(57)【要約】【課題】イオンクロマトグラフィー用のイオン交換に基づく揮発性成分除去装置を提供する。【解決手段】クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する方法、装置、およびシステムが記載される。この方法は、液体溶液を装置の第１のチャンバーを通して流すステップを含む。液体溶液中の揮発性成分は、第１のイオン交換バリアを横断して第１のチャンバーから第２のチャンバーまで移動する。第１のイオン交換バリアは第１の電荷を有する。第２のチャンバーは、第１の電荷と反対の極性である第２の電荷を有するイオン交換パッキングを含む。第２のチャンバー中で揮発性成分はイオン交換パッキングと反応して荷電成分を生成する。荷電成分は、第１の電荷と同じ極性である第３の電荷を有する。イオン交換パッキングは、ヒドロニウムまたは水酸化物を電解的に生成することによって再生される。【選択図】図１
2016095307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する方法であって、
前記揮発性成分を含む前記液体溶液を第１のチャンバーを通して流すステップと、
前記揮発性成分を、第１のイオン交換バリアを横断して前記第１のチャンバーから第２のチャンバーまで移動させるステップであって、前記第１のイオン交換バリアは、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとの間に少なくとも部分的に配置され、前記第１のイオン交換バリアは第１の電荷を有し、前記第１の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを可能にし、かつ前記液体溶液のバルク流が流れることを可能にせず、前記第２のチャンバーは、前記第１の電荷と反対の極性である第２の電荷を有するイオン交換パッキングを含む、ステップと、
前記第２のチャンバー中で前記揮発性成分を前記イオン交換パッキングと反応させて荷電成分を生成するステップであって、前記荷電成分は、前記第１の電荷と同じ極性である第３の電荷を有し、ヒドロニウムまたは水酸化物を電解的に生成することによって前記イオン交換パッキングを再生し、前記ヒドロニウムまたは前記水酸化物は、前記イオン交換パッキングと電気的に連絡する、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記イオン交換パッキングが前記第１のイオン交換バリアと物理的に接触する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
電解的に生成される前記ヒドロニウムがアノードで形成され、電解的に生成される前記水酸化物がカソードで形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記揮発性成分が、二酸化炭素、炭酸、およびそれらの組合せからなる群から選択される弱くイオン化した化学種を含み、前記液体溶液が検体を含み、前記検体がアニオンを含み、前記第１のイオン交換バリアの前記第１の電荷が負である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記イオン交換パッキングが水酸化物型であり、前記炭酸が前記水酸化物型と反応して、前記イオン交換パッキングに結合する負に帯電したイオンを生成する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
電解的に生成される前記水酸化物を前記第２のチャンバーを通して移動させて、前記イオン交換パッキングを再生し、前記第２のチャンバーから前記負に帯電したイオンを除去するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記負に帯電したイオンが、カーボネート、バイカーボネート、およびそれらの組合せからなる群から選択されるイオン種を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記液体溶液を前記第１のチャンバーを通して流す前記ステップの前に、正に帯電したイオンを交換するサプレッサを用いて前記液体溶液のサプレッションを行うステップをさらに含み、前記液体溶液は検体を含有し、前記検体は前記第１のイオン交換バリアと同じ電荷を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記液体溶液のサプレッションを行う前記ステップが、ヒドロニウムを前記液体溶液に加えるステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記液体溶液を前記第１のチャンバーから検出器まで流すステップと、
検体濃度に比例する信号を測定するステップと、
前記液体溶液を前記検出器から前記第２のチャンバーまで流すステップと、
前記液体溶液を、前記イオン交換パッキングを通して、前記第２のチャンバーを出てカソードチャンバーまで流し、次にアノードチャンバーまで流すステップと、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記カソードチャンバーが前記カソードを含み、前記カソードチャンバーと前記第２のチャンバーとの間には第２のイオン交換バリアが少なくとも部分的に配置され、
前記第２のイオン交換バリアは、正電荷を有し、負に帯電したイオンが前記カソードチャンバーから前記第２のチャンバーまで流れることを可能にし、かつ前記液体溶液のバルク流が流れることを可能にせず、
前記方法が、前記水酸化物を前記第２のイオン交換バリアを通して前記第２のチャンバーまで移動させるステップ、をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記アノードチャンバーが前記アノードを含み、前記アノードチャンバーと前記第２のチャンバーとの間には第３のイオン交換バリアが少なくとも部分的に配置され、
前記第３のイオン交換バリアは、正電荷を有し、負に帯電したイオンが前記第２のチャンバーから前記アノードチャンバーまで流れることを可能にし、かつ前記液体溶液のバルク流が流れることを可能にせず、
前記方法が、前記水酸化物を前記第２のチャンバーから前記アノードチャンバーまで移動させるステップ、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記揮発性成分がアンモニアを含み、前記第１のイオン交換バリアの前記第１の電荷が正である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のイオン交換バリアがイオン交換毛管を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のイオン交換バリアがほぼ平坦な膜を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記液体溶液が、検体および溶離液をさらに含み、
前記方法が、前記第１のチャンバー中で前記検体を塩の形態に変換するステップ、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記溶離液が水酸化ナトリウムを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する装置であって、
Ｉ）前記揮発性成分を含む前記液体溶液を受け取るように構成された入口、および前記揮発性成分の実質的な部分が除去された前記液体溶液を排出するように構成された出口を含む第１のチャンバーと、
ＩＩ）イオン交換パッキングを含む第２のチャンバーであって、第１のカソードおよび第１のアノードと電気的に連絡し、前記第１のカソードは、水酸化物を電解的に生成するように構成され、前記第１のアノードは、ヒドロニウムを電解的に生成するように構成された、前記第２のチャンバーと、
ＩＩＩ）前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとの間に少なくとも部分的に配置された第１のイオン交換バリアであって、前記第１のイオン交換バリアは、第１の電荷を有し、前記揮発性成分および前記第１の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを可能にし、かつ前記液体溶液のバルク流が流れることを可能にしない、前記第１のイオン交換バリアと、
を含み、
