層析柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種層析柱，其具有至少一個組件，所述至少一個組件包括與流量分配器粘結(jié)性地附著的背襯板，本發(fā)明還公開了制造和使用層析柱的方法。
【專利說明】層析柱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種層析柱，其具有至少一個組件，所述至少一個組件包括與流量分 配器粘結(jié)性地附著的背襯板。

【背景技術(shù)】
[0002] 層析柱用在多種工藝中，以凈化液體和/或?qū)⑽镔|(zhì)與液體分離。例如，層析柱可以 用于工業(yè)過程，以凈化過程液體和/或?qū)㈥P(guān)注的一種或多種物質(zhì)與液體分離。典型的應(yīng)用 包括精細(xì)化學(xué)品和/或藥物的制備性凈化。
[0003] 然而，需要改進(jìn)的層析柱。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種層析柱，其包括：(a)管，其具有第一端部和第二端部以 及中空內(nèi)部；(b)第一端部組件和第二端部組件，每個組件都能夠安裝在管的相應(yīng)端部處， 以封閉管并在管中限定用于層析介質(zhì)的空間，其中至少一個組件包括流量分配器和背襯 板；（i)流量分配器包括面向管的內(nèi)部的第一表面和背離管的內(nèi)部的第二表面、穿過流量 分配器的第一和第二表面的流量分配器通孔以及與流量分配器通孔流體連通的多個流體 通道；（ii)背襯板包括第一表面和第二表面以及穿過背襯板的第一和第二表面的背襯板 通孔，背襯板的第一表面面向流量分配器的第二表面，其中背襯板通孔與流量分配器通孔 流體連通；其中背襯板粘結(jié)性地附著到流量分配器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的直立的代表性的層析柱，其包括第一和第二端部 組件，其中端部組件每個都包括粘結(jié)性地附著到流量分配器的背襯板。
[0006] 圖2示出了用于圖1所示的柱中的端部組件中的背襯板的俯視圖和仰視圖。在圖 示實(shí)施例中，圖2A'和2B'是固定背襯板，圖2A"和2B"是可調(diào)節(jié)背襯板。
[0007] 圖3示出了用于圖1所示的柱中的端部組件中的流量分配器的俯視圖和仰視圖。 在圖示實(shí)施例中，圖3A'和3B'是固定流量分配器，圖3A"和3B"是可調(diào)節(jié)流量分配器。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 有利地，與某些常規(guī)層析柱相比，根據(jù)本發(fā)明，可以減少或消除污染物流體進(jìn)入到 柱中，在所述常規(guī)層析柱中，流量分配器利用多個螺栓連接到背襯板，這可能允許污染物流 體經(jīng)由繞螺釘開口、螺紋和/或流量分配器和背襯板之間的間隙而進(jìn)入層析柱，在本發(fā)明 中，在沒有螺栓的情況下，或者在螺栓數(shù)量減少的情況下，流量分配器粘結(jié)性地附著到背襯 板。這個優(yōu)點(diǎn)是尤其期望的，原因是常規(guī)的柱的操作者可能不能夠確定是否存在污染物。
[0009] 在另一個優(yōu)點(diǎn)中，雖然本發(fā)明可以用于例如鋼背襯板，但是也可以使用非金屬材 料（例如塑料材料，如下更詳細(xì)地描述的），非金屬材料可以極大地降低端部組件的重量。
[0010] 本發(fā)明的實(shí)施例適于廣泛用于各種層析柱，例如可調(diào)節(jié)的或固定的床高柱，其包 括至少一個端部組件，端部組件包括背襯板和流量分配器。
[0011] 提供粘合劑附著的多種材料適用于本發(fā)明，包括可商購獲得的提供粘合劑附著的 產(chǎn)品。諸如丙烯酸樹脂（例如2部分丙烯酸樹脂）、丙烯酸樹脂基粘合劑和附著膜/環(huán)氧 樹脂粘合劑的粘合劑是尤其合適的。合適的可商購獲得的產(chǎn)品包括但不限于DP-8005(3M Scotch Weld(3M 結(jié)構(gòu)膠公司））、L0CTITE 406 和 L0CTITE 3038 (Henkel Corporation(漢 高公司））；2050(Permabond(膠水公司））以及粘合劑膜（Collano Adhesives(Collano 粘 合劑公司））。
