CH639000A5 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines chromatographiesystems. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flüssigkeits- und Gaschromatographie mit verbessertem Durchsatz oder verbesserter Verfahrensgeschwindigkeit.

In den bekannten chromatographischen Systemen besetzt eine einzige aufzutrennende Probe verschwenderischerweise lediglich einen kleinen Abschnitt einer Chromatographiesäule. Bevor die erste Probe nicht vollständig eluiert worden ist, wird keine zweite Probe eingeführt. Demzufolge war bisher die chromatographische Trennung von Proben ein unwirtschaftliches und zeitraubendes Verfahren.

An sich ist die Chromatographiekunst hinsichtlich ihrer Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung und zur Analyse von Proben sehr vielseitig und variationsreich. Bei einigen bisher bekannten Systemen werden zahlreiche Stufen angewandt, um komplex zusammengesetzte Proben aufzutrennen, wobei diese Auftrennung schwierig ist. Bei derartigen Systemen wurden zwei oder mehrere Säulen verwendet, die in Reihe nacheinander angeordnet und mit unterschiedlichen Packungen versehen sind. Beispiele für derartige Systeme sind beispielsweise in folgenden Veröffentlichungen beschrieben: M.C. Simmons und L.R. Snyder, Analytical Che-mistry 30, 32 (1958) «Two-Stage Gas-Liquid Chromatogra-phy» und Orion Edwin Schupp III, Technique of Organic Chemistry 13,251 (1968) «Gas Chromatography». Diese bekannten Systeme sehen ein Schaltventil zwischen den beiden Säulen vor, um eine oder mehrere aneinandergrenzende Banden für eine Vortrennung durch eine kurze Säule und für eine weitere Auftrennung mit Hilfe einer langen Säule auszuwählen. Jedoch führen derartige Systeme nicht zu einer Druchsatzerhöhung. Es ist für sie vielmehr charakteristisch, dass zu einer bestimmten Zeit lediglich eine Probe durch das System hindurchläuft. Das Prinzip für den Betrieb dieser Systeme besteht in der unterschiedlichen Trennungsselektivität in jeder Säule.

Die zweite der oben erwähnten Literaturstellen befasst sich mit speziellen Problemen bei verdünnten Proben, wobei eine Vorsäule mit nachfolgendem Schaltventil verwendet wird, an das sich in Reihe eine zweite Säule anschliesst, die mit dem gleichen Material wie die erste gepackt sein kann. Niedrigsiedende Komponenten der Probe werden in der ersten Säule abgelassen. Die Temperatur der Vorsäule wird erhöht, um eine schnellere Eluierung der interessierenden Probenkomponenten zu bewirken, und es ergibt sich eine normale Abtrennung der restlichen Probe. Das Ziel dieser Technik besteht darin, grosse Mengen an Lösungsmitteln oder anderen niedrigsiedenden Verbindungen, an denen kein Interesse besteht, zu entfernen, bevor die Haupttrennung eingeleitet wird. Nach diesem Verfahren werden die ungünstigen Wirkungen, die durch diese Materialien auf die Trennung in der Säule ausgeübt werden, eliminiert. Hochsiedende Komponenten, die eine lange Eluierungszeit erfordern,

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werden auf der ersten Säule festgehalten, bis die Trennung vollständig ist. Sie werden von der ersten Säule durch Rückwaschen (back-flushing) oder andere bekannte Techniken entfernt.

Ein weiteres System mit mehreren Säulen ist von L. R. Snyder in Journal of Chromatographie Science 8,692 (1970) «Comparisons of Normal Elution, Coupled-Columns, And Solvent, Flow or Temperature Programming in Liquid Chromatography» beschrieben. Ein derartiges System eignet sich insbesondere für schwierig zu analysierende Proben mit vielen Komponenten. Zwei oder mehrere Säulen sind parallel und bzw. oder in Reihe miteinander verbunden und besitzen unterschiedliche Retentionswirkungen. Ein derartiges System eignet sich zur Ableitung nicht zurückgehaltener Probenkomponenten, die sich rasch von Säulen mit schwacher Retentionswirkung eluieren lassen, auf Säulen mit starker Retentionswirkung. Dadurch wird eine Differenzierung der schlecht zurückgehaltenen Komponenten ermöglicht. Dieses Vorgehen ähnelt in seiner Wirkung demjenigen anderer Verfahren, wie beispielsweise der Gradientenelution, der Temperaturprogrammierung und der Strömungsprogrammierung.