前記イオン交換パッキングは、前記第１の電荷と反対の極性である第２の電荷を有し、
前記イオン交換パッキングは、前記揮発性成分と反応して、前記第１のイオン交換バリアの前記第１の電荷と同じ極性を有する荷電成分を生成するように構成され、前記イオン交換パッキングは、前記荷電成分と結合するように更に構成されている、装置。
【請求項１９】
前記イオン交換パッキングが前記第１のイオン交換バリアと物理的に接触する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記揮発性成分が、二酸化炭素、炭酸、およびそれらの組合せからなる群から選択され、前記液体溶液が検体を含み、前記検体がアニオンを含み、前記第１のイオン交換バリアの前記第１の電荷が負である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記イオン交換パッキングが水酸化物型である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記負に帯電したイオンが、カーボネート、バイカーボネート、およびそれらの組合せからなる群から選択されるイオン種を含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
ＩＶ）前記第１のカソードを含むカソードチャンバーであって、前記カソードチャンバーと前記第２のチャンバーとの間には第２のイオン交換バリアが少なくとも部分的に配置され、前記第２のイオン交換バリアは、前記第１の電荷と反対の極性である第３の電荷を有し、前記第２のイオン交換バリアは、前記カソードチャンバーから前記第２のチャンバーまで、前記液体溶液のバルク流が流れることを可能にせず、かつ前記第３の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを可能にするように構成されている、前記カソードチャンバーと、
Ｖ）前記第１のアノードを含むアノードチャンバーであって、前記アノードチャンバーと前記第２のチャンバーとの間には第３のイオン交換バリアが少なくとも部分的に配置され、前記第３のイオン交換バリアは、前記第１の電荷と反対の極性である第４の電荷を有し、前記第３のイオン交換バリアは、前記第２のチャンバーから前記アノードチャンバーまで、前記液体溶液のバルク流が流れることを可能にせず、かつ前記第４の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを可能にするように構成されている、前記アノードチャンバーと、
をさらに含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１のチャンバーの前記出口が検出器の入口と流体的に接続され、前記検出器の出口が前記第２のチャンバーの入口と流体的に接続され、前記第２のチャンバーの出口が前記カソードチャンバーの入口と流体的に接続され、前記カソードチャンバーの出口が前記アノードチャンバーの入口と流体的に接続され、前記アノードチャンバーの出口が廃棄チャンバーと流体的に接続されている、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記カソードチャンバーおよび前記アノードチャンバーが前記第２のチャンバーの互いに反対側の末端に配置されている、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記揮発性成分がアンモニアを含み、前記第１のイオン交換バリアの前記第１の電荷が正である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
前記第１のイオン交換バリアがイオン交換毛管を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２８】
前記第１のイオン交換バリアが第１のほぼ平坦な膜を含み、前記第１のアノードおよび前記第１のカソードが、前記第２のチャンバー中に少なくとも部分的に配置され、前記第１のアノードおよび前記第１のカソードのそれぞれが平坦な表面を有し、前記第１の平坦な膜の面が、前記第１のカソードおよび前記第１のアノードの平坦な表面に対してほぼ垂直である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２９】
ＩＶ）前記イオン交換パッキングを含む第３のチャンバーであって、前記第３のチャンバー中に第２のカソードおよび第２のアノードが少なくとも部分的に配置され、前記第２のカソードは、水酸化物を電解的に生成するように構成され、前記第２のアノードは、ヒドロニウムを電解的に生成するように構成されている、前記第３のチャンバーと、
Ｖ）前記第１のチャンバーと前記第３のチャンバーとの間に少なくとも部分的に配置される第４のイオン交換バリアであって、前記第４のイオン交換バリアは、前記第１のイオン交換バリアと同じ電荷を有し、前記揮発性成分および前記第１の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを可能にし、かつ前記液体溶液のバルク流が流れることを可能にしない第４のイオン交換バリアと、
をさらに含み、
前記イオン交換パッキングは、前記第２の電荷を有し、
前記第４のイオン交換バリアが、第２のほぼ平坦な膜を含み、前記第２のアノードおよび前記第２のカソードのそれぞれは平坦な表面を有し、前記第２のほぼ平坦な膜の面は、前記第２のカソードおよび前記第２のアノードの平坦な表面に対してほぼ垂直である、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記第１のイオン交換バリアが第１のほぼ平坦な膜を含み、前記第１のアノードおよび前記第１のカソードが前記第２のチャンバー中に少なくとも部分的に配置され、前記第１のアノードおよび前記第１のカソードのそれぞれは平坦な表面を有し、前記第１の平坦な膜の面は、前記第１のカソードおよび前記第１のアノードの平坦な表面とほぼ平行である、請求項１８に記載の装置。
【請求項３１】
ＩＶ）前記イオン交換パッキングを含む第３のチャンバーであって、前記第３のチャンバー中に第２のカソードおよび第２のアノードが少なくとも部分的に配置され、前記第２のカソードは、水酸化物を電解的に生成するように構成され、前記第２のアノードは、ヒドロニウムを電解的に生成するように構成されている、前記第３のチャンバーと、
Ｖ）前記第１のチャンバーと前記第３のチャンバーとの間に少なくとも部分的に配置された第４のイオン交換バリアであって、前記第４のイオン交換バリアは、前記第１のイオン交換バリアと同じ電荷を有し、前記揮発性成分および前記第１の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを可能にし、かつ前記液体溶液のバルク流が流れることを可能にしない、前記第４のイオン交換バリアと、
をさらに含み、
前記イオン交換パッキングは、前記第２の電荷を有し、
前記第４のイオン交換バリアが第２のほぼ平坦な膜を含み、前記第２のアノードおよび前記第２のカソードのそれぞれは平坦な表面を有し、前記第２のほぼ平坦な膜の面は、前記第２のカソードおよび前記第２のアノードの平坦な表面とほぼ平行である、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記イオン交換パッキングが、イオン交換パッキング、イオン交換スクリーン、イオン交換モノリス、およびそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項３３】
前記第２のイオン交換バリアおよび前記第３のイオン交換バリアのそれぞれが膜を含む、請求項２３に記載の装置。
【請求項３４】
前記第１のイオン交換バリアがほぼ平坦な膜を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項３５】
揮発性成分を含有する試料を分析するシステムであって、
揮発性成分除去装置と、少なくとも１つのクロマトグラフィーと、を含み、
前記揮発性成分除去装置は、
Ｉ）前記揮発性成分を含む前記液体溶液を受け取るように構成された入口、および前記揮発性成分の実質的な部分が除去された前記液体溶液を排出するように構成された出口を含む第１のチャンバーと、
ＩＩ）イオン交換パッキングを含む第２のチャンバーであって、カソードおよびアノードと電気的に連絡し、前記カソードは、水酸化物を電解的に生成するように構成され、前記アノードは、ヒドロニウムを電解的に生成するように構成された、前記第２のチャンバーと、
