. Durch geeignete Wahl der Form der Blewegungskurve kann man die Anzahl von Kammern in der Sammlelvorrichtung vergrößern ohne Vergrößerung des erforderlichen Raumes der Apparatur. Auch die geschlossene Bahn der Relativbewegung ist nicht wesentlich; die relative- Bewegung kann auch oszillierend sein, in welchem Fall die Kolonne zweckmäßig paralleiepipedisch konstruilert wird. In dem Fall, in dem die zum Flüssigkeitsstrom senkrechten Endflächen der Kolonne nicht geschlossen sind, muß die Kolonne, wenn sie zum einen Ende der Zufuhr-und Sammelvorrichtung gekommen ist, schnell zu deren anderem Ende zurückgeführt werden und wieder ihre langsame Bewegung in derselben Richtung wie zuvor beginnen, wodurch die Kontinuität des Prozesses wiederum sichergestellt wird.
  • Schließlich ist es für die Erfindung nicht wesentlich, daß die Kolonne wie in Fig. I ganz mit Sorptionsmittel gefüllt ist. Die Kolonne kann auch zusammengesetzt sein, also aus einer Anzahl parallel gekuppelter Teilkolonnen bestehen, und diese Teils kolonnen ihrerseits können ferner aus einer Anzahl nacheinander gekuppelter Kolonnen bestehen.
  • Sowohl das Verfahren, Substanzen mit verschiedener Affinität zu einer festen oder flüssigen Phase kontinuierlich zu trennen, als auch eine Apparatur zur Durchführung dieser Trennung sind Gegenstand der Erfindung. Die Apparatur besteht aus vier Hauptteilen, nämlich der Zufuhrvorrichtung, der Sammelvorrichtung, der Sorptionskolonne sowie einer Vorrichtung zur Durchführung der Relativbewegung zwischen Zufuhr- und 5 Sammelvorrichtung einerseits und der Sorptionskolonne andererseits.
  • Wie bereits erwähnt, kann man die Sorptionskolonne zusammengesetzt oder einfach konstruieren.
  • Im ersteren Fall kann eine Aufteilung in Teilkolonnen sowohl in der Richtung der Relativbewegung (Fig. 2) als in der Durchströmungsrichtung der Flüssigkeit erfolgen (Fig. 6).
  • Eine Aufteilung der Kolonne in mehrere kleinere Kolonnen in der Richtung der Relativblevwegung, also eine Parallelschaltung mehrerer kleinerer Kolonnen, hat zwei Vorteile. Teils ist les leichter, bei einer solchen Bauart eine gerade Flüssigkeits- strömung durch die Kolonne zu erzielen, da der Weg zu den steuernden Zwischenwänden nirgends weit ist. Teils kann man mit dieser Vorrichtung leicht eine geschlossene, raumspar,ende Bahn für die Relativbewegung erzielen. Beispielsweise kann die Bahn der Relativbewegung ein Oval beschreiben (Fig. 3, 4, 5).
  • Eine Aufteilung der Kolonne in mehrere kleinere Kolonnen in der Durchströmungsrichtung der Flüslsigkeit ergibt, wenn sie auf die richtige Art durchgeführt wird, auch den Vorteil einer besseren Flüssigkeits strömung, oder, richtiger gesagt, sie besetigt die Wirkungen einer schrägen Strömung. Das Verfahren mit miteinander verbundenen Filtern zur Ausrichtung von schrägen Fronten ist unter anderem auch von H a g d a 111 beschrieben worden (Acta Chem. Sand. 2, 5. 574 [I948]), und das Prinzip ist wie folgt: Wenn ein Bestandteil in einer Sorptionskolonne wandert, wird seine Front schräg, wenn die StrömungsgeschwindigkeitEdter Flüssigkeit nicht überall konstant ist (es dürfte praktisch unmöglich sein, dieses zu erzielen). Wlenn nun die Flüssigkeit gezwungen wird, sich in einem schmalen Kanal zu sammeln, welcher zentral gelegen ist, werden in diesem Kanal die beiden Lösungen auf beiden Seiten der schrägen Front vermischt, weshalb das Ergebnis. eine mehr verdünnte Lösung als hinter der schrägen Front ist. Der schmale Kanal mündet in eine andere Sorptionskolonne, wo die verdünnte Lösung eine neue Front bildet. Auf Grund der Biegung der Sorptionsisothermen bewegt sich jedoch diese Front langsamer als die ursprüngliche Front zwischen dem Lösungsmittel und einer Lösung von höherer Konzentration. Die neue Front wird also früher oder später von der der höheren Konzentration entsprechenden Hauptfront eingeholt. Die sich daraus ergebende Front ist besser als die ursprüngliche Front vor ihrem Eintritt in den schmalen Kanal. Auch die neue Front kann jedoch in dem zweiten Filter schräg werden.