In derartigen Systemen ist zu einer bestimmten Zeit lediglich ebenfalls nur eine Probe vorhanden. Demzufolge ist der Durchsatz dieses Systems nicht besonders hoch.

Gemäss einer weiteren Technik wird eine kontinuierliche chromatographische Reinigung einer Probe vorgesehen.

Eine kontinuierliche Auftrennung einer einzelnen Probe wird zur Herstellung grosser Mengen von reinem Material durchgeführt. Ein derartiges Verfahren wird von P.E. Barker und S. Al-Madfai in Journal of Chromatographie Science 7, 426 (1969) «Continuous Chromatographie Refining using a new Compact Chromatographie Machine» sowie in der US-PS 3 002 583 und 4 001 112 beschrieben. Die zuletzt genannten drei Literaturstellen erläutern eine Reinigung eines Bestandteils durch chromatographische Verfahren und befassen sich nicht mit einer Erhöhung des Durchsatzes des Systems. Es werden auch keine diskreten Proben nacheinander eingeführt oder gleichzeitig durch eine Trennsäule hindurchlaufen gelassen.

Aus den US-PS 3 373 872 und 3 508 880 sind weiter Chromatographiesysteme bekannt, die aus mehr als einer Säule bestehen, die durch eine einzige Pumpe versorgt werden. Auch in diesen Patentschriften ist nicht die Rede von einer Vielzahl diskreter Proben, die zu einer bestimmten Zeit gleichzeitig durch eine Säule oder durch ein System geschickt werden.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Erhöhung des Durchsatzes in einem Flüssigkeits- oder Gaschromatographiesystem und insbesondere die Schaffung eines kontinuierlich beschickbaren Chromatographiesystems, in dem mehrere diskrete Fraktionen von Proben gleichzeitig durch eine Chromatographiesäule des Systems hindurchwandern.

Gegenstand der Erfindung sind das in Anspruch 1 angegebene Verfahren sowie die in Anspruch 5 angegebene Vorrichtung.

Gemäss der Erfindung wird somit ein erhöhter Durchsatz erzielt, nämlich dadurch, dass man zu Anfang jede einer Anzahl von Proben, die der Reihe nach in eine erste Säule eingeführt werden, grob in ihre einzelnen Bestandteile oder Komponenten auftrennt. Danach wird aus dem aus der ersten Säule kommenden Eluat eine bestimmte Fraktion jeder Probe nacheinander über eine zweite Säule gegeben, in der eine vollständige Auftrennung der Bestandteile erzielt wird. Dadurch wird ermöglicht, dass viele Probenfraktionen zugleich durch das System wandern.

Insbesondere sind die erste und die zweite Säule nacheinander angeordnet und können mit dem gleichen oder unterschiedlichen Material gepackt sein. Zwischen den Säulen ist ein Schalt- oder Probenahmeventil angeordnet, um jede der eluierten Proben, die der Reihe nach aus der ersten Säule heraustreten, zu fraktionieren. Die Eluatfraktion kann mehrere aneinandergrenzende Zonen von Verbindungen enthalten, die zur vollständigeren Auftrennung durch die zweite Säule geschickt werden. Nicht erwünschte Eluatfraktionen werden mit Hilfe des Schaltventils verworfen, wenn sie den gewünschten Zonen vorauslaufen oder ihnen nachfolgen. Mit anderen Worten: es wird mit Hilfe des Schaltventils eine Fraktion von jeder Probe entnommen, die aus der ersten Säule heraustritt, und diese Fraktion wird auf die zweite Säule aufgegeben.

Da die zweite Säule lediglich mit einer kleinen Fraktion der Probe beschickt wird, können mehrere Fraktionen von verschiedenen Proben gleichzeitig durch sie hindurchlaufen gelassen werden, wodurch die Auftrennung wesentlich wirksamer durchgeführt wird.