ＩＩＩ）前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとの間に少なくとも部分的に配置された第１のイオン交換バリアであって、前記第１のイオン交換バリアは、第１の電荷を有し、前記揮発性成分および前記第１の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを可能にし、かつ前記液体溶液のバルク流が流れることを可能にしない、前記第１のイオン交換バリアと、
を含み、
前記イオン交換パッキングは、前記第１の電荷と反対の極性である第２の電荷を有し、
前記揮発性成分は弱くイオン化した化学種を含み、前記イオン交換パッキングは、前記揮発性成分と反応して、前記第１のイオン交換バリアの前記第１の電荷と同じ極性を有する荷電成分を生成するように構成され、前記イオン交換パッキングは、前記荷電成分に結合するように更に構成されており、
前記少なくとも１つのクロマトグラフィー部品は、
溶離液対イオンを除去するように構成されたサプレッサであって、前記溶離液対イオンが検体イオンと反対の電荷を有し、前記サプレッサが前記揮発性成分除去装置の上流に配置される、前記サプレッサ、
前記揮発性成分除去装置の上流に配置されるポンプ、
前記揮発性成分除去装置に流体的に接続されるクロマトグラフィーカラム、
前記揮発性成分除去装置の下流に配置される検出器、および
それらの組合せからなる群から選択されている、
システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
イオンクロマトグラフィー（ＩＣ）は、荷電分子の化学分析および分離のために広く使用される分析技術である。ＩＣは、試料中に存在するマトリックス成分から１種類以上の検体種を分離することを伴う。検体は、典型的にはイオン性であり、そのためそれらは固定相とのイオン相互作用を有することができる。ＩＣにおいて、固定相は、種々のレベルの親和性を有する荷電検体と理想的には結合するイオン性部分を含む。溶離液は固定相に浸透し、イオン性部分との結合に関して検体および任意のマトリックス成分と競合する。溶離液は、クロマトグラフィーカラム中に圧送される液体溶液または緩衝溶液を表すために使用される用語である。この競合中、検体および任意のマトリックス成分は、固定相から溶離することによって時間の関数として互いに分離され、その後、検出器によって検出される。一部の典型的な検出器の例は、伝導度検出器、ＵＶ−ＶＩＳ分光光度計、および質量分析計である。長年にわたって、ＩＣは、より健康的で、より清浄で、より安全な環境を形成するために有用となる強力な分析ツールに発展しており、水質、環境モニタリング、食品分析、医薬、およびバイオテクノロジー等の種々の産業での複雑な試料混合物の分離および分析が可能である。
【０００２】
二酸化炭素は空気中に存在する気体であり、場合によりＩＣを行うときに試料または溶離液を汚染することがある。二酸化炭素ガスは液体中に溶解して、炭酸、バイカーボネート（重炭酸塩）、およびカーボネート（炭酸塩）種を形成することができる。特に、溶解した二酸化炭素から生じるカーボネートの存在は、ＩＣによるアニオン分析に緩衝する原因となっている。二酸化炭素の溶解によって、溶離液のサプレッションの後でさえも、観察される背景導電率が増加しうる。これによって、ピーク応答に影響が生じるだけでなく、背景が安定せず一定でなくなるため、ピーク積分が困難になる。試料中の二酸化炭素またはカーボネートの存在は、カーボネートに対応するピークがクロマトグラム中の別の検体ピークと重なる場合があることでも、問題となりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，２２５，１２９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６８２，７０１号明細書
【特許文献３】米国特許第８，４１４，６８４号明細書
【特許文献４】米国特許第７，３２９，３４６号明細書
【特許文献５】米国特許第８，０４３，５０７号明細書
【特許文献６】米国特許第４，９９９，０９８号明細書
【特許文献７】米国特許第５，２４８，４２６号明細書
【特許文献８】米国特許第５，３５２，３６０号明細書
【特許文献９】米国特許第８，２９３，０９９号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，０７７，４３４号明細書
【特許文献１１】米国特許第７，３０６，７２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
試料および／または溶離液から溶存二酸化炭素を除去するためにガス透過性膜を使用することができる。しかし、ガス透過性膜は、壊れやすい場合があり、比較的低い圧力耐性を有する場合がある。現在、より高速でより高い分解能の試料分離を実現するために、より小さいクロマトグラフィー媒体を用いて、高いシステム圧力を使用する傾向にある。ガス透過性膜は、壊れやすいことに加えて、高価となることがあり、正確な寸法での製造が困難となることがある。比較的肉厚の膜を使用すると、膜の強度を高めることができるが、ガス除去の効率が低下し、価格が大幅に上昇しうることに留意すべきである。ガス透過性装置は、通常、リザーバーからのベースストリームなどの試薬、または揮発性成分の除去を推進するための真空を必要とし、それによって装置がより複雑になる。したがって、本出願人は、高い運転圧力に対して堅牢であり、比較的低コストの材料でできた膜を使用し、外部試薬または真空を使用せずに二酸化炭素などの揮発性ガスを効率的に除去する揮発性成分除去装置が必要とされていると考えている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する方法が記載される。この方法は、揮発性成分を含む液体溶液を第１のチャンバーを通して流すステップを含む。揮発性成分は、第１のイオン交換バリアを横断して第１のチャンバーから第２のチャンバーまで移動することができ、第１のイオン交換バリアは、第１のチャンバーと第２のチャンバーとの間に少なくとも部分的に配置される。第１のイオン交換バリアは第１の電荷を有することができ、それによって第１の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを可能にし、かつ液体溶液のバルク流が流れることを可能にしない。第２のチャンバーは、第１の電荷と反対の極性である第２の電荷を有するイオン交換パッキングを含むことができる。揮発性成分は、第２のチャンバー中でイオン交換パッキングと反応して、荷電成分を生成することができる。荷電成分は、第１の電荷と同じ極性の第３の電荷を有する。イオン交換パッキングは、ヒドロニウムまたは水酸化物を電解的に生成することによって再生可能であり、これらのヒドロニウムまたは水酸化物はイオン交換パッキングと電気的に連絡する。
【０００６】
上記方法に関して、イオン交換パッキングは第１のイオン交換バリアと物理的に接触することができる。
【０００７】
上記方法のいずれかに関して、電解的に生成したヒドロニウムはアノードで形成され、電解的に生成した水酸化物はカソードで形成される。
【０００８】
上記方法のいずれかに関して、揮発性成分は、二酸化炭素、炭酸、およびそれらの組合せからなる群から選択される弱くイオン化した化学種を含むことができる。液体溶液は検体を含むことができ、この場合、検体はアニオンを含み、第１のイオン交換バリアの第１の電荷は負である。
【０００９】
上記方法のいずれかに関して、イオン交換パッキングは水酸化物型であり、炭酸は水酸化物型と反応して、イオン交換パッキングに結合する負に帯電したイオンを形成する。
【００１０】
上記方法のいずれかに関して、電解的に生成した水酸化物が第２のチャンバーを通して移動して、イオン交換パッキングが再生され、第２のチャンバーから負に帯電したイオンが除去される。
【００１１】
上記方法のいずれかに関して、負に帯電したイオンは、カーボネート、バイカーボネート、およびそれらの組合せからなる群から選択されるイオン種を含む。
【００１２】
上記方法のいずれかに関して、方法は、液体溶液を第１のチャンバーを通して流すステップの前に、正に帯電したイオンを交換するサプレッサを用いて液体溶液のサプレッションを行うステップをさらに含み、液体溶液は検体を含有する。この検体は第１のイオン交換バリアと同じ電荷を有する。