  • Sie kann dann noch weiter dadurch ausgerichtet werden, daß sie in einen anderen schmalen Kanal hinausgepreßt wird, welcher mit einem dritten Filter in Verbindung steht, usw. Auf diese Weise kann man gerade und scharfe Fronten auch nach dem Durchgang von sehr großen Mengen Sorptionsmittel beibehalten. Da in einem kontinuierlichen Sorptionsprozeß zur Präparierung von reinen Stoffen in größerem Umfang große Mengen Sorptionsmittel unbedingt notwendig sind, versteht man, daß die Verwendung von untereinander verbundenen Kolonnen oder Kolonnen mit regelmäßigen Verdrängungen von größtem Wert sind.
  • Eine zusammengesetzte Kolonne mit voneinander freien, parallel verbundenen Teilkolonnen kann in jeder gewünschten Form und mit jeder gewünschten Relativbewegung gebaut werden. Wenn die Teilkolonnen fest miteinander verbunden sind oder die Kolonne nicht zusammengesetzt ist oder nur aus seriengeschalteten Teilkolonnen besteht, kann sie, wenn die Relativbewegung geradLinig mit einer langsamen Bewegung vorwärts und schneller Rüclcbewegung zur Ausgangslage ausgeführt wird, nur in der Form eines Parallelepipedes oder in Ringform gebaut werden, wenn die Relativbewegung kreisförmig erfolgt.
  • Die Zu- und Abfuhrvorrichtung muß der Kolonne Lösungen mit Geschwindigkeiten, welche in Zeit und Raum in der Hauptsache konstant sind, zuführen bzw. von der Kolonne abführen. Dieses kann durch an sich bekannte Verfahren bewirkt werden.
  • Da zwischen der Zufuhr- und der Sammelvorrichtung einerseits und der Kolonne andererseits eine Relativbewegung herrschen soll, kann die Kolonne nicht mit ersteren Vorrichtungen durch feststehende Rohr- oder Schlauchleitungen verbunden sein. Man kann jedoch auf zwei andere im Prinzip verschiedene Arten verfahren.
  • Nach der einen Methode (Fig. l, 2) baut man die Kolonne vertikal mit einer freien Fläche des Sorptionsmittels und mit einem Boden, welcher eine Anzahl von Ablaufrohren in gleichem Abstand trägt. Oberhalb der Kolonne wird die Zufuhrvorrichtung angebracht, deren Ablaufrohre über die Fläche, über welche die Kolonnenflächle in ihrer Relativbewegung hinweggeht, gleichmäßig verteilt sitzen. Unter der Kolonne wird die Sammelvorrichtung angebracht, welche aus einer Anzahl voneinander getrennten Kammern mit Zwischenwänden besteht, die zur relativen Bewegungsrichtung senkrecht verlaufen und deren freie Öffnungen die Fläche decken, über welche die Ablaufrohre der Kolonne in ihrer Relativbewegung hinweggehen.
  • Von der Zufuhrvorrichtung tropfen dann die verschiedenen Lösungen direkt in die Kolonne hinein, während die gereinigten Fraktionen von den Ablaufrohren der Kolonne direkt in die Sammelkammern hinuntertropfen. Die Relativbewegung kann ungehindert stattfinden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform (Fig. 6) wird die Kolonne in der Durchströmungsrichtung der Flüssigkeit von zwei dicht durchlöcherten Flächen 26, 27 aus einem formbeständigen Material begrenzt, und gegen diese gleiten zwei ebensolche Schienen I3, 33, wovon die eine zur Zufuhrvorrichtung und die andere zu der dazugehörigen Sammelvorrichtung gehört. Die vier Schienen sollen so aufeinander passen, daß praktisch keine Flüsskeit zwischen ihnen hinaussickern kann. Unter Umständen kann man eine Undichtigkeit dadurch vermindein oder beseitigen, daß man ein geeignetes Schmiermittel, welches unter Umständen in eine Nut der einen Schiene eingelegt wird, um gleichzeitig einen Wasserverschluß zu bilden, verwendet, wobei dem Schmiermittel jedoch nicht die Möglichkeit gegeben werden darf, in die Kolonne hineinzubringen.