Wenn das übrige Material aus der ersten Probe die erste Säule verlässt, wird eine nachfolgende Probe ähnlicher Zusammensetzung auf die erste Säule aufgegeben. Die zweite und die nachfolgenden Proben werden analog zur ersten Probe fraktioniert. Dieses Verfahren führt daher zur Beschickung der zweiten Säule mit diskreten Probenfraktionen mit gesteuerter Geschwindigkeit. Wenn die erste Probenfraktion eine diskrete Entfernung die zweite Säule hinuntergewandert ist, wird eine darauffolgende Probenfraktion auf die zweite Säule aufgegeben, so dass eine Kette aneinander angrenzender Probenfraktionen gleichzeitig über die zweite Säule laufen gelassen wird. Dadurch wird der Durchsatz des Chromatographiesystems in äusserst wirksamer Weise erhöht.

Die Aufgabegeschwindigkeit und das Volumen der verschiedenen Probenfraktionen, die der zweiten Säule zugeführt werden, werden im Hinblick auf die Strömungsgeschwindigkeit durch die zweite Säule gesteuert. Daher wird der gewünschte Bestandteil jeder Probenfraktion abgetrennt, und er überlappt mit anderen, angrenzenden Bestandteilen bei der Eluierung aus der zweiten Säule nicht. Ausserdem wird die Aufgabe der Proben auf die erste Säule mit der Überführung der Probenfraktionen auf die zweite Säule synchronisiert. Auf diese Weise wird ein kontinuierliches Verfahren zur Analyse diskreter angrenzender Proben erzielt, bei dem diskrete, nicht überlappende Bestandteile, die in dem Eluat jeder Probenfraktion enthalten sind, erhalten werden. Wie bereits erwähnt, besteht der grösste Vorteil dieser Kontinuität darin, dass mit einigen, wenigen, geringfügigen Änderungen in der Vorrichtung ein neues System mit einem beträchtlich erhöhten Durchsatz geschaffen wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert, worin bedeuten:

Fig. 1 ein Fliessschema des Chromatographiesystems gemäss der Erfindung;

Fig. 2a bis 2d verschiedene schematische Diagramme für über Trennsäulen laufende Verbindungen. Fig. 2a zeigt dabei die Auftrennung von Verbindungen innerhalb einer hinreichend langen Säule, deren Länge gleich der Summe der Längen der kurzen und der langen Säule gemäss Fig. 1 ist, so dass die dicht aufeinanderfolgend eluierten Verbindungen W und X vollständig voneinander getrennt werden;

Fig. 2b zeigt die Wanderung der Verbindungen innerhalb der kurzen Säule gemäss Fig. 1, so dass die dicht aufeinanderfolgend eluierten Verbindungen W und X einander überlappen;

Fig. 2c zeigt eine Anzahl von Fraktionen d aus der kurzen Säule (vgl. Fig. 2b), die der langen Säule gemäss Fig. 1 zugeführt und durch diese hindurchwandern;

Fig. 2d zeigt die aufeinanderfolgende Eluierung der Ver-

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bindungen W und X aus aufeinanderfolgenden Probenfraktionen, die aus der langen Säule von Fig. 1 gemäss der Erfindung eluiert werden;

Fig. 3 zeigt ein Fliessschema einer alternativen Ausfüh-rungsform des chromatographischen Systems gemäss Fig. 1 und

Fig. 4 zeigt ein Diagramm der Ventilstellungsfolge für die Ausführungsform gemäss Fig. 3.

Gemäss der Erfindung wird eine Reihe von Proben durch eine erste Chromatographiesäule geführt, um die Bestandteile der einzelnen Proben grob voneinander zu trennen.

Eine Fraktion des Eluats jeder Probe aus der ersten Säule wird danach auf eine zweite Säule gegeben, wodurch die Auftrennung vervollständigt wird. Das Hindurchschicken dieser Fraktionen durch die zweite Säule wird mit gesteuerter Geschwindigkeit durchgeführt, um sicherzustellen, dass die im einzelnen zu isolierenden Bestandteile in jeder Fraktion nicht überlappen bzw. auf andere Weise hinreichend scharf voneinander getrennt werden, wenn sie aus der zweiten Säule eluiert werden. Der Durchsatz des Systems wird beträchtlich erhöht, indem man eine Anzahl von Fraktionen aus verschiedenen Proben nacheinander gleichzeitig durch die zweite Säule laufen lässt.