【００１３】
上記方法に関して、液体溶液のサプレッションを行うステップは、ヒドロニウムを液体溶液に加えるステップを含む。
【００１４】
上記方法のいずれかに関して、方法は、液体溶液を第１のチャンバーから検出器まで流すステップをさらに含む。検体濃度に比例する信号を測定することができる。液体溶液は検出器から第２のチャンバーまで流れることができる。液体溶液は、イオン交換パッキングを通して、第２のチャンバーを出てカソードチャンバーまで流れ、次にアノードチャンバーまで流れることができる。
【００１５】
上記方法に関して、カソードチャンバーはカソードを含み、カソードチャンバーと第２のチャンバーとの間には第２のイオン交換バリアが少なくとも部分的に配置される。第２のイオン交換バリアは正電荷を有することができ、それによって負に帯電したイオンがカソードチャンバーから第２のチャンバーまで流れることを可能にし、かつ液体溶液のバルク流が流れることを可能にしない。上記方法は、水酸化物を第２のイオン交換バリアを通して第２のチャンバーまで移動するステップをさらに含む。
【００１６】
上記方法に関して、アノードチャンバーはアノードを含み、アノードチャンバーと第２のチャンバーとの間には第３のイオン交換バリアが少なくとも部分的に配置される。第３のイオン交換バリアは正電荷を有することができ、それによって負に帯電したイオンが第２のチャンバーからアノードチャンバーまで流れることを可能にし、かつ液体溶液バルク流が流れることを可能にしない。上記方法は、水酸化物を第２のチャンバーからアノードチャンバーまで移動するステップをさらに含む。
【００１７】
上記方法のいずれかに関して、第１のイオン交換バリアの第１の電荷が正である場合に、揮発性成分はアンモニアを含むことができる。
【００１８】
上記方法のいずれかに関して、第１のイオン交換バリアはイオン交換毛管またはほぼ平坦な膜を含む。
【００１９】
上記方法のいずれかに関して、液体溶液は、検体および溶離液をさらに含む。上記方法は、第１のチャンバー中で検体を塩の形態に変換するステップをさらに含む。
【００２０】
上記方法のいずれかに関して、溶離液は水酸化ナトリウムを含む。
【００２１】
クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する装置の第１の実施形態が記載される。装置の第１の実施形態は、第１のチャンバー、第２のチャンバー、および第１のイオン交換バリアを含むことができる。第１のチャンバーは、揮発性成分を含む液体溶液を受け取るように構成される入口、および揮発性成分の実質的な部分が除去された液体溶液を排出するように構成される出口を含む。第２のチャンバーはイオン交換パッキングを含む。第２のチャンバーは、第１のカソードおよび第１のアノードと電気的に連絡する。第１のカソードは、水酸化物を電解的に生成するように構成され、第１のアノードは、ヒドロニウムを電解的に生成するように構成される。第１のイオン交換バリアは、第１のチャンバーと第２のチャンバーとの間に少なくとも部分的に配置される。第１のイオン交換バリアは、第１の電荷を有することができ、第１の電荷と反対の電荷を有する揮発性成分およびイオンが流れることを可能にし、かつ液体溶液のバルク流が流れることを可能にしない。イオン交換パッキングは、第１の電荷と反対の極性である第２の電荷を有することができる。イオン交換パッキングは、揮発性成分と反応して、第１のイオン交換バリアの第１の電荷と同じ極性を有する荷電成分を生成するように構成され、イオン交換パッキングは、荷電成分に結合するようにも構成される。
【００２２】
装置のいずれかの実施形態に関して、イオン交換パッキングは第１のイオン交換バリアと物理的に接触する。
【００２３】
装置のいずれかの実施形態に関して、揮発性成分は、二酸化炭素、炭酸、およびそれらの組合せからなる群から選択される。液体溶液は検体を含み、検体はアニオンを含み、第１のイオン交換バリアの第１の電荷は負である。
【００２４】
装置のいずれかの実施形態に関して、イオン交換パッキングは水酸化物型である。
【００２５】
装置のいずれかの実施形態に関して、負に帯電したイオンは、カーボネート、バイカーボネート、およびそれらの組合せからなる群から選択されるイオン種を含む。
【００２６】
装置のいずれかの実施形態に関して、イオン交換パッキングは、イオン交換パッキング、イオン交換スクリーン、イオン交換モノリス、およびそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む。
【００２７】
装置のいずれかの実施形態に関して、第２および第３のイオン交換バリアのそれぞれは膜を含む。
【００２８】
装置のいずれかの実施形態に関して、第１のイオン交換バリアはほぼ平坦な膜を含む。
【００２９】
クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する装置の第２の実施形態が記載される。第２の実施形態は、上記の装置の実施形態のいずれかの特徴を含むことができ、第２の実施形態は、カソードチャンバーおよびアノードチャンバーをさらに含む。カソードチャンバーは第１のカソードを含み、カソードチャンバーと第２のチャンバーとの間には第２のイオン交換バリアが少なくとも部分的に配置される。第２のイオン交換バリアは、第１の電荷と反対の極性である第３の電荷を有することができる。第２のイオン交換バリアは、カソードチャンバーから第２のチャンバーまで、液体溶液のバルク流が流れることを可能にせず、第３の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを可能にするように構成される。アノードチャンバーは第１のアノードを含み、アノードチャンバーと第２のチャンバーとの間には第３のイオン交換バリアが少なくとも部分的に配置される。第３のイオン交換バリアは、第１の電荷と反対の極性である第４の電荷を有することができる。第３のイオン交換バリアは、第２のチャンバーからアノードチャンバーまで、液体溶液のバルク流が流れることを可能にせず、第４の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを可能にするように構成される。
【００３０】
装置の第２の実施形態に関して、第１のチャンバーの出口は検出器の入口と流体的に接続されてよい。検出器の出口は第２のチャンバーの入口と流体的に接続されてよい。第２のチャンバーの出口はカソードチャンバーの入口と流体的に接続されてよい。カソードチャンバーの出口はアノードチャンバーの入口と流体的に接続される。アノードチャンバーの出口は廃棄チャンバーと流体的に接続されてよい。
【００３１】
装置の第２の実施形態に関して、カソードチャンバーおよびアノードチャンバーは、第２のチャンバーの互いに反対側の末端上に配置することができる。
【００３２】
上記装置のいずれかに関して、第１のイオン交換バリアの第１の電荷が正である場合に揮発性成分がアンモニアを含むことができる。
【００３３】
上記装置のいずれかに関して、第１のイオン交換バリアはイオン交換毛管を含む。
【００３４】
クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する装置の第３の実施形態が記載される。第３の実施形態は、上記装置の特徴を含むことができ、第１のイオン交換バリアは第１のほぼ平坦な膜を含む。第１のアノードおよび第１のカソードは、第２のチャンバー中に少なくとも部分的に配置される。第１のアノードおよび第１のカソードのそれぞれが平坦な表面を有することができ、第１の平坦な膜の面は、第１のカソードおよび第１のアノードの平坦な表面に対してほぼ垂直である。
【００３５】
クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する装置の第４の実施形態が記載される。第４の実施形態は第３の実施形態の特徴を含むことができ、第４の実施形態は第３のチャンバーおよび第４のイオン交換バリアをさらに含む。第３のチャンバーはイオン交換パッキングを含む。第３のチャンバー中に第２のカソードおよび第２のアノードが少なくとも部分的に配置される。第２のカソードは、水酸化物を電解的に生成するように構成され、第２のアノードは、ヒドロニウムを電解的に生成するように構成される。第４のイオン交換バリアは、第１のチャンバーと第３のチャンバーとの間に少なくとも部分的に配置される。第４のイオン交換バリアは、第１のイオン交換バリアと同じ電荷を有することができ、第１の電荷と反対の電荷を有する揮発性成分およびイオンが流れることを可能にし、かつ液体溶液のバルク流が流れることを可能にしない。イオン交換パッキングは第２の電荷を有することができ、第４のイオン交換バリアは第２のほぼ平坦な膜を含む。第２のアノードおよび第２のカソードのそれぞれは平坦な表面を有することができ、第２のほぼ平坦な膜の面は、第２のカソードおよび第２のアノードの平坦な表面に対してほぼ垂直である。
