Brevet FR2413110A1 — publié le 19790727

La présente invention a pour objet un perfectionnement aux dispositifs de chromatographie liquide sous pression. On sait que les différentes techniques de chromatographie sous pression constituent de très bons moyens analytiques, mais que leur application et notamment leur application industrielle comme moyens préparatifs est limitée, en raison de certains inconvénients dûs notamment aux défauts d'homogénéité de la phase stationnaire. L'un de ces inconvénients résulte du tassement de la phase stationnaire qui entraine l'apparition en haut de colonne d'un "volume mort" ayant pour-effet une dilution dans le solvant d-'élution du soluté contenant le mélange à séparer, avant que la chromatographie proprement dite n'ait commencé. En outre ce tassement de la phase stationnaire n'est pas homogène. Il en résulte la création de cheminements préférentiels qui nuisent a une bonne séparation des constituants du mélange a chromatogra phier. Pour réduire ces inconvénients il a été proposé diverses méthodes de compression de la phase stationnaire. On a proposé notamment de réaliser une compression axiale de la phase stationnaire. Toutefois les méthodes de compression axiale nécessitent un appareillage relativement complexe et onéreux et -éliminent .les colonnes transparentes. On a- également proposé de réaliser une compression radiale centripete de la phase stationnaire. Toutefois la réalisation d'une compression radiale centripète n'est pas satisfaisante en pratique, car elle nécessite également un appareillage complexe et onéreux, élimine la possibilité d'utiliser des colonnes transparentes et exclut pratiquement la possibilité pour l'utilisateur d'adapter cet appareillage a la colonne de son choix. La présente invention a pour objet de remédier a ces in convénients en permettant la réalisation, d'une façon particu lièrement simple, d'une compression radiale centrifuge de la phase stationnaire. Dans ce .qui -suit, pour des raisons de simplicité on décrira les. colonnes de chromatographie de l'invention en faisant réfé rence a une seule des positions possibles d'utilisation, c'est- - dire la position verticale avec introduction par le haut de la colonne du solvant d'élution ainsi que du soluté. Bien entendu toute autre position de la colonne verticale inversée, horizon tale oblique entre dans le cadre du présent brevet. On désigne ici par soluté la solution contenant le mélange à séparer. La présente invention a pour objet un dispositif de chromatographie comprenant une colonne tubulaire destinée à contenir la phase stationnaire solide, des moyens de distribution du solvant d'élution et du soluté contenant le mélange à séparer, et des moyens de collecte et d'évacuation de l'éluat, caractérisé par le fait que ladite colonne contient au moins une tubulure réalisée en un matériau déformable élastiquement, ladite tubulure étant expansible lorsqutelle-est reliée a une source de gaz comprime. La phase stationnaire peut ainsi entre soumise à une compression centrifuge. Bien entendu le matériau de ladite tubulure doit etre imperméable aux gaz et aux liquides, et résistant aux divers agents chimiques, notamment aux solvants, avec lesquels il est susceptible d'être en contact. Dans ce qui suit, pour des raisons de simplicité, on va décrire plus spécialement un mode de réalisation particulier du dispositif de chromatographie de l'invention, comportant une seule tubulure linéaire et axiale en forme de doigt de gant qui donnera donc une compression centrifuge radiale; mais tous les dispositifs conformes aux spécifications précédentes, notamment avec une tubulure expansible montée en spirale dont l'axe est sensiblement celui de la colonne, ou avec une pluralité de tubulures expansibles, linéaires ou non, par exemple linéaires et parallèles, font également partie de l'invention. Dans le cas de plusieurs tubulures expansibles, celles-ci sont de préférence reparties régulièrement à l'intérieur de la colonne. L'espace prévu pour la phase stationnaire remplit la couronne annulaire comprise entre la paroi interne de la colonne et la paroi externe de la tubulure expansible et est délimité verticalement par deux plaques de matériau solide poreux situées respectivement au voisinage des extrémités inférieure et supérieure de la colonne. Ledit matériau solide poreux retient la phase stationnaire mais laisse passer les gaz et les liquides La tubulure axiale est expansible sensiblement sur toute la longueur de la partie utile de la colonne, c'est-a-dire sensiblement entre les deux faces internes des plaques poreuses. Des modes de réalisation préférés, non limitatifs sont décrits ci-après. Les extrémités