Die Vorrichtung gemäss der Erfindung besitzt eine erste Chromatographiesäule, Mittel zum Aufgeben einer Reihe von Proben auf die erste Säule, eine zweite Chromatographiesäule sowie Mittel zum Überführen der Fraktionen jeder aus der ersten Säule eluierten Probe mit gesteuerter Geschwindigkeit in die zweite Säule, um sicherzustellen, dass die gewünschten Bestandteile jeder Probenfraktion, die aus der zweiten Säule eluiert wird, zum Zwecke der Analyse hinreichend voneinander getrennt sind.

Gemäss Fig. 1 wird eine Probe 9, wie durch den Pfeil 10 angedeutet, zusammen mit einem Lösungsmittel in eine erste Chromatographiesäule 11 mit Hilfe eines Einspritzventils (injection valve) 12 und dem kontinuierlichen Pumpen einer Hochdruckpumpe 13 eingeführt. Die Probe enthält normalerweise mehrere Verbindungen, von denen eine oder mehrere letztlich von den anderen Verbindungen abgetrennt und analysiert werden sollen. Die Probe 9 läuft unter dem Druck der Pumpe 13 durch die Säule 11 hindurch, und das Eluat aus der Säule 11 wird, wie durch Pfeil 14 angedeutet, einem Schalt- oder Probenahmeventil 15 zugeführt. Der Zweck des Ventils 15 besteht darin, eine Fraktion der Probe herauszuschneiden oder auf andere Weise eine Fraktion, die die aufzutrennenden Bestandteile enthält, von den anderen Verbindungen in der Probe abzutrennen. Das Schaltventil 15 gibt diese Bestandteile unter dem Druck der Hochdruckpumpe 13, wie durch Pfeil 16 angedeutet, von einem Auslass a auf eine zweite Chromatographiesäule 21. Die am Ventil 15 erhaltene Fraktion ist eine Rohfraktion von Probe 9, die den zu ermittelnden Bestandteil zusammen mit anderen, dicht aufeinanderfolgend eluierten Verbindungen, die nicht vollständig voneinander getrennt sind, enthält. Demzufolge ist eine weitere Auftrennung durch Säule 21 erforderlich. Die kontinuierlich betriebene Hochdruckpumpe 20 liefert den Druck zum Aufbringen jeder abgetrennten Fraktion auf Säule 21 während der weiteren Eluierung von Säule 11 durch Pumpe 13. Andere Anteile des Eluates, die die Säule 11 verlassen und die die zu bestimmenden Bestandteile nicht enthalten, werden über Auslass c des Ventils 15, wie durch Pfeil 17 angedeutet, verworfen. Gewünschtenfalls können derartige Anteile jedoch weiter fraktioniert und über eine dritte Säule 24 zur Auftrennung und Analyse eines weiteren Bestandteiles gegeben werden. Die zusätzliche Säule 24 ist mit einem zweiten Auslass b von Ventil 15 verbunden, wie dargestellt. Die vom Auslass b des Ventils 15 gelieferte Fraktion wird unter dem Druck der Pumpe 13 auf die Säule 24 gegeben und im weiteren durch die Hochdruckpumpe 20a durch Säule 24 hindurchgetrieben.

Die Fraktion der ursprünglichen Probe 9, die die Säule 21 und bzw. oder Säule 24 verlässt, wird, wie durch die Pfeile s 18 bzw. 18' angedeutet, zu Detektoren 22 bzw. 22' geleitet. Das Eluat wird anschliessend verworfen, wie durch die Pfeile 19 bzw. 19' angedeutet