【００３６】
クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する装置の第５の実施形態が記載される。第５の実施形態は、前述の装置の第１または第２の実施形態の特徴を含むことができ、第１のイオン交換バリアは第１のほぼ平坦な膜を含む。第１のアノードおよび第１のカソードは第２のチャンバー中に少なくとも部分的に配置される。第１のアノードおよび第１のカソードのそれぞれは平坦な表面を有することができ、第１の平坦な膜の面は、第１のカソードおよび第１のアノードの平坦な表面とほぼ平行である。
【００３７】
クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する装置の第６の実施形態が記載される。第６の実施形態は第５の実施形態の特徴を含むことができ、第６の実施形態は、イオン交換パッキングを含む第３のチャンバーを含む。第３のチャンバー中に第２のカソードおよび第２のアノードが少なくとも部分的に配置される。第２のカソードは、水酸化物を電解的に生成するように構成され、第２のアノードは、ヒドロニウムを電解的に生成するように構成される。第１のチャンバーと第３のチャンバーとの間には第４のイオン交換バリアが少なくとも部分的に配置される。第４のイオン交換バリアは第１のイオン交換バリアと同じ電荷を有することができ、第１の電荷と反対の電荷を有する揮発性成分およびイオンが流れることを可能にし、かつ液体溶液のバルク流が流れることを可能にしない。イオン交換パッキングは第２の電荷を有することができ、第４のイオン交換バリアは第２のほぼ平坦な膜を含む。第２のアノードおよび第２のカソードのそれぞれは平坦な表面を有することができ、第２のほぼ平坦な膜の面は、第２のカソードおよび第２のアノードの平坦な表面とほぼ平行である。
【００３８】
揮発性成分を含有する試料を分析するシステムが記載される。このシステムは、前述の揮発性成分除去装置と、溶離液対イオンを除去するように構成されるサプレッサであって、溶離液対イオンが検体イオンと反対の電荷を有し、サプレッサが揮発性成分除去装置の上流に配置される、サプレッサ、揮発性成分除去装置の上流に配置されるポンプ、揮発性成分除去装置に流体的に接続されるクロマトグラフィーカラム、揮発性成分除去装置の下流に配置される検出器、およびそれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１つのクロマトグラフィー部品とを含む。
【００３９】
本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の現在好ましい実施形態を示しており、上記の概要および以下に示す詳細な説明とともに、本発明の特徴を説明する役割を果たす（ここで同様の番号は同様の要素を表している）。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】クロマトグラフィー用の揮発性成分除去装置の概略実施形態を示している。
【図２】図１による揮発性成分除去装置の簡略化した概略実施形態であり、気体およびイオンの流れを概略的に示している。
【図３】別個のアノードチャンバーおよびカソードチャンバーを有さない揮発性成分除去装置の別の概略実施形態を示している。
【図４】フッ化物（１）、塩化物（２）、およびカーボネート（３）を含有する試料のクロマトグラムであり、揮発性成分除去装置は使用しなかった。
【図５】図１による揮発性成分除去装置を使用した場合の、フッ化物（１）、塩化物（２）、およびカーボネート（３）を含有する試料のクロマトグラムである。
【図６】揮発性成分除去装置を使用しなかった、フッ化物（１）、塩化物（２）、カーボネート（３）、亜硝酸塩（４）、サルフェート（５）、臭化物（６）、硝酸塩（７）、およびホスフェート（８）を含有する７種類のアニオンの試験混合物のクロマトグラムである。
【図７】図１による揮発性成分除去装置を使用した場合の、フッ化物（１）、塩化物（２）、亜硝酸塩（４）、サルフェート（５）、臭化物（６）、硝酸塩（７）、およびホスフェート（８）を含有する７種類のアニオンの試験混合物のクロマトグラムである。
【図８】本明細書に記載の揮発性成分除去装置とともに使用すると好適な代表的なクロマトグラフィーシステムを示している。
【図９】クロマトグラフィー分析用の溶離液ストリームを抑制し揮発性成分を除去するように構成される複合装置の概略実施形態を示している。
【図１０】揮発性成分を含有する液体ストリームと平行な電界による影響が生じる方向に電解的に生成した水酸化物が流れる場合の、平坦膜構成に基づく揮発性成分除去装置の別の概略実施形態を示している。
【図１１】揮発性成分を含有する液体ストリームに対して垂直の電界による影響が生じる方向に電解的に生成した水酸化物が流れる場合の、平坦膜構成に基づく揮発性成分除去装置の別の概略実施形態を示している。
【図１２】１つのみのサイドチャネルを有することを除けば図１０の装置と類似する揮発性成分除去装置の別の概略実施形態を示している。
【図１３】１つのみのサイドチャネルを有することを除けば図１１の装置と類似する揮発性成分除去装置の別の概略実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下の詳細な説明は、図面を参照しながら読むべきであり、異なる図面中の同様の要素には同様の番号が付けられている。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、選択された実施形態を描いたものであり、本発明の範囲の限定を意図するものではない。詳細な説明は、限定ではなく例として、本発明の原理を示すものである。この説明によって、本発明の実施および使用が明確に可能となり、本発明の実施の最良の形態であると現在考えられているものを含む本発明のいくつかの実施形態、適合形態、変形形態、代案形態、および使用が記載される。本明細書において使用される場合、任意の数値または範囲に対する用語「約」または「おおよそ」は、本明細書に記載されるようなその意図される目的のために部品または構成要素の集まりが機能できる好適な寸法の許容範囲を示している。
【００４２】
カーボネート汚染は、試料または溶離液から生じうる。試料由来のカーボネートが存在すると、対象の検体とともに場合により同時溶出しうるかなり広いクロマトグラフィーピークが得られ、それによって定量が困難となりうる。溶離液中にカーボネートが存在すると、特にグラジエント条件下では、クロマトグラフィーピークとして現れると、対象の他のピークを干渉する問題が生じうる。水酸化物などの手作業で調製した溶離液を使用する場合、空気への曝露によって二酸化炭素が生じ、それ自体が溶離液中のカーボネートとなる。カーボネートの存在によって、抑制伝導度検出を用いてアニオン分析を行う場合に、炭酸のバックグラウンドが増加する。イソクラティック溶離を用いると、アニオン分析の場合のサプレッション後のバックグラウンドが炭酸となるため、この種の汚染によるより大きなバックグラウンドはピーク応答に影響を与えうる。炭酸のバックグラウンドは酸由来のピーク信号を低下させ、その結果すべての検体の応答が低下する。
【００４３】
より大きなバックグラウンドとともにグラジエント（勾配）溶離を用いることで、溶離液中の残留カーボネートに対応するピークが、サルフェート（硫酸塩）などの特定のイオンの定量に干渉しうる可能性も存在する。アニオン分析中、溶離液中の残留カーボネートは、分析カラム上のグラジエント中に集中することがあり、カーボネートピークとして溶出する。サプレッション後のカーボネートは弱酸となるため、これは幅広ピークとして溶出し、多くのカラム中でカーボネートの近傍で溶出するサルフェートなどの化学種と干渉しうる。カーボネート溶離液の汚染の別の側面は、より大きなバックグラウンドであり、これはグラジエント中にイオン強度の増加とともに増大する。正味の影響は変動するベースラインにあり、それによって積分が困難となる。