supérieure et inférieure de la colonne de chromatographie sont munies chacune d'une bride. La bride supérieure comporte des moyens d'amenée du solvant et du soluté. La bride inférieure comporte des moyens de collecte et d'évacuation de l'éluat. Les brides sont appliquées sur la colonne à l'aide de moyens de fixation appropriés. De préférence, les brides supérieure et inférieure sont reliées entre elles par des moyens tenseurs manoeuvrables de l'extérieur permettant d'assurer le serrage simultané des deux brides sur les extrémités de la colonne. La bride supérieure peut également comporter des moyens d'amenée de la phase stationnaire en suspension dans un solvant. Les brides inférieure et supérieure comportent un réceptacle pour la plaque poreuse mentionnée ci-dessus. La plaque poreuse peut titre mise en place par exemple en l'enfonçant à force. Bien entendu les surfaces de contact entre la colonne et les brides ou entre les brides et les moyens d'amenée ou d'évacuation des fluides sont munies de joints d'étanchéité convenables. Selon un mode de réalisation préféré la bride supérieure est constituée en deux parties : une première bride, appelée ici bride supérieure intérieure, appliquée sur le-sommet de la colonne, et une seconde bride appelée ici bride supérieure extérieure qui peut elle meme être mise en place sur ladite première bride. La bride supérieure extérieure comporte un réceptacle pour la plaque poreuse supérieure et l'ajutage nécessaire pour l'admission du solvant d'élution et du soluté. La bride supérieure intérieure peut contenir un ajutage permettant le remplissage de la colonne avec la phase stationnaire notamment sous forme d'une suspension dans le solvant d'élution. Un tel système de double bride permet un montage et un démontage facile de la partie supérieure du dispositif de chromatographie. La bride inférieure peut de même étire constituée en deux parties : une bride inférieure extérieure surmontée d'une bride inferieure intérieure elle-même appliquée sur l'extrémité inférieure de la colonne. La bride inférieure extérieure est facilement amovible et comprend un réceptacle pour la plaque poreuse inférieure et des moyens de collecte et d'évacuation de l'éluat. L'une des brides supérieure ou inférieure contient en outre les ajutages nécessaires au passage de la tubulure expansible. Pour la même raison l'une des plaques poreuses est percée en son centre. Lorsque les brides sont constituées en deux parties ces ajutages pour la tubulure expansible sont réalisés dans la bride extérieure (supérieure ou inférieure). De préférence le passage pour la tubulure expansible est réalisé à travers la bride inférieure extérieure et à travers la plaque poreuse inférieure convenablement percée. Bien entendu l'orifice de passage et le branchement de la tubulure expansible sont munis de moyens d'etan- chéité convenables. De même les surfaces de contact entre une bride extérieure et la bride intérieure correspondante comportent des joints d'étanchéité. Grace à ce système de doubles brides, toutes les manipulations de montage, de démontage et de nettoyage peuvent être réalisées avec le maximum de simplicité et de rapidité. L'invention a également pour objet un procédé de chromatographie liquide dans lequel on introduit au sommet d'une colonne, remplie avec la phase stationnaire, le soluté constitué par une solution contenant un mélange de produits à séparer, et on élue avec un solvant, caractérisé par le fait que l'on soumet ladite phase stationnaire à une compression radiale centrifuge. Cette compression peut être notamment obtenue à l'aide du dispositif décrit ci-dessus, en reliant la tubulure expansible à une source de gaz comprimé. Un mode de réalisation particulier non limitatif du dispositif de chromatographie va maintenant être décrit en faisant référence au dessin annexé qui représente une vue en coupe axiale du dispositif de chromatographie. Ce dispositif comprend une colonne 1 par exemple en verre pouvant résister aux hautes pressions, surmontée d'une bride supérieure en deux parties 2 et 3 qui peuvent être en bronze, en acier inoxydable ou en polytétrafluoroéthylène. L'étanchéité est assurée par les joints 4 et 5. La bride 2 comporte au voisinage de son extrémité supérieure un ajutage 6 pour le remplissage de la phase stationnaire par voie humide. La bride 3 comporte un réceptacle pour le poreux 7 qui est par exemple réalisé en acier inoxydable fritté et qui délimite le bord supérieur de la phase stationnaire 8. La bride 3 comporte également un ajutage d'entrée du solvant et du soluté. La colonne 1 est munie à sa partie inférieure d'une bride en deux parties 9 et 10, l'étanchéité étant assurée