Die Detektoren 22 und 22' können Photometer oder Spektrophotometer sein. Alternativ können sie Refractome-lo ter, elektrochemische Detektoren, Fluorometer, Leitfähigkeitsdetektoren usw. sein. Der Zweck dieser Detektoren besteht darin, die Menge an dem zu bestimmenden Bestandteil in dem Eluat, das durch die damit verbundene Säule gelaufen ist, zu bestimmen oder anderweitig zu messen. i5 Der Betrieb des Systems wird im folgenden lediglich in Verbindung mit Säule 21 beschrieben. Selbstverständlich trifft diese Beschreibung in analoger Weise auch auf zusätzliche Säulen, wie beispielsweise Säule 24, zu, wenn diese in das System eingeschlossen sind. Die Struktur des Systems, das 20 mit Säule 21 verbunden ist, ähnelt stark demjenigen bereits bekannter Systeme. Jedoch besitzen die Pumpen 13 und 20 zusammen mit Ventil 15 eine vollständig andersartige Funktionais ihre bekannten Gegenstücke. Die Pumpen 13 und 20 dienen zur Einführung der entsprechenden Materialien in 25 Säulen 11 bzw. 21 nacheinander und mit Geschwindigkeiten, die zur Herbeiführung eines praktisch synchronen Verlaufs von Aufgabe der Proben auf die erste Säule und Überführung der Fraktionen in die zweite Säule aufeinander abgestimmt und gesteuert sind, um zwei wesentliche Merkmale 30 zu erfüllen: (1) eine Anzahl von Fraktionen wird gleichzeitig durch Säule 21 hindurchströmen gelassen, und (2) der zu bestimmende Bestandteil in jeder Probenfraktion, die aus Säule 21 eluiert worden ist, wird praktisch vollständig abgetrennt und überlappt mit anderen mitlaufenden Bestand-35 teilen nicht.

Fig. 2a erläutert eine vollständige Auftrennung verschiedener Bestandteile U, W, X und Z in einer Probe. Diese Bestandteile sind durch eine herkömmliche Chromatographiesäule gegeben worden, die eine Länge besass, die der 40 Summe der Längen von Säulen 11 und 21 entspricht. X ist gemäss Fig. 2b (durch Schraffieren) als die zu analysierende Komponente bezeichnet.

Wenn das System gemäss Fig. 1 derart betrieben würde, dass lediglich Säule 11 eingesetzt würde, so würde eine Auf-45 trennung erfolgen, wie sie in Fig. 2b dargestellt ist. Aus dieser Fig. 2b ergibt sich, dass die zu bestimmende Komponente X mit dem dicht nachfolgenden und daher überlappenden Bestandteil W eluiert wird. Das Ventil 15 von Fig. 1 wählt nun die Fraktion d aus, die den Bestandteil X und einen so überlappenden Anteil des Bestandteils W enthält. Diese ausgewählte Fraktion wird in dem System zurückgehalten, während sämtliche anderen Anteile der eluierten Probe über Auslass c, wie durch Pfeil 17 angedeutet ist, bei entsprechender Ventilstellung verworfen werden. Die Fraktion d muss 55 hinreichend umfangreich gewählt werden, um sicherzustellen, dass praktisch die Gesamtmenge des Bestandteils X auf die Säule 21 aufgebracht wird. Wie oben erwähnt, wird die zurückgehaltene Fraktion d jeder Probe 9 durch Ventil 15 längs Auslass b auf die zweite Säule 21 aufgegeben. Fig. 2c 60 erläutert nun die weitere Auftrennung der Fraktion d längs der Säule 21. Die Fraktion d enthält den Bestandteil X vermischt oder überlappend mit dem Bestandteil W. Gemäss Fig. 2c erfolgt die Auftrennung der Bestandteile X und W" im Laufe der Zeit, während die Fraktion d über die Säule 21 65 läuft. Fig. 2c kann auch mehrere Fraktionen, die gemeinsam durch Säule 21 wandern, darstellen, wie weiter unten erläutert wird.

Man kann sich zum Zwecke der besseren Beschreibung

vorstellen, dass Säule 21 in sechs getrennte Abschnitte oder Stufen 1 bis 6 geteilt ist, wie dargestellt. Die Fraktion d wird bei Abschnitt 1 in die Säule 21 eingeführt und läuft durch jede nachfolgende Stufe, bis sie den Endabschnitt 6 erreicht. Aus Fig. 2c ist ersichtlich, dass jede Stufe die Bestandteile W und X der Fraktion progressiv auftrennt, so dass X und W auf der Endstufe 6 praktisch vollständig voneinander getrennt vorliegen.

Wenn lediglich eine einzige Fraktion d von Probe 9 durch Säule 21 geschickt würde, so würde die Verfahrensgeschwindigkeit oder Verweilzeit des Systems die gleiche sein, wie wenn Säulen 11 und 21 miteinander verbunden wären und keine Fraktion herausgeschnitten worden wäre.