【００４４】
以下に、本明細書に記載の揮発性成分除去装置とともに使用すると好適な一般的なクロマトグラフィーシステムについて説明する。図８は、ポンプ８０２、電解溶離液生成装置８０４、脱気組立体８１０、注入バルブ８１２、クロマトグラフィー分離装置８１４、サプレッサ８１３、揮発性成分除去装置８１５、検出器８１６、およびマイクロプロセッサ８１８を含むクロマトグラフィーシステム８００の一実施形態を示している。再循環ライン８２０を使用して、検出器８１６の排出部分からの液体を揮発性成分除去装置８１５の再生液部分に移動させることができる。
【００４５】
ポンプ８０２は、液体源からの液体を圧送するように構成することができ、電解溶離液生成装置８０４に流体的に接続することができる。一実施形態において、液体は、脱イオン水、または電解質を含む水溶液であってよい。ポンプ８０２の液体源が電解質を含む水溶液を有する場合のある状況下では、クロマトグラフィーシステム８００は、溶離液生成装置８０４および脱気組立体８１０を使用せずに操作することができる。ポンプ８０２は、約２０ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）〜約６０００ＰＳＩの範囲の圧力で液体を輸送するように構成することができる。ある状況下では、６０００ＰＳＩを越える圧力で実施することもできる。本明細書に記載の圧力は、周囲圧力（１３．７ＰＳＩ〜１５．２ＰＳＩ）に対して記載されることに留意すべきである。ポンプ８０２は、高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）ポンプの形態であってよい。さらに、ポンプ８０２は、液体がポンプ８０２の挿入部分にのみ接触することで、有意量の不純物が浸出しないように構成することもできる。この場合、有意とは、意図する測定に干渉する不純物の量を意味する。たとえば、不活性部分はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）でできていたり、または少なくともＰＥＥＫライニングで被覆されたりしてよく、これによって、液体に曝露した場合に有意量のイオンが浸出しない。
【００４６】
電解溶離液生成装置８０４は、たとえばＫＯＨまたはメタンスルホン酸などの溶離液を生成するように構成される。溶離液は、酸、塩基、塩、またはそれらの混合物を含有する液体であり、クロマトグラフィーカラムに通して検体を溶出させるために使用することができる。電解溶離液生成装置に関する詳細は、特許文献１および特許文献２に見ることができ、これらは参照により本明細書に援用される。
【００４７】
脱気組立体８１０は、溶離液ストリーム中の電気ガスを除去するために使用することができる。一実施形態において、残留ガスは二酸化炭素、水素、および酸素であってよい。特許文献３（参照により本明細書に援用される）に記載されるように、脱気組立体８１０の低圧チャネルに流される洗浄流体を使用して脱気組立体８１０からガスを除去することができる。脱気組立体８１０は、たとえば、非晶質フルオロポリマーまたは延伸ポリテトラフルオロエチレン（Ｔｅｆｌｏｎ  ＡＦおよびＧｏｒｅ−Ｔｅｘの商品名で市販される）などのガス透過性で液体不浸透性の管部分を含むことができる。流される液体は、脱気組立体８１０から注入バルブ８１２に送ることができ、それによってガスの実質的な部分が除去される。図８は、溶離液生成装置および脱気モジュールがポンプの高圧側にあることを示しているが、溶離液生成装置および脱気モジュールをポンプの低圧側（図示せず）に取り付けることもできる。この実施形態において、生成した溶離液はポンプを介して圧送され、次にクロマトグラフィー分離装置まで送られる。
【００４８】
溶離液ストリーム中の電解ガスが酸素ガスおよび水素ガスを有する特定の状況下では、場合により触媒的ガス除去カラムを使用して酸素および水素を水に変換することができる。触媒的ガス除去装置に関する詳細は、特許文献４および特許文献５に見ることができ、これらは参照により本明細書に援用される。
【００４９】
注入バルブ８１２を使用して、一回量の液体試料を溶離液ストリーム中に注入することができる。液体試料は、複数の化学成分（すなわち、マトリックス成分）および対象の１種類以上の検体を含むことができる。試料注入バルブ８１２は、典型的には少なくとも２つの位置を有する。第１の位置では、溶離液は単に注入バルブ８１２からクロマトグラフィー分離装置８１４まで流れ、液体試料を、注入バルブ８１２中の所定の容積を有する試料ループ中に供給することができる。注入バルブ８１２を第２の位置に切り替えると、溶離液は試料ループから流れ、次に液体試料はクロマトグラフィー分離装置８１４まで送られる。一実施形態において、注入バルブ８１２は６ポートバルブの形態であってよい。
【００５０】
クロマトグラフィー分離装置８１４は、液体試料中に存在する種々のマトリックス成分を対象の検体から分離するために使用することができる。この分離によって、試料中に存在する化学成分および濃度レベルに関する情報が得られる。典型的には、クロマトグラフィー分離装置８１４は、固定相を収容する中空円筒の形態であってよい。液体試料はクロマトグラフィー分離装置８１４の中を流れるため、マトリックス成分および標的検体は、クロマトグラフィー分離装置８１４から溶出するときに、ある範囲の滞留時間を有することができる。標的の検体およびマトリックス成分の性質に依存するが、それらはクロマトグラフィー分離装置８１４中の固定相に対して種々の親和性を有しうる。クロマトグラフィー分離装置８１４の排出部分を検出器８１６に流体的に接続して、液体試料の分離された化学成分の存在および量を測定することができる。図８に示されるように、クロマトグラフィー分離装置８１４と検出器８１６との間にサプレッサ８１３および揮発性成分除去装置８１５が存在する。
【００５１】
サプレッサ８１３は、溶離液の伝導度を抑制し、完全に解離した検体の伝導度を増加させるために使用することができる。一実施形態において、溶離液は、中和されて水になる水酸化ナトリウムであってよく、検体は、伝導度のより高い塩酸に変換される塩化物アニオンであってよい。サプレッサの実施形態は、特許文献６、特許文献７、および特許文献８に記載され、これらは参照により本明細書に援用される。クロマトグラフィー分離装置８１４の排出部分をサプレッサ８１３に流体的に接続することができる。
【００５２】
揮発性成分除去装置８１５は、二酸化炭素またはアンモニアなどの流出ストリームから揮発性成分を除去するように構成される。特に、揮発性成分除去装置８１５は、二酸化炭素および炭酸の除去に特に好適となる場合があり、このことは、流出液が検出器８１６に流れる前に、流出ストリームのバックグラウンド伝導度を低下させるために重要である。二酸化炭素は気体であるため、揮発性成分と呼ばれる。炭酸も、式１に示されるように二酸化炭素ガスおよび水と平衡状態にあるため、揮発性成分と呼ばれる。さらに、炭酸は溶解して水素イオン、重炭酸イオン（ＨＣＯ3）、および炭酸イオン（ＣＯ32-）となりうる。
【００５３】
ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ←→Ｈ2ＣＯ3←→Ｈ+＋ＨＣＯ3-＋ＣＯ32-    （式１）
【００５４】
検出器８１６は、電気化学的検出器、伝導度検出器、光学検出器、電荷検出器、またはそれらの組合せの形態であってよい。電荷バリアおよび２つの電極に基づく電荷検出器に関する詳細は特許文献９に見ることができ、その全体が参照により本明細書に援用される。
【００５５】
電子回路はマイクロプロセッサ８１８および記憶部分を含むことができる。マイクロプロセッサ８１８は、クロマトグラフィーシステム８００の動作を制御するために使用することができる。マイクロプロセッサ８１８は、クロマトグラフィーシステム８００中に一体化させてもよく、またはクロマトグラフィーシステム８００と通信するパーソナルコンピュータの一部であってもよい。マイクロプロセッサ８１８は、ポンプ８０２、電解溶離液生成装置８０４、注入バルブ８１２、サプレッサ８１３、揮発性成分除去装置８１５、および検出器８１６などのクロマトグラフィーシステムの１つ以上の構成要素と通信し制御するように構成することができる。クロマトグラフィーシステム８００は、標準溶液および試料溶液を分析し、化学成分および関連する濃度値を特定するために使用される特定の機械であることに留意されたい。
【００５６】