[0012] 流量分配器和背襯板可以由相同的或不同的材料制成。例如，其中一個可以由金 屬（例如鋼）制成，另一個可以由塑料（包括復(fù)合塑料和/或強(qiáng)化塑料）制成。作為另外 一種選擇，流量分配器和背襯板均可以由金屬制成（例如均由相同的金屬或不同的金屬制 成），或者均可以由塑料制成（例如均由相同的塑料或不同的塑料制成，或者一個可以由強(qiáng) 化塑料制成，另一個由不同種類的塑料制成）。合適的流量分配器和背襯板可以如本領(lǐng)域中 已知的方式進(jìn)行制備。
[0013] 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種層析柱，其包括：(a)管，其具有第一端部和第二端部以 及中空內(nèi)部；(b)第一端部組件和第二端部組件，每個組件都能夠安裝在管的相應(yīng)端部處， 以封閉管并在管中限定用于層析介質(zhì)的空間，其中至少一個組件包括流量分配器和背襯 板；（i)流量分配器包括面向管的內(nèi)部的第一表面和背離管的內(nèi)部的第二表面、穿過流量 分配器的第一和第二表面的流量分配器通孔以及與流量分配器通孔流體連通的多個流體 通道；（ii)背襯板包括第一表面和第二表面以及穿過背襯板的第一和第二表面的背襯板 通孔，背襯板的第一表面面向流量分配器的第二表面，其中背襯板通孔與流量分配器通孔 流體連通；其中背襯板粘結(jié)性地附著到流量分配器。
[0014] 在層析柱的典型實(shí)施例中，每個端部組件還包括與流量分配器的第一表面附接的 床支撐件，其中床支撐件包括流體流動開口，并且流量分配器的多個流體通道與流量分配 器通孔和床支撐件的流體流動開口流體連通。
[0015] 以下將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各個組成部分，其中相似的部件具有相似的附圖標(biāo) 記。
[0016] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性層析柱，圖2和3示出了示例性背襯板和示例性 流量分配器。
[0017] 在圖1中，圖示的層析柱100包括圓柱形柱管1(通常由諸如不銹鋼或丙烯酸樹脂 的強(qiáng)惰性材料制成），該圓柱形柱管限定了用于接納層析介質(zhì)的腔體，將在一個端部處的基 部端部組件（或第一組件）5與在另一個端部處的頂部端部組件（或第二組件）6分隔開。 圖示的柱還具有凸緣200和201，并且通過一組腿部51支撐在地面上。如果需要，腿部還可 以包括輪，和/或腿部可以提供柱的可調(diào)節(jié)的高度和/或水平。在圖示實(shí)施例中，頂部端部 組件是可調(diào)節(jié)的，并且基部端部是固定的，但是本發(fā)明并不限于此。作為另外一種選擇或除 此之外，柱管可以相對于任一個或兩個端部組件而運(yùn)動，例如，如美國專利7, 604, 747中所 公開的。
[0018] 圖示的基部端部組件5包括流量分配器500 (在圖3A'和3B'中更詳細(xì)地示出）、床 支撐件515 (在流量分配器的第一表面上，如下所述，并且如圖1所示）以及背襯板520 (在 圖2A'和2B'中更詳細(xì)地示出）；流量分配器500包括：第一表面501，其面向管的內(nèi)部，第一 表面還包括多個流體通道505 ;第二表面502,其背離管的內(nèi)部；以及流量分配器通孔503， 其穿過流量分配器的第一和第二表面（通常，通孔居中地布置）。與流量分配器的第一表面 501附接的床支撐件515 (合適的支撐件是可商購獲得的，并且是本領(lǐng)域中已知的）包括多 個流體流動開口，流量分配器的多個流體通道505與流量分配器通孔503和床支撐件515 的流體流動開口流體連通。圖示的背襯板520包括第一表面521和第二表面522以及穿過 背襯板的第一和第二表面的背襯板通孔523 (通常，通孔居中地布置），背襯板的第一表面 面向流量分配器的第二表面，其中背襯板通孔523與流量分配器通孔503流體連通；其中背 襯板粘結(jié)性地附著到流量分配器。
[0019] 多端口入口閥55通過底部組件5中的通孔503和523而與管的內(nèi)部連通，以便能 夠進(jìn)行層析介質(zhì)的裝入和取出，以及處理中的洗脫液的去除或收集。在圖示實(shí)施例中，入口 閥55包括流動相端口 510、漿料入口端口 511和漿料廢棄物端口 512。