Während also gemäss der vorliegenden Erfindung eine Einzelprobe nicht rascher als bei irgendeinem bekannten Verfahren aufgetrennt wird, d.h. die Verweilzeit jeder Probe in dem System nicht verringert wird, so wird dennoch der Durchsatz oder die Gesamtbearbeitungsgeschwindigkeit für mehrere Proben erhöht. Dies wird dadurch erreicht, dass man mehrere Probenfraktionen d gleichzeitig und mit gesteuerter Geschwindigkeit durch Säule 21 laufen lässt. Nachdem eine Fraktion d einer ersten Probe während einer Zeit ta die Säule 21 entlanggewandert ist, kann eine Fraktion d einer zweiten Probe auf die Säule aufgegeben werden, ohne dass sich Störungen mit der ersten Probenfraktion ergeben. Dies ergibt sich daraus, dass die erste Fraktion nunmehr in Abschnitt 2 eintritt, während die zweite Fraktion auf Abschnitt 1 aufgegeben wird. Nach Verstreichen der Zeit 2ta hat die erste Fraktion den Abschnitt 2 voll besetzt, während die zweite Fraktion den Abschnitt 1 voll besetzt hat. Nunmehr kann auf Abschnitt 1 eine dritte Fraktion aufgegeben werden. Nach Verstreichen der Zeit 3ta hat die erste Fraktion den Abschnitt 3 vollständig besetzt, die zweite Fraktion den Abschnitt 2 und die dritte Fraktion den Abschnitt 1. Diese Art des Verfahrens kann so lange fortgesetzt werden, bis sämtliche Abschnitte der Säule 21 mit Fraktionen besetzt sind, die durch die Säule hindurchlaufen.

Zwar ist die Säule 21 tatsächlich nicht in Abschnitte eingeteilt, jedoch ist das Prinzip des Durchleitens mehrerer Fraktionen durch die Säule dennoch gültig. Beispielsweise erkennt man, dass der Raum, der von der Fraktion d zu jedem beliebigen Zeitpunkt in Abschnitt 1 eingenommen wird, kürzer ist als die Entfernung, die notwendig ist, damit die Fraktion in der Zeit ta den Abschnitt 1 durchläuft. Jedoch nimmt die Fraktion d sämtlichen Raum vollständig ein,

wenn sie den Abschnitt 6 erreicht hat, weil sich die Bestandteile X und W getrennt haben. Mit anderen Worten: die Einführungsgeschwindigkeit aufeinanderfolgender Proben muss derart gesteuert sein, dass die Ausdehnung der Bestandteile eingerechnet ist, die auftritt, wenn sie durch die Säule 21 hindurchlaufen. Eine derartige Steuerung der Geschwindigkeit stellt sicher, dass keine der aufeinanderfolgenden Probenfraktionen die benachbarten Probenfraktionen innerhalb der Säule stört. Anders ausgedrückt: die Fraktion d, die von unterschiedlichen Proben genommen worden ist, die einzeln durch Säule 11 hindurchgewandert sind, wird auf Säule 21 gegeben und durch sie in derartigen Abständen hindurchgeführt, dass keine Überlappung auftritt. Unter der Einwirkung der Pumpe 20 wandern diese Fraktionen gleichzeitig mit der gleichen Geschwindigkeit durch Säule 21 hindurch, wobei der Abstand derart ist, dass der Bestandteil X in jeder Probe in völlig abgetrennter Form vorliegt, wenn er dem Detektor 22 zur Bestimmung zugeführt wird.

Um eine optimale Wirkung zu erzielen, werden die Proben 9 nacheinander mit einer Geschwindigkeit auf Säule 11 aufgegeben, die zur Herbeiführung eines synchronen Verlaufs mit dem Überführen der Fraktionen d in die Säule 21 abgestimmt ist, mit der die Probenfraktionen d auf Säule 21

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aufgegeben werden. Demzufolge erfolgt eine hinreichende Abtrennung des Bestandteils X in den aufeinanderfolgenden Fraktionen, die die Säule 21 verlassen. Die Synchronisierung wird durch einen Ventilregler (Zeitgeber) 25 erzielt, der ein Mikroprozessor sein kann.

In Fig. 2d ist die Folge von nicht überlappenden Fraktionen d dargestellt, die die Säule 21 verlassen, wenn eine richtige Synchronisierung erzielt ist.