揮発性成分除去装置を含む一般的なクロマトグラフィーシステムについて記載してきたが、これより揮発性成分除去装置についてより詳細に説明する。図１は、クロマトグラフィー用の揮発性成分除去装置８１５の概略実施形態を示している。揮発性成分除去装置８１５は、第１のチャンバー１０２、第２のチャンバー１０４、アノードチャンバー１０６、カソードチャンバー１０８、第１のイオン交換バリア１１０、第２のイオン交換バリア１１２、第３のイオン交換バリア１１４、およびイオン交換パッキング１１６を含むことができる。入口および出口を含むチャンバーはチャネルと呼ばれる場合もあることに留意すべきである。
【００５７】
図１を参照すると、第１のチャンバー１０２は、揮発性成分を含む液体溶液を受け取るように構成される入口１１８と、揮発性成分の実質的な部分が除去された液体溶液を排出するように構成される出口１２０とを含む。液体溶液が入る入口１１８は、サプレッサ、注入バルブ、または溶離液生成器の排出部分であってよい。揮発性成分は、液体溶液中に溶解した化学物質、および／または、たとえば、二酸化炭素、炭酸、およびアンモニアなどの液体溶液と関連する気体であってよい。除去される揮発性成分の実質的な部分は、約５０％を超え、好ましくは約７５％を超え、より好ましくは約９０％を超え、さらにより好ましくは約９５％を超えうる。
【００５８】
図１の参照に戻ると、第２のチャンバー１０４はイオン交換パッキング１１６を含む。イオン交換パッキング１１６は、樹脂、スクリーン、モノリス、またはそれらの組合せの形態であってよい。第２のチャンバー１０４は、カソード１２２およびアノード１２４と電気的に連絡している。電気的な連絡は、第２のチャンバー１０４を介したカソード１２２からアノード１２４の間の電子および／またはイオンの流れを含む。カソード１２２は、水酸化物を電解的に生成するように構成される。アノード１２４は、ヒドロニウムを電解的に生成するように構成される。ヒドロニウム（Ｈ3Ｏ+）および水素イオン（Ｈ+）という用語は同義で使用されることに留意されたい。カソード１２２は、電気化学的還元中に水を水酸化物および水素ガスに電気分解する。アノード１２４は、電気化学的酸化中に、水をヒドロニウムおよび酸素ガスに電気分解する。図１に示されるように、アニオン分析の場合、第２のチャンバー１０４の出口１２５の近傍で水酸化物が生成する。この構成によって、チャンバー１０４中のアニオン交換パッキング１１６の出口部分は完全に再生され、残留カーボネートには曝露しなくなる。またこの構成によって、アノードで生成した炭酸は揮発性成分除去装置から流出する水性ストリームに曝露しなくなる。図１を参照すると、カソード１２２は負に帯電した電極として示され、アノード１２４は正に帯電した電極として示されている。カソード１２２およびアノード１２４における電解反応を推進するために、定電流源または定電圧源を使用することができる。
【００５９】
別の一実施形態においては、図１に示されたようなカソードおよびアノードの位置を揮発性成分除去装置８１５で交換すると、電圧または電流の極性を反転させることができる。この構成では、除去された揮発性成分を前述の水性ストリームに戻す電位が存在し、したがって好ましい構成ではない。
【００６０】
第１のチャンバー１０２と第２のチャンバー１０４との間には第１のイオン交換バリア１１０が少なくとも部分的に配置される。図１に示されるように、第１のイオン交換バリア１１０の入口部分および出口部分は、第２のチャンバー１０４の外側にあり、第１のイオン交換バリア１１０の中間部分は、第２のチャンバー１０４の内側にあり、イオン交換パッキング１１６と物理的に接触する。第１のイオン交換バリア１１０がカチオン交換膜である場合、スルホン化テトラフルオロエチレン（たとえばＮａｆｉｏｎ）または別のフルオロポリマーコポリマーなどの材料でできていてよい。第１のイオン交換バリア１１０はイオン交換毛管の形態であってよい。イオン交換毛管の内側部分は第１のチャンバー１０２を形成することができる。一実施形態において、イオン交換毛管はコイル状配列であってよく、それによって十分な長さにすることができ第２のハウジング内に適合させることができる。イオン交換毛管は約０．００１インチ〜０．１インチの範囲の内径（ｉｄ）および０．００５インチ〜０．２インチの外径（ｏｄ）を有することができる。直径はクロマトグラフィーの運転方式に比例して選択される。たとえばキャピラリーの運転方式の場合、膜の寸法は０．００４インチのｉｄおよび０．０１インチｏｄであった。膜の寸法は、特に揮発性成分除去装置がサプレッサと検出セルとの間に取り付けられる場合に、良好な揮発性成分除去および許容されるバンド分散が保証されるように選択される。試料予備処理用途の場合、バンド分散は考慮されない場合があり、したがって寸法は単に揮発性成分除去の観点から選択される。あるいは、第１のイオン交換バリアは実質的に平坦なシートを含むことができる。
【００６１】
揮発性成分が第１のチャンバー１０２に戻る逆拡散の可能性を減少させるために、第１のイオン交換バリア１１０は正または負の電荷を有するべきである。たとえば、二酸化炭素または炭酸を除去する場合、中性分画は、固定されたスルホン化官能基に由来する負電荷を有するカチオン交換膜を自由に横断して移動する。除去された炭酸と膜の反対側のアニオン交換材料との反応によって、アニオン交換材料の対イオンとして炭酸アニオンが形成される。この場合、炭酸アニオンはカチオン交換膜上の負電荷によって反発し、そのため除去された揮発性成分アニオンが水性ストリーム中に戻る拡散が最小限となる。
【００６２】
第１のイオン交換バリア１１０は第１の電荷を有し、計画的に第１の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを許容にし、かつ液体溶液のバルク流が流れることを許容しない。対象の揮発性成分は弱くイオン化した化学種であるため、弱くイオン化した化学種の大部分は中性であり、容易に第１のイオン交換バリア１１０を横断して移動することができる。弱くイオン化した化学種とは、揮発性成分のほんの一部のみがイオン化し（ＨＣＯ3-またはＣＯ32-）、大部分が中性電荷を有する（Ｈ2ＣＯ3）状況を意味する。一実施形態において、大部分とは、９０％以上のＨ2ＣＯ3である状況を意味することができる。イオン交換パッキング１１６は、第１の電荷と反対の極性である第２の電荷を有する。一実施形態において、第１のイオン交換バリア１１０は、負である第１の電荷を有することができ、正に帯電したイオンを交換する。第１の電荷が負である場合は、負に帯電した検体は第１のイオン交換バリア１１０を横断しないことに留意されたい。中性分子および気体分子は、第１のイオン交換バリア１１０を通過して移動することができる。たとえばアニオン分析中、第１のイオン交換バリア１１０は、膜上のスルホン化された電荷のために負に帯電したカチオン交換膜であってよい。好適な膜の１つは、特許文献６の実施例１および２ならびに特許文献１０の実施例１（その全体が参照により本明細書に援用される）に記載されるような、放射線グラフト法によって製造されたスルホン化膜である。この膜は、膜上の固定電荷の対イオンであるカチオン部分の輸送を可能にする。負に帯電した部分は、カチオン交換膜上の固定負電荷によって反発する。中性分子は、膜を横断して移動することができる。イオン交換パッキング１１６は、固定された正に帯電した基材材料を有するアニオン交換体である。この材料は、アニオンを交換し保持することができる。好適な材料としては、第１級、第２級、第３級、または第４級のアミンで官能化された無機または有機の粒子が挙げられる。最も好ましいアニオン交換パッキング材料としては、第４級アミンで官能化された無機または有機の粒子である。
【００６３】
第１のイオン交換バリアの基材材料は、装置の背圧抵抗性が高くなるように選択することができる。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリテトラフルオロエチレンの基材を使用すると、基材の厚さが十分であれば、装置は２００ＰＳＩ以上の背圧で容易に運転することができる。ポリエチレンまたはポリプロピレンは、モノフィラメントの織物の形態であってよい。ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリテトラフルオロエチレンの基材は、次に放射線グラフトを用いてイオン交換官能基で誘導体化することができる。実質的に平らな膜（すなわち平坦な膜）を用いると、揮発性成分除去装置は最大８００ＰＳＩまで確実に運転可能である。このより高い圧力抵抗性によって、実質的に平らな膜が複数の検出器とともに使用される装置が可能となる。別の揮発性成分除去装置では、微孔質であり比較的薄いＣＥＬＧＡＲＤ（登録商標）膜（ポリエチレンおよび／またはポリプロピレン）が使用されている。ＣＥＬＧＡＲＤ（登録商標）膜を用いたこのような装置は、１００ＰＳＩを超えると高い信頼性では運転されない。