[0020] 類似地，圖示的頂部端部組件6包括流量分配器600 (在圖3A"和3B"中更詳細(xì)地 示出）、床支撐件615 (在流量分配器的第一表面上，如下所述，并且如圖1所示）以及背襯 板620 (在圖2A"和2B"中更詳細(xì)地示出）；流量分配器600包括：第一表面601，其面向管 的內(nèi)部，第一表面還包括多個流體通道605 ;第二表面602,其背離管的內(nèi)部；以及流量分配 器通孔603,其穿過流量分配器的第一和第二表面（通常，通孔居中地布置）。與流量分配 器的第一表面601附接的床支撐件615 (合適的支撐件是可商購獲得的，并且是本領(lǐng)域中已 知的）包括多個流體流動開口，流量分配器的多個流體通道605與流量分配器通孔603和 床支撐件615的流體流動開口流體連通。圖示的背襯板620包括第一表面621和第二表面 622以及穿過背襯板的第一和第二表面的背襯板通孔623 (通常，通孔居中地布置），背襯板 的第一表面面向流量分配器的第二表面，其中背襯板通孔623與流量分配器通孔603流體 連通；其中背襯板粘結(jié)性地附著到流量分配器。
[0021] 多端口入口閥66通過頂部組件6中的通孔603和623而與管的內(nèi)部連通，以便能 夠進(jìn)行層析介質(zhì)的裝入和取出，以及處理中的洗脫液的去除或收集。在圖示實(shí)施例中，入口 閥66包括流動相端口 610、漿料入口端口 611和漿料廢棄物端口 612。
[0022] 根據(jù)圖示實(shí)施例，在操作模式中，頂部端部組件6能夠在管的腔體中運(yùn)動，例如以 擠壓或壓縮層析介質(zhì)床（未示出），該層析介質(zhì)床用來實(shí)現(xiàn)柱中的關(guān)注材料的層析分離。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，可以利用向下或向上流動來執(zhí)行層析分離。例如，在向上流動中，含 有待分離的材料的液體可以被引入穿過入口閥55,并且向上流動穿過介質(zhì)床，以便經(jīng)由入 口閥66而被收集在柱的頂部處。在向下流動中，含有待分離的材料的液體可以被引入穿過 入口閥66,并且向下流動穿過介質(zhì)床，以便經(jīng)由入口閥55而被收集在柱的底部處。
[0024] 在圖示實(shí)施例中，一個端部組件示出為流量分配器在沒有單獨(dú)的緊固件的情況下 粘結(jié)性地附著到背襯板，另一個端部組件示出為流量分配器粘結(jié)性地附著到背襯板并且具 有少許緊固件，從而沒有或者數(shù)量減少的穿過流量分配器和/或背襯板中的開口的緊固件 將流量分配器和背襯板附著在一起。從而，與可商購獲得的柱相比，減少了污染物流體經(jīng)由 繞螺釘開口、螺紋和/或流量分配器和背襯板之間的間隙進(jìn)入柱的機(jī)會。
[0025] 以下的實(shí)例進(jìn)一步示出了本發(fā)明，但是這些實(shí)例當(dāng)然不應(yīng)當(dāng)被理解為以任何方式 限制本發(fā)明的范圍。
[0026] 例子 I
[0027] 該例子示范了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，背襯板粘結(jié)性地附著到流量分配器。該例子另 外示出了可以利用復(fù)合強(qiáng)化塑料背襯板而不是不銹鋼背襯板來制備柱，從而可以制備重量 減小的柱。
[0028] 獲得商標(biāo)RESOLUTE (Pall Corporation (Pali公司），紐約華盛頓港）的可商購獲 得的層析柱，并且將不銹鋼凸緣和背襯板替換為纖維強(qiáng)化塑料部件材料（參考圖1，對應(yīng)于 200和201 (凸緣）以及520和620 (背襯板）的纖維強(qiáng)化部件）。床支撐件是可商購獲得 的P0REMET鋼板型網(wǎng)狀物（G. Β0ΡΡ，and Co.，AG (G. BOPP公司），瑞士蘇黎世）。
[0029] 獲得兩個聚丙烯流量分配器板（500和600)以及兩個纖維強(qiáng)化塑料（也被稱為玻 璃強(qiáng)化塑料）背襯板。
[0030] 獲得粘合劑膜（Collano Adhesives AG(Collano粘合劑公司），瑞士）。該膜被放 置在聚丙烯分配器板的第二表面（502、602)上，該膜被加熱，并且向加熱的膜施加壓力。
[0031] 與硬化劑混合的環(huán)氧樹脂施加到膜的自由表面（膜的不附著到分配器板上的表 面）。纖維強(qiáng)化塑料背襯板被放置在樹脂上，并且允許樹脂進(jìn)行固化。