Das Fliessschema gemäss Fig. 1 zeigt, dass zwei Hochdruckpumpen 13 und 20 erforderlich sind, um die oben erwähnte Synchronisierung zu erzielen. Eine alternative Durchführungsform, bei der lediglich eine Hochdruckpumpe erforderlich ist, ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das Schaltventil 15 durch ein neues Schaltventil 15' ersetzt, das eine Fraktionsaufbewahrungsschleife Q besitzt. Dadurch wird ermöglich, dass die Pumpe 20 (eine Hochdruckpumpe) durch eine Niederdruckpumpe 20' ersetzt werden kann.

Die mit gestrichelten Umgrenzungslinien eingefassten Bereiche 30a und 30b entsprechen unterschiedlichen Betriebsstellungen Vj und V2 des Schaltventils 15'. In Fig. 4 ist die Zusammensetzung des die Säule 11 verlassenden Eluats im Hinblick auf drei aufeinanderfolgende Proben Sls S2 und S3 dargestellt. Ebenfalls in Fig. 4 ist den einzelnen Bestandteilsfraktionen jeder Probe die entsprechende Stellung von Ventil 15' zugeordnet.

Zu Beginn wird das Schaltventil 15' in die Stellung Y1 gebracht. Dadurch wird ermöglicht, dass die Fraktion e (und in den nachfolgenden Proben f) in die Halteschleife Q gelangt, während das Lösungsmittel aus der Schleife Q auf die Säule 21 aufgegeben wird. Die Schleife Q ist jedoch gross genug, dass die Fraktionen e und f, die in sie eintreten, die Schleife nicht verlassen, bevor das Ventil in die Stellung V2 umgeschaltet worden ist. Wenn eine gewünschte Fraktion d aus Säule 11 eluiert wird, wird das Schaltventil 15' in die Stellung Y2 gebracht, und gleichzeitig wird die Halteschleife Q mit frischem Lösungsmittel gespült, so dass die nicht erwünschten Komponenten (Fraktionen e und f) abgeführt und verworfen werden und die gewünschte Komponente d unmittelbar auf Säule 21 aufgebracht wird. Es ist zu erwähnen, dass Pumpe 20'jetzt im Gegenstrom verwendet wird, um die Schleife Q zu spülen. Danach wird das Schaltventil 15' in die Stellung V! zurückgestellt, sobald die Fraktion d auf die Säule 21 aufgebracht worden ist, und die Schleife sammelt nun wieder das nicht erwünschte Material (Fraktionen e und f), bis die nächste erwünschte Fraktion d aus Säule 11 eluiert wird.

Solange die Schleife beim Schaltventil 15' gross genug ist, um das Probenvolumen aufzunehmen, das zwischen den gewünschten Fraktionen in zwei aufeinanderfolgenden Proben eluiert wird (siehe Fig. 4), erreichen lediglich die gewünschten Bestandteile die Säule 21. Das einzige Erfordernis für die Niederdruckpumpe 20' besteht darin, dass sie rasch genug pumpt, um die Schleife mit frischem Lösungsmittel vollständig auszuwaschen, während das Schaltventil 15' sich in der Stellung V2 befindet.

An dem oben beschriebenen System können verschiedene Abänderungen vorgenommen werden. Beispielsweise kann statt einer ersten Säule 11, die kürzer ist als die zweite Säule 21, vorgesehen werden, dass beide Säulen gleich lang sind.

Während gemäss den Fig. 2a bis 2d typischerweise die Bestandteile U, W, X und Z dem erfmdungsgemässen Verfahren unterworfen wurden, können selbstverständlich auch andere Bestandteilsfolgen erfindungsgemäss behandelt werden.

Das Packmaterial für beide Säulen 11 und 21 ist zweckmässigerweise, jedoch nicht notwendigerweise, gleich. Es können Situationen eintreten, bei denen unterschiedliche

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Materialien verwendet werden, wie dem Fachmann geläufig ist.

Ausser Säule 24 können noch weitere Säulen verwendet werden, um weitere Bestandteile aus jeder Probe abzutrennen oder um den Durchsatz des Systems weiter zu verbessern. In den Fällen, in denen ein erhöhter Durchsatz erwünscht ist, kann die dritte Säule 24 alternierend mit Säule 21 Fraktionen aufnehmen. Bei dieser Verfahrensweise wird die Säule 11 zweimal so schnell wie in den anderen Fällen mit Proben beschickt.

