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专利名称：用于层析柱装填的超声波辅助装置及方法
技术领域：
本发明涉及用于液相色谱柱(色谱与层析意义可互换)装填的装置及方法领域， 具体涉及一种用于层析柱装填的超声波辅助装置。
背景技术：
色谱(层析)技术是一种实验室及工业生产常用的分析及分离手段，这源于色谱 柱中的色谱填料通过与待分离物质不同的作用机理，使待分离物质按照不同的保留时间顺 序流出色谱柱，从而达到了分离与分离分析的目的。色谱柱是色谱系统分离过程的核心，而色谱柱中色谱填料的状态对色谱分离性能 有至关重要的作用，因为如果色谱填料存在孔穴，断层，压缩不均勻等缺陷，则会使待分离 产物在色谱柱中经历的分离过程不一致，从而造成了待分离物质谱带的展宽，影响了色谱 柱的分离效率。如何把色谱填料高效，均勻，紧密的装填进色谱柱一直是人们试图解决的办法，现 在比较常用的装柱方法可以分为1)干法装柱法2)湿法装柱法，而湿法装柱法又可以分为 1)常压装柱法，2)加压装柱法。干法装柱法就是在柱装填过程中不用溶剂稀释色谱填料，色谱填料以固体粉末的 方式通过重力流入色谱柱内，并利用自身的重力或外加压力来保证填料之间的紧密性。但 是干法装柱由于色谱填料颗粒之间的摩擦作用，以及填料进入色谱柱时不均勻，容易产生 孔穴，断层等色谱填料分布不均勻的现象，从而影响色谱柱分离效率，在装填小直径柱时 (内径Imm-IOmm) —般推荐轻轻敲击色谱柱来增加填料的均勻性，但是这种方法1)排除孔 穴的效果并不理想，有时还会增加断层出现的频率，2)如果色谱柱机械强度不佳，容易造 成损坏，3)对内径很细的毛细色谱柱(内径< Imm)或者内径很大的工业色谱柱(内径> 500mm)这种方法实用性受到限制。湿法装柱的原理是利用色谱填料与液体混合，形成悬浊液，然后通过悬浊液携带 色谱填料颗粒进入色谱柱，利用装柱液体的冲洗作用，使色谱填料颗粒相对于干法装柱更 紧密，但使用常压湿法装柱时，如果气泡清除不干净，也会在柱床中形成孔穴和断层，影响 色谱柱分离效率，为了得到更高的分离效率，体积较小的柱子往往对悬浊液进行加压以得 到更高的柱床紧密程度，但这种装填方法所用装置昂贵，装填的柱体积也不能太大。因此在 对大直径柱的装填应用中此方法受到了限制。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于层析柱装填的超声波辅助装置，利用装 柱装置所产生的超声及声学频率的震动，利用微小但频率适中的震动，使干法装柱的柱床 更加紧密，且湿法装柱过程中气泡容易排出。本发明的技术方案如下一种用于层析柱装填的超声波辅助装置，包括有色谱柱柱管、信号发生器，其特征在于所述信号发生器通过电缆依次外接有能量放大器和超声波发生器或声波换能器；所 述超声波发生器或声波换能器固定安装在所述的色谱柱柱管外壁上或浸入到所述的色谱 柱柱管内的色谱填料中。一种用于层析柱装填的超声波辅助方法，其特征在于设置一信号发生器，信号发 生器通过电缆依次外接有能量放大器和超声波发生器或声波换能器；将超声波发生器或声 波换能器固定安装在色谱柱柱管外壁上或浸入到色谱柱柱管内的色谱填料中，在色谱填料 装填过程中，信号发生器产生震动频率信号，通过能量放大器的放大，送入超声波发生器或 声波换能器，超声波发生器或声波换能器将震动频率信号转换为震动波并传递给色谱柱柱 管或色谱柱柱管内的填料，使色谱填料发生震动，以达到紧实填料柱床的目的。所述的用于层析柱装填的超声波辅助装置，其特征在于所述的信号发生器可以 发出频率及幅度可调的震动信号，其频率为2 20kHz ；所述的超声波发生器或声波换能器 的震动频率为2 20KHz。所述的用于层析柱装填的超声波辅助装置，其特征在于所述的色谱柱管的直径 为 Ium IOm0本发明的有益效果本发明的装置和方法简单，使用方便，通过超声波发生器或声波换能器与色谱柱 装填系统的连接，在色谱填料装填过程中，通过调节不同震动频率，使系统工作在共振或非 共振模式下，有助于增加色谱柱装填过程中色谱填料的紧密性(干法装柱)，同时还有助于 装柱过程中气泡的排除(湿法装柱)，避免了色谱柱填料中出现断层、空穴、气泡等不利于 色谱分离效率提高的装填缺陷；本发明还提高了色谱柱的分离效率，适用于大口径的工业 规模的低压层析柱装填。