  • Die Konstruktion der Vorrichtung für die Relativbewegung zwischen der Kolonne einerseits und der Zufuhr- und Sammelvorrichtung andererseits hängt natürlich in erster Linie davon ab, ob man eine geradlinige oder rotierende B'ewegung wählt, und in zweiter Linie auch davon, ob man es vorzieht, die Kolonne oder die Zufuhr- und die Sammelvorrichtung oder beide sich bewegen zu lassen. Am einfachsten dürfte es sein, der Kolonne eine rotile- runde Kreisbleavjegung zu erteilen. In diesem Fall kann man jede der beschriebenen Vorrichtungen für die Zufuhr und Abfuhr von Flüssigkeiten benutzen. Wenn man eine Bewegung in leiner geschlossenen Bahn, welche keinen Kreis bildet, wählt, kann das Verfahren mit den durchlöcherten Flächen kaum zur Verwendung kommen. Wenn man eine Bewegung in einer nicht geschlossenen Bahn vorzieht, welche dann zweckmäßig geradlinig sein sollte. muß die Kolonne, nachdem diese Bahn zurückgeLegt worden ist, schnell zum Beginn der Bahn zurückgeführt werden, um die Kontinuität des Prozesses ,sicherzustelllen. Diese Rückbewegung kann leicht auf eine an und für sich bekannte Weise automatisch durchgeführt werden.
  • Ausführungsbeispilel Eine Apparatur gemäß Fig. 2 bis 5 wurde angewendet, jedoch mit den folgenden Unterschieden: Die parallel geschalteten Kolonnen sowie die Zufuhr- und Sammelvorrichtungen waren kreisförmig angeordnet. Die Kolonne bestand aus 36 im Boden durchbohrten Reagenzgläsern, die Sammelvorrichtung aus -ebenso 36 Gläsern von denselben Dimensionen. Die Zufuhranordnung bestand aus zwei Mariotbeschleln Flaschen, einer kleinen für die zu trennenden Lösung, und einer großen für die Elutionsflüssigkeit, jede Flasche mit einem Awsflußrohr. Die kleine Flasche war fest, dile große aber besaß Seine um die Achse der Kolonne rotierende Bewegung in solcher Weise, daß das Ende ihres Ausflußrohres denselben Kreis beschrieb, wie ihn die Mündungen der Kolonnenrohre bilden. Die Tropf- und Rotationsgeschwindigkeit dieser Flasche wurde so einreguliert, daß genau 36 Tropfen wä!hrend eines Umlaufes geliefert wurden. Jlede Teils kolonne wurde mit 6,5 g Kieseigelkörnern, deren Größe zwischen Sieben DIN 30 und DIN 40 liegt, beschickt. Die Kolonne wurde mit einer Geschwindigkeit von einem Umlauf in 12 Stunden rotiert, während die Rotationsgeschwindigkeit der Elutionsflasche 24 Umläufe pro Stunde betrug. Die zu trennende Lösung war ein Gemisch von einem blauen und einem gelben Farbstoff. Die Elutionslösung enthielt in 1 1 Wasser o,7 g Kaliumbiphthalat und 0,2g Kaliumhydroxyd. Der blaue Farbstoff wurde sehr wenig vom Kieselgel sorbiert, während der gelbe Farbstoff eine ziemlich große Sorptionsfähigkeit aufwies. Dies zeigte sich derart, daß die blaue Komponente eine steile, die gelbe eine weniger steile Spirale in der Kolonne bildete. Ihre Ausflußpunkte waren also verschieden, und die einzelnen Komponenten konnten voneinander getrennt in einer kleinen Anzahl von Rohren in der Sammelvorrichtung Tag und Nacht gesammelt werden.

Claims (15)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum chromatographischen Trennen von Gemischen verschiedener Stoffe in Lösungen, wobei die zu trennende Lösung und die das Sorptionsmittel regenerierenden Lösungen verschiedenen, zur Strömungerichtung senkrechten Zonen einer Sorptionskolonne zugeführt und ,die getrennten Stoffe und die Riegenerationslösungen in einer aus einer Reihe von voneinander getrennten Kammern bestehenden Sammelvorrichtung aufgefangen werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Strömungsrichtung im wesentlichen senkrecht verlaufende Relativbewegung zwischen der 5 orptionskolonne emerseits und der Zufuhr- und Sammelvorrichtung andererseits erfolgt, wobei die Relativbewegung entweder eine in geschlossener Bahn rotierende oder eine in nicht geschlossener Bahn hin- und hergehende Bewegung ist.
  2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu trennende Lösung in einer verhältnismäßig kleinen Zone zugeführt wird, während eine Elutionslösung entlang der ganzen restlichen Bahn der RelativbSeweNg zugeführt wird.
  3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu trennende Lösung in einer verhältnismäßig kleinen Zone zugeführt wird, während den restlichen Zonen entlang der Bahn der Relativbewegung verschiedene Elutionslösungen in solcher Reihenfolge zugeführt werden und so gewählt sind, daß man dadurch eine bessere Trennung der Bestandteile des Gemisches erzielt, als wenn eine einzige Elutionslösung verwendet würde.