[0032] 在流量分配器板已經(jīng)附著到相應(yīng)的背襯板的情況下，層析柱再次組裝并連接到 壓力測試臺。其經(jīng)受利用水的流體靜壓試驗(yàn)。柱的內(nèi)部壓力穩(wěn)步上升到4. 2巴的最大容 許壓力（MAP)。內(nèi)部壓力再次上升，直到其到達(dá)6.0巴的柱測試壓力。該壓力在容器中 被鎖定，并且監(jiān)測60分鐘的時間段。在壓力換能器上記錄該內(nèi)部壓力，跡線印刷并附屬 到測試報告上，并且署名。由 Notified Body under the European Pressure Equipment Directive (PED97/23/EC)(歐洲壓力設(shè)備管理局下的驗(yàn)證機(jī)構(gòu)）見證了該測試。
[0033] 例子 2
[0034] 該例子示范了利用多種粘合劑將兩種聚丙烯基質(zhì)材料（代表分配器板和流量分 配器）粘結(jié)性地附著的結(jié)果。對于每種粘合劑，測試10個樣本，以確定拉伸測試強(qiáng)度。根 據(jù)制造者的針對每種粘合劑的指南，施加粘合劑，并且使粘合劑固化。利用校準(zhǔn)的測試 設(shè)備（Lloyds EX50K、測力傳感器50KN和數(shù)字游標(biāo)尺），在室溫和一般大氣濕度下，根據(jù) BSEN2243-1實(shí)施測試。剪切強(qiáng)度測量為MPa，最大負(fù)荷測量為kN，并且記錄破壞模式（剪切 (附著分離）或附著拉伸破壞（附著強(qiáng)度比這些材料大））。測試速度為l〇mm/min。
[0035] 使用以下的粘合劑：DP-8005 (3M Scotch Weld ;2 部分），L0CTITE 3038,和 L0CTITE 406 (利用 L0CTITE 770 底膠）（Henkel Corporation ;3038 = 2 部分；406 = 1 部 分加底膠）；2050(Permabond;l 部分加 POP 底膠）以及 PP/PPA 膜（Collano Adhesives;膜 加上2部分環(huán)氧樹脂粘合劑）。
[0036] 結(jié)果如下：
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種層析柱，其包括 (a) 管，所述管具有第一端部和第二端部以及中空內(nèi)部； (b) 第一端部組件和第二端部組件，每個端部組件都能夠安裝在所述管的相應(yīng)端部處， 以封閉所述管并在所述管中限定用于層析介質(zhì)的空間，其中至少一個端部組件包括流量分 配器和背襯板； (i) 所述流量分配器包括面向所述管的內(nèi)部的第一表面和背離所述管的內(nèi)部的第二表 面、穿過所述流量分配器的第一表面和第二表面的流量分配器通孔以及與所述流量分配器 通孔流體連通的多個流體通道； (ii) 所述背襯板包括第一表面和第二表面以及穿過所述背襯板的第一表面和第二表 面的背襯板通孔，所述背襯板的第一表面面向所述流量分配器的第二表面，其中所述背襯 板通孔與所述流量分配器通孔流體連通； 其中所述背襯板粘結(jié)性地附著到所述流量分配器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的層析柱，其包括在所述背襯板的第一表面與所述流量分配 器的第二表面之間提供粘合劑附著的丙烯酸樹脂、氰基丙烯酸酯或附著膜/環(huán)氧樹脂粘合 劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層析柱，其包括在所述背襯板的第一表面與所述流量分 配器的第二表面之間粘結(jié)性地附著的膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的層析柱，其包括塑料流量分配器和/或塑料背襯 板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的層析柱，其包括塑料復(fù)合材料流量分配器和/或 塑料復(fù)合材料背襯板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的層析柱，其包括金屬流量分配器和/或金屬背襯 板。
【文檔編號】B01D15/22GK104338345SQ201410380351
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】N·J·沃克, D·A·霍頓 申請人:帕爾公司