加拿大28大群,加拿大28全天群827308,移动床色谱仪,全天加拿大28App,全天加拿大28qq群:6208889 招商号:1302380888是指采用色谱技术制备纯物质,即分离、收集一种或多种色谱纯物质。制备色谱中的“制备”这一概念指获得足够量的单一化合物,以满足研究和其它用途。
12.2.1真实移动床色谱的分离原理
为了更好的理解模拟移动床的工作原理,首先介绍一下与之相关的真实移动床(tru moving bed,TMB)的分离原理。
对于传统的单柱色谱,假设是一个两组份分离体系,当脉冲进样后用适当的溶剂洗脱时就产生如图12.1.a的情况:一个物质移动慢,另一个物质移动快,当色谱柱足够长时,两者将Zui终分开。这与龟兔赛跑的情形相似,两者的距离会越落越远。这正是经典色谱分离纯化物质的原理。
真实移动床则给我们提供了另外一种分离方法。如果龟兔赛跑的跑道是会逆向移动的。在跑道的作用下,龟兔会向相反的方向运动。现在讨论下述情况:
当跑道不动时,设龟的速度为V1,兔的速度为V2,则
V1<V2 (12.1)
当跑道逆向运动时,且运动速度V0介于龟兔运动速度V1和V2之间,即:
V1<V0<V2 (12.2)
当跑道移动和自身运动的共同作用下,龟的移动速度V1和兔的移动速度V2分别为:
V1=V1-V0<0 (12.3)
V2=V2-V0>0 (12.4)
由此可见,龟将会向跑道的移动方向移动,而兔则向跑道移动相反的方向移动。这样就好像是龟在往后走,兔在往前走,Zui终兔与龟分别从跑道的两头下来,如图12.1b所示:
图12.1真实移动床色谱原理图[12]
a. 单柱分离过程 b、龟和兔在移动带上
这样通过移动床模式就可以把龟兔完全分开。可以看出,在这一分离过程中,进样可以采取连续进样方式。从而改变了经典色谱法间断进样的这一不利制备分离的工艺要求。
上面的原理可应用于移动床色谱中,即将龟兔自身的移动看成流动相的推动作用。跑道的反向作用可通过固定相的整体逆向于流动相方向来实现。这种制备分离装置便称为真实移动床,其原理如图10.2所示:
图12.2真实移动床示意图
在图12.2中所示的真实移动床色谱中,固定相自上向下移动,淋洗液自下向上移动,同时连续地进行再循环。固定相由Ⅰ区循环到Ⅳ区,而淋洗液则由Ⅳ区再循环到Ⅰ区。含有组份A和B的样品由柱中间的样品入口注入,新鲜的淋洗液由Ⅰ区引入。在选择的流速下,在固定相上保留弱的组份A向上移动,由提余液(Raffinate)出口流出,而保留强的组份B 则向下移动,由提取液(Extract)出口流出,使组份A和B得到分离。
依据功能的不同,把移动床通常划分为四个不同的区[13]:
Ⅰ区:在淋洗液入口与提取液出口之间,为固定相再生区。在Ⅰ区之前,两种被分离的组分(A)和(B)必须被全部脱附,以便使固定相净化。
Ⅱ区:在提取液出口和进料口之间;Ⅲ区:在进样口和提余液之间。这两个区为分离区,组分以相反的方向运动,弱保留组分(A)必须脱附随液相移动,强保留组分(B)必须被吸附,随固相移动。在 Ⅱ区,弱保留的产物(A)必须全部洗脱,而在Ⅲ区,强保留的(B)产物必须完全吸附。
Ⅳ区:在提余液和淋洗液之间,为淋洗液再生区。在Ⅳ区两种组分必须被吸附,以便使再生的淋洗液再循环到Ⅰ区。
所有的入口流速通过物料平衡与出口流量相关联,设QⅠ—QⅣ分别为Ⅰ-Ⅳ区的流量。QFeed,QExt ,QRaff,QEL 分别为进料流量、提取液流量、提余液流量和淋洗液流量。则:
QⅡ=QⅠ-QExt QⅢ=QⅡ+QFeed (12.5)
QⅣ=QⅢ—QRaff QⅠ=QⅣ+QEl
此外,入口/出口流量由下式关联:
QExt+QRaff =QFeed+ QEL (12.6)
由于固体吸附剂循环很困难,所以真实移动床操作非常复杂,同时固定相的移动会引起柱填料的磨损,使色谱柱柱效很低。
为克服真实移动床的上述缺欠,人们通过切换装置来模拟固定相的逆向移动,通常将这种切换装置称为模拟移动床。
12.2.2模拟移动床的原理
模拟移动床的固定相实际上并没有移动,而是通过阀切换技术改变。这一操作过程可以通过图11.3清楚的反应出来。t0时刻流动相样品(A+B)的入口点和提取液B、提余液(A)的出口点的位置如左图所示,经过t时间后,各进样点和出样点这一的位置如右图所示。经过位置切换,造成的结果相当于固定相以L/t的速度与流动相相对运动,从而实现了逆流操作。但在过程中,固定相并未移动。
图12.3模拟移动床操作原理图
同样,在模拟移动床制备装置中,人们通常将它分为四个区,每各区引起的作用与真实移动床完全一样,但由于切换阀操作的原因,4个区所在的位置随时间变化而呈现周期性的改变。
模拟移动床装置一般由4到24根柱,3到5个泵和一些连接柱与各种管线的阀组成。其连接方式见图12.4:
图12.4模拟移动床体系再循环选择
(a)再循环泵安装在柱之间;(b)再循环泵安装在区之间(Ⅳ区和Ⅰ区之间);(c)无再循环泵
图12.4a 是Zui经典的一种循环泵连接方式,把循环泵放置在两根柱之间(例如柱12和1之间),可以放置在任何一个区中,当不同区的流量不同时,泵的流量也要改变,这种装置相对简单。
在图12.4b中,再循环泵被放置在两个区之间,而且总是被放置在不存在溶质的Ⅳ区和Ⅰ区之间。这种连接方式需要增加阀,因此比前一种连接方式更为复杂,主要用于超临界流体模拟移动床。主要特点是能在Ⅰ区得到更高的压力。
图12.4c所示的装置是由淋洗泵代替再循环泵,使装置简化,但比装置(a)需要更多的阀。其不足之处是出口液必须要再循环到淋洗液罐中。
无论那一种连接法,(a,b或c)对控制出口流速总是有不同的选择,可用泵,阀,流量计或压力控制出口流速。对于图12.4a所示的把再循环泵放置在柱之间的连接体系,有耐用性和把阀的数量减至Zui少的特点,可用泵输送流量,通过异步转换入口/出口管线抵消再循环泵的影响。