Eine weitere Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass drei nacheinander angeordnete s Säulen 11,21 und 24 vorgesehen sind, die fortschreitend engere Fraktionen im Eluat herstellen. Für diese Arbeitsweise ist ein weiteres Schaltventil zwischen den Säulen 21 und 24 erforderlich.

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2 Blatt Zeichnungen

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zum Betreiben eines Chromatographiesystems, das mit einer Anzahl aufeinanderfolgender Proben beschickt wird, wobei jede Probe eine zu bestimmende Komponente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass

   (a) jede Probe zur Abtrennung der zu bestimmenden Komponente mit einer ersten gesteuerten Geschwindigkeit auf eine erste Chromatographiesäule aufgegeben wird;

   (b) von jeder Probe, die durch die erste Chromatographiesäule geleitet wird, im Chromatographiesystem lediglich diejenige Fraktion zurückbehalten wird, die die zu bestimmende Komponente enthält; und

   (c) die zurückbehaltenen Fraktionen der Proben mit einer zweiten gesteuerten Geschwindigkeit in eine zweite Chromatographiesäule überführt werden, wobei die zweite Geschwindigkeit zur Herbeiführung eines praktisch synchronen Verlaufs von Aufgabe der Proben auf die erste Säule und Überführung der Fraktionen in die zweite Säule auf die erste Geschwindigkeit abgestimmt ist, so dass die überführten Fraktionen mehrerer Proben gleichzeitig hintereinander durch die zweite Chromatographiesäule hindurchlaufen und zwischen der zu bestimmenden und der anderen Komponente bzw. den anderen Komponenten der Fraktionen, in der zweiten Säule eine Auftrennung erfolgt.
2. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fraktionen solche eingesetzt werden, die mehrere Verbindungen, die dicht aufeinanderfolgend eluiert werden, enthalten.
3. 3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eluatfraktionen, die von der zweiten Chromatographiesäule stammen, analysiert werden und dadurch die Menge der zu bestimmenden Komponenten in den Eluatfraktionen ermittelt wird.
4. 4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Aufgebens von Proben auf die erste Chromatographiesäule praktisch gleich der Geschwindigkeit des Überführens der Eluatfraktionen in die zweite Chromatographiesäule ist.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend eine erste Chromatographiesäule (11);

   erste Mittel (10,12,13) zum Aufgeben von Proben (9) mit einer ersten gesteuerten Geschwindigkeit auf die erste Chromatographiesäule;

   eine zweite Chromatographiesäule (21; 24) und_

   zweite Mittel (15,15', Q, 16,20,20a, 20') zum Überführen einer Fraktion des Eluats jeder Probe aus der ersten in die zweite Chromatographiesäule mit einer zweiten gesteuerten Geschwindigkeit, die zur Herbeiführung eines praktisch synchronen Verlaufs von Aufgabe der Proben auf die erste Säule und Überführung der Fraktionen in die zweite Säule auf die erste Geschwindigkeit abgestimmt ist, so dass die überführten Fraktionen mehrerer Proben gleichzeitig hintereinander durch die zweite Chromatographiesäule hin-durchlaufen und eine Auftrennung zwischen den Komponenten jeder der Fraktionen, die in die zweite Säule überführt werden, bewirkt wird.
6. 6. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem Mittel zum Analysieren der Eluatfraktionen aus der zweiten Chromatographiesäule (21; 24) zur Bestimmung der Menge der zu ermittelnden Komponenten in jeder Fraktion aufweist.
7. 7. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel zum Aufgeben einer Reihe von Proben auf die erste Chromatographiesäule (11) eine erste Pumpe (13) sowie ein Probeninjizierungsventil (12), das zwischen der Pumpe und der ersten Chromatographiesäule angeordnet ist, umfassen.
8. 8. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel zum Überführen einer Fraktion des Eluats aus der ersten Chromatographiesäule (11) in die zweite Chromatographiesäule (21; 24) ein Schaltventil (15,15') umfassen.
9. 9. Vorrichtung gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel zum Überführen einer Fraktion von Eluat in die zweite Chromatographiesäule (21; 24) eine zweite Pumpe (20,20a, 20'), die mit dem Schaltventil (15,150 verbunden ist, umfassen.