  4. 4. Verfahren gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zu trennende Lösung einer kleinen, zur Strömungsrichtung senkrechten Zone, eine Lösung eines Verdrängers - d. h. eines Stoffes, welcher stärker sortiert wird als irgendein Stoff der ersteren Lösung - emer in Richtung der relativen Bewegung angrenzenden Zone, eine Elutionslösung für den Verdränger einer darauffolgenden Zone und das ursprüngliebe Lösungsmittel, falls dieses nicht mit dem Elutionsmittel des Verdrängers identisch ist, derjrenigen Zone, welche noch entlang der Bewegungsbahn übrigbleibt, zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionsfähigkeit der zu trennenden Stoffe durch Hinzufügung von die Löslichkeit reduzierenden Stoffen erhöht wird.
  6. 6. Verfahren gemäß Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sorptionsmittel feine Flüssigkeit ist, die von seiner festen, unlöslichten, porösen Trägersubstanz mit Affinität zur Flüssigkeit aufgesaugt und konvektionsfrei gemacht wird, während das Elutionsmittel eine andere Flüssigkeit ist, welche mit der ersteren Flüssigkeit begrenzt vermischba,r ist und eine geringere Affinität zur Trägersubstanz hat, wobei die Sorptionsfähigkeit eines Stoffes in dem zu trennenden Gemisch in der Hauptsache von den Verteilungsko effizienten zwischen den beiden Flüssigkeitsphasrerl bestimmt wird.
  7. 7. Verfahren gemäß Anspruch I bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß als Sorptionsmittel ein Ionenaustauscher angewendet wird.
  8. 8. Vorrichtung zur Durchführung der Trennung gemäß Anspruch I bis 7, bestehend aus einer einfachsen oder zusammengesetzten Sorptionskolonne, welche mit einer Dosierungsvorrichtung zum Einführen der verschiedenen Flüssigkeiten in verschJtedene Zonen der Kolonne mit in der Hauptsache konstanter Geschwindigkeit versehen ist, sowie mit einer Sammelvorrichtung mit mehreren Kammern für die entfesten Flüssigkeiten, wobei entweder die Kolonne oder die Zufuhr- und die Sammelvorrichtung mit einer Einrichtung versehen sind, die eine hin- und hergehende oder leine in einer geschlossenen Bahn verlaufende Relativbewcgung zwischen der Kolonne Seinersleits und der Zufuhr- und der Sammelvorrichtung andererseits bewirkt.
  9. 9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bestehend aus einer zusammengesetzten Kolonne, wobei die Trennungswände der Teilkolonnen mit dem Flüssigkeitsstrom parallel verlaufen und diesen steuern.
  10. IO. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bestehend aus einer~ zusammengesetzten Kolonne, deren Teilkolonnen durch schmale Kanäle oder Verdrängungskörper untereinander in Serie geschaltet sind.
  11. 11. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine doppelt zusammengesetzte Kolonne, deren Teilkolonnen teils parallel geschaltet und teils seriengeschaltet sind.
  12. 12. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einfache oder zusammengesetzte Sorptionskolonne Ringform hat.
  13. 13. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 bis I I, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzielen einer hin- und hergehenden Relativbewegung in einer offenen Bahn zwischen der Kolonne einerseits und der Zufuhr- und der Sammelvorrichtung andererseits, wobei d1e Rückbewegung zur Ausgangslage die schnellere ist.
  14. 14. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr- und Sammelvorrichtungen und die Sorptionskolonne voneinander getrennt sind und dile Lösungen der Kolonne durch die Zufuhrvorrichtung tropfenweise zugeführt und aus der Kolonne tropfenweise an die Sammelvorrichtung abgegeben werden.
  15. 15. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 bis 13, gekennzeichnet durch durchlöchrerte Gleitschienen sowohl an der Kolonne als auch an der Zufuhr- und Sammelvorrichtung, die aneinander anliegen und Relativbewegungen zulassen, während die Perforierungen gleichzeitig die strömenden Flüssigkeiten durchlassen.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Belgi-sche Patentschrift Nr. 485 902; kritische Patentschrift Nr. 649 583; Acta chimica scand., 2 (I948), S. 574 bis 582 Industrial Oil and Fat Chromatographie (I949), S. 391.
DEL7961A 1949-12-23 1950-12-23 Verfahren und Vorrichtung zum chromatographischen Trennen von Gemischen verschiedener Stoffe in Loesungen mittels Sorption Expired DE950281C (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
SE950281X 1949-12-23

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ID=20399163

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DEL7961A Expired DE950281C (de) 1949-12-23 1950-12-23 Verfahren und Vorrichtung zum chromatographischen Trennen von Gemischen verschiedener Stoffe in Loesungen mittels Sorption

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