par les joints 11 et 12.La bride inférieure extérieure 10 comporte un réceptacle pour le poreux 13 qui délimite la partie inférieure de la phase stationnaire, une rainure annulaire 14 permettant de collecter les éluats, ladite rainure débouchant dans un ajutage 15 pour la sortie de l'éluat. La bride 10 comporte également un orifice de passage de la tubulure expansible en forme de doigt de gant 16 dont l'extrémité supérieure est fermée et dont le trait mixte 16 c représente le contour en position de compression de la phase stationnaire 8. La tubulure expansible réalisée en élastomère résistant aux solvants est enfilée sur un guide rigide 17, et est maintenue à la partie inférieure à l'aide de moyens de fixation étanches convenables.Sur le dessin, seules les extrémités supérieure et inférieure voisines du sommet du bas de la colonne du doigt de gant 16 ont été représentées en coupe axiale (16 a et 16- b). On voit sur le dessin que cette coupe qui ne concerne pas le guide 17 fait apparaître ce dernier. On voit que le poreux 13 est perce en son centre pour laisser passer le doigt de gant 16. Ledit guide 17 entouré du doigt de gant 16 peut être simplement calé contre la face interne du poreux 7 au centre de celleci. L'extrémité inférieure ouverte du doigt de gant 16 peut être reliée à une source de gaz comprimé non représentée.Les brides, par exemple 2 et 9, sont munies de moyens de fixation à un support non représenté. - Les brides comportent en outre des orifices de passage pour les moyens de s-errage permettant l'application des brides sur la colonne avec une pression convenable. Dans le cas particulier représenté ces moyens de serrage sont constitués par trois tendeurs disposés à 120C dont un seul est représenté sur la vue en coupe. Ce tendeur est constitué de deux boulons à tête creuse six pans 18 et 19, d'une tige 20 filetée à ses deux extrémités et de deuxécrous 21 et 22. On peut ainsi régler facilement le serrage de l'ensemble, l'adapter très vite à toute longueur de la colonne 1 et également démonter rapidement les brides extérieures. L'étanchéité à la-base et au sommet de la tubulure expansible peut être obtenue de façon simple rapide et réalisable avec des moyens courants et peu onéreux par exemple de la manière suivante: une douille interne 23 au tube extérieur rigide 24, une olive intermédiaire 25 entre ce tube extérieur rigide 24 et la base inférieure du tube élastomère intérieur 16, le tout organisé dans un raccord fileté courant comme l'indique le schéma, assure l'étanchéité à la base ; une simple douille 26 comprimant le tube élastomère 16 sur le guide interne 17 assure cette étanchéité au sommet. Pendant l'introduction de la phase stationnaire, le doigt de gant 16 n'est pas sous pression. Lorsque l'on introduit la phase stationnaire par voie humide à travers l'ajutage 6, ou par voie sèche avant mise en place de la bride 3, puis que l'on établit la pression dans le doigt de gant 16 on constate que la phase stationnaire ainsi comprimée radialement remplit l'ensemble du volume libre de la colonne, y compris la partie comprise entre le poreux 7 et l'ajutage 6. Cette compression, supérieure à la pression du solvant, est maintenue pendant toute l'opération. de chromatographie.De manière à pouvoir utiliser deb fines granu lométries à performances élevées on établit une différence de pression entre l'admission du solvant et la sortie de l'éluat, pour accélérer l'opération. A titre d'exemple, à l'aide dlune colonne présentant les caractéristiques suivantes - longueur : 140 mm - diamètre : 21 mm - phase stationnaire : alumine ; granulométrie médiocre 60 vm large spectre - pression de gonflement 6,5 bars - pression d'élution : 4,5 bars - Solvant : acétate d'éthyle/éther de pétrole 1:9 - produits à séparer : bleu d'indophénol/méthylazobenzêne le temps de séparation a été de deux minutes et demie. Généralement, dans le dispositif de chromatographie de l'invention, on soumet la tubulure expansible à une pression pouvant s'élever jusqu'à 15 bars environ. De préférence le solvant d'élution est lui-même comprimé à des pressions pouvant varier par exemple de 2 à 13 bars environ. Bien entendu le verre de la colonne, de même que les divers raccords étanches dont sont munies les brides qui forment la colonne, sont choisis de façon à pouvoir supporter de telles pressions. L'invention a également pour objet un procédé de chromatographie liquide dans lequel on introduit le soluté à une extrémité d'une colonne remplie avec la phase stationnaire et on élue avec un solvant, caractérisé par le fait que l'on soumet ladite phase stationnaire à une compression centrifuge. On opère de préférence avec un dispositif tel que décrit ci-dessus, en reliant la ou les tubulures expansibles à une source de gaz comprimé. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chromatographie comprenant une colonne tubulaire destinée à contenir la phase stationnaire solide, des moyens de distribution du solvant d'élution et du soluté, et des moyens de collecte et d'evacuation de l'eluatt caractérisé par le fait que ladite colonne contient au moins une tubulure réalisée en un matériau déformable élastiquement, ladite tubulure étant expansible lorsqu'elle est reliée- à une source de gaz comprimé, de façon à pouvoir soumettre la phase stationnaire à une compression centrifuge. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite colonne contient une pluralité de tubulures expansibles. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré édentes, caractérisé par le fait que lesdites tubulures expansibles sont linéaires. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que lesdites tubulures expansibles sont en forme de spirale. 5.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que lesdites tubulures expansibles sont réparties régulièrement à l'intérieur de la colonne. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite colonne contient une tubulure en forme de spirale dont l'axe est sensiblement celui de la colonne. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite colonne contient une tubulure expansible linéaire et axiale. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que la phase stationnaire remplit l'espace compris entre la paroi interne de la colonne et la paroi externe de la ou des tubulures expansibles, et est délimitée verticalement par deux plaques de matériau solide poreux situées respectivement au voisinage des extrémités inférieure et supérieure de la colonne. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite ou lesdites tubulures est expansible sensiblement sur toute la longueur de la partie utile de la colonne. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les extrémités supérieure et inférieure de la colonne sont munies chacune d'une bride, la bride inférieure comportant des moyens d'amenée du solvant et du soluté, et la bride inférieure comportant des moyens de collecte et d'évacuation de l'éluat. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la bride supérieure comporte en outre des moyens d'amenée de la phase stationnaire en suspension dans un solvant. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé par le fait que la bride supérieure comprend deux parties : une première bride appelée bride supérieure in térieure, appliquée sur le sommet de la colonne et une seconde bride appelée bride supérieure extérieure qui peut être mise en place sur ladite première bride. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ladite bride supérieure extérieure comporte un réceptacle pour la plaque poreuse supérieure et les ajutages nécessaires pour l'admission du solvant d'élution et du soluté. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé par le fait que la bride supérieure intérieure comporte un ajutage permettant le remplissage de la colonne avec la phase stationnaire sous forme d'une suspension dans un solvant. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé par le fait que la bride inférieure est constitube en deux parties : une bride inférieure extérieure surmontée d'une bride inférieure intérieure elle-même appliquée sur l'ex trémité inférieure de la colonne. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé par le fait que la bride inférieure extérieure contient un réceptacle pour la plaque poreuse inférieure et des moyens de collecte et d'évacuation de l'éluat. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé par le fait que l'une des brides contient en outre les ajutages nécessaires au passage'due la ou des tubulures expansibles. 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé par le fait que l'une des brides extérieures comporte les ajutages nécessaires au passage de la ou des tubulures expansibles. 19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé par le fait que le passage pour la ou les tubulures expansibles est réalisé à travers la bride inférieure extérieure. 20. Procédé de chromatographie liquide dans lequel on introduit le soluté à une extrémité d'une colonne remplie avec la phase stationnaire, et on élue avec un solvant, caractérisé par le fait que lton soumet ladite phase stationnaire à une compression centrifuge. 21. Procédé selon la revendication 20 caractérisé par le fait que l'on opère à l'aide du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 19, en reliant la ou les tubulures expansibles à une source de gaz comprimé.