图1为本发明装置结构示意图，其中(a)为超声波发生器或声波换能器贴靠在色 谱柱柱管外壁上的装置结构示意图，(b)为超声波发生器或声波换能器浸入到所述的色谱 柱柱管内的填料中的装置结构示意图。
具体实施例方式参见图1，一种用于层析柱装填的超声波辅助装置，包括有色谱柱柱管4、信号发 生器3，信号发生器3通过电缆依次外接有能量放大器2和超声波发生器或声波换能器1 ； 超声波发生器或声波换能器1固定安装在色谱柱柱管4外壁上或浸入到色谱柱柱管4内的 色谱填料中。信号发生器3的作用是产生频率及幅度可调的震动频率信号，并传送给能量放大 器2，其频率范围在200Hz 25kHz ；能量放大器2为功率放大器，最大功率为2KW，其作用是使信号发生器3所产生的 震动频率信号进行能量上的放大，同时起到阻抗匹配器的作用；色谱柱柱管4为不锈钢缸筒，直径为Ium 10m，长度为1000mm，下端有填料筛板；超声波发生器或声波换能器1为带有压电效应的声波换能器，最大功率为1KW，能 产生震动幅度IOOum的高频震动波震动，震动频率为2 20KHz ；
一种用于层析柱装填的超声波辅助方法为设置一信号发生器，信号发生器通过 电缆依次外接有能量放大器和超声波发生器或声波换能器；将超声波发生器或声波换能器 固定安装在色谱柱柱管外壁上或浸入到色谱柱柱管内的色谱填料中，在色谱填料装填过程 中，信号发生器产生震动频率信号，通过能量放大器的放大，送入超声波发生器或声波换能 器，超声波发生器或声波换能器将震动频率信号转换为震动波并传递给色谱柱柱管或色谱 柱柱管内的填料，使色谱填料发生震动，以达到紧实填料柱床的目的。
权利要求
一种用于层析柱装填的超声波辅助装置，包括有色谱柱柱管、信号发生器，其特征在于所述信号发生器通过电缆依次外接有能量放大器和超声波发生器或声波换能器；所述超声波发生器或声波换能器固定安装在所述的色谱柱柱管外壁上或浸入到所述的色谱柱柱管内的色谱填料中。
2.一种用于层析柱装填的超声波辅助方法，其特征在于设置一信号发生器，信号发 生器通过电缆依次外接有能量放大器和超声波发生器或声波换能器；将超声波发生器或声 波换能器固定安装在色谱柱柱管外壁上或浸入到色谱柱柱管内的色谱填料中，在色谱填料 装填过程中，信号发生器产生震动频率信号，通过能量放大器的放大，送入超声波发生器或 声波换能器，超声波发生器或声波换能器将震动频率信号转换为震动波并传递给色谱柱柱 管或色谱柱柱管内的填料，使色谱填料发生震动，以达到紧实填料柱床的目的。
3.根据权利要求1所述的用于层析柱装填的超声波辅助装置，其特征在于所述的信 号发生器可以发出频率及幅度可调的震动信号，其频率为2 20kHz ；所述的超声波发生器 或声波换能器的震动频率为2 20KHz。
4.根据权利要求1所述的用于层析柱装填的超声波辅助装置，其特征在于所述的色 谱柱管的直径为lum 10m。
全文摘要
本发明公开了一种用于层析柱装填的超声波辅助装置及方法，包括有信号发生器、能量放大器、超声波发生器或声波换能器和色谱柱柱管，信号发生器产生震动频率信号，经能量放大器进行功率放大，再送入能量放大器转换为震动波后带动色谱柱柱管内的色谱填料发生震动。本发明利用装柱装置所产生的超声及声学频率的震动，利用微小但频率适中的震动，使干法装柱的柱床更加紧密，且湿法装柱过程中气泡容易排出，所使用的色谱柱直径范围广泛，适合大直径工业色谱柱的装填。
文档编号G01N30/56GK101957350SQ20101027753
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者张晨光, 黄文平 申请人:安徽皖仪科技股份有限公司