【００６４】
二酸化炭素または炭酸などの中性の揮発性成分は、カチオン交換膜を横断して移動することができ、次に揮発性成分はアニオン交換パッキング上に存在する水酸化物イオンと反応して、炭酸アニオンまたは重炭酸アニオンに変換され、これらはアニオン交換体上に保持される。カソードで生成する電気分解で生成した水酸化物イオンは、第２のチャンバー１０４を横断して移動して、アニオン交換パッキング１１６を再生する。アニオン交換パッキング上のアニオンは、印加電圧によってアノードに移動し、電解的に生成したヒドロニウムイオンと結合して、水または炭酸を形成し、これは装置から除去される。したがって、本発明の装置中で揮発性成分の除去が可能である。アニオン交換パッキングは連続的に再生されるため、追加の試薬や追加の外部ポンプは不要である。電気分解に必要な水は、検出器から水性ストリームを再循環させることで得ることができ、したがって装置は、再生用の試薬をまったく加えずに運転することができる。アニオン分析の場合、膜はアニオン固定電荷と交換可能なカチオンとを有する必要があることに留意すべきである。第１のイオン交換バリアがアニオン検体と反対の電荷を有する場合、装置はアニオン分析で適切に運転されない。たとえば、カチオン固定電荷と交換可能なアニオンとを有する第１のイオン交換バリアは、対象のアニオン検体を保持する。
【００６５】
カチオン分析の場合、第１のイオン交換バリアがカチオン固定電荷と交換可能なアニオンとを有する反対の構成が、カチオン分析に好適に機能する。この場合、揮発性成分は、アンモニウムイオン（ＮＨ4+）と平衡状態にあるアンモニアであってよく、アンモニウムイオンは、カチオン交換体であるイオン交換パッキングによって保持される。カチオン交換パッキングを再生することで、装置の連続運転が保証される。したがって、本明細書に記載の装置は、ａ）液体ストリームからの揮発性成分の除去、ｂ）反対に帯電したイオン交換パッキング上での除去された揮発性成分の保持、ｃ）反対に帯電したイオン交換パッキングを再生するための連続運転、およびｄ）再生用試薬を加える必要なしに水酸化物およびヒドロニウムの電解生成が行われる再循環モードが可能である。
【００６６】
イオン交換パッキング１１６は、第１のイオン交換バリア１１０の第１の電荷と同じ極性を有する荷電成分を生成するために揮発性成分と反応するように構成される。この構成によって、イオン形態で除去された化学種はイオン交換バリア１１０から反発し、したがって永続的に除去される。イオン交換パッキング１１６は、荷電成分に結合するようにも肯定される。一実施形態において、イオン交換パッキング１１６は、イオン交換樹脂を含み、第１のイオン交換バリア１１０と物理的に接触する。
【００６７】
たとえば、図２に示されるように、二酸化炭素または炭酸のいずれかは、第１のイオン交換バリア１１０を通過して拡散することができる。第１のチャンバー１０２または第２のチャンバー１０４のいずれかの中で、二酸化炭素は水と水和して炭酸を形成できることに留意されたい。イオン交換パッキング１１６が水酸化物型のアニオン交換パッキングである場合、炭酸はアニオン交換パッキング上の水酸化物イオンと反応して、カーボネートまたはバイカーボネートなどの荷電成分を形成することができる。得られたカーボネートまたはバイカーボネートは次にイオン交換パッキング１１６に結合することができる。荷電成分のカーボネートおよびバイカーボネートは、第１のイオン交換バリア１１０と同じ極性である負電荷を有することに留意されたい。したがって、揮発性成分の荷電形態への変換、および負荷電成分のイオン交換パッキング１１６への結合、および第１のイオン交換バリア１１０の反発ドナン力（Ｄｏｎｎａｎ  ｆｏｒｃｅ）によって、揮発性成分が拡散して第１のチャンバー１０２に戻る可能性が減少する。本出願人は、加わったドナン力と、イオン交換パッキングおよび第１のイオン交換バリアの間の密接な相互作用との組合せによって、シリコーンなどの中性の膜を用いた脱気組立体と比較して、揮発性成分除去の除去における効率の増加で驚くべき結果が得られたと考えている。シリコーン系二酸化炭素除去装置の一例は特許文献１１に記載されており、その全体が参照により本明細書に援用される。本出願人は、イオン交換パッキング１１６の水酸化物型が、溶液中の水酸化物よりも効率的にカーボネートおよびバイカーボネートを捕捉するとも考えている。さらにイオン交換パッキング１１６の容易な電解再生によって、除去機能を妨害することなく連続運転も可能になる。
【００６８】
一実施形態において、揮発性成分は、二酸化炭素、炭酸、またはそれらの組合せを含み、液体溶液はアニオンを検体として含み、第１のイオン交換バリア１１０の第１の電荷は負である。この実施形態において、アニオン検体は負に帯電した第１のイオン交換バリア１１０に結合しない。
【００６９】
別の一実施形態において、揮発性成分はアンモニアを含み、液体溶液はカチオンを検体として含み、第１のイオン交換バリア第１の電荷は正である。この実施形態において、カチオン検体は正に帯電した第１のイオン交換バリアに結合しない。
【００７０】
図１の参照に戻ると、カソードチャンバー１０８はカソード１２２を含み、アノードチャンバー１０６はアノード１２４を含む。一実施形態において、カソードチャンバー１０８およびアノードチャンバー１０６は、第２のチャンバー１０４の互いに反対側の末端に配置される。カソードチャンバー１０８と第２のチャンバー１０４との間には第２のイオン交換バリア１１２が少なくとも部分的に配置される。第２のイオン交換バリア１１２は、第１の電荷と反対の極性である第３の電荷を有する。第２のイオン交換バリア１１２は、カソードチャンバー１０８から第２のチャンバー１０４まで、液体溶液のバルク流が流れることを許容せず、かつ第３の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを許容するように構成される。たとえば、第１の電荷がカチオン交換バリア（たとえば、第１のイオン交換バリア１１０）に対応する負である場合、第３の電荷はアニオン交換バリア（たとえば、第２のイオン交換バリア１１２）に対応する正であってよい。
【００７１】
アノードチャンバー１０６と第２のチャンバー１０４との間には第３のイオン交換バリア１１４が少なくとも部分的に配置される。第３のイオン交換バリア１１４は、第１の電荷と反対の極性である第４の電荷を有する。第３のイオン交換バリア１１４は、第２のチャンバー１０４からアノードチャンバー１０６まで、液体溶液のバルク流が流れることを許容せず、かつ第４の電荷と反対の電荷を有するイオンが流れることを許容するように構成される。たとえば、第１の電荷がカチオン交換バリア（たとえば、第１のイオン交換バリア１１０）に対応する負である場合、第４の電荷はアニオン交換バリア（たとえば、第３のイオン交換バリア１１４）に対応する正であってよい。第２のイオン交換バリア１１２および第３のイオン交換バリア１１４に使用すると好適な材料は、特許文献６および特許文献１０に見ることができ、これらの全体が参照により本明細書に援用される。
【００７２】
以下に揮発性成分除去装置８１５の流体的接続について説明する。図１の参照に戻ると、第１のチャンバー１０２の出口１２０は、検出器８１６の入口に流体的に接続される。検出器８１６の出口は、再循環ライン８２０を介して第２のチャンバー１０４の入口１２１に流体的に接続される。第２のチャンバー１０４の出口１２５は、カソードチャンバー１０８の入口１２６に流体的に接続される。カソードチャンバー１０８の出口１２８は、アノードチャンバー１０６の入口１３０に流体的に接続される。アノードチャンバー１０６の出口１３２は、廃棄チャンバーに流体的に接続されるか、または必要に応じて再生液液体として別の電解装置に送ってもよい。第２のチャンバー１０４の入口１２１および出口１２５は、第１のチャンバー１０２中の液体流に対して並流または向流で液体が流れるように構成されてよいことに留意すべきである。向流は、１２０の近傍における装置出口で揮発性成分の量が実質的に減少するという利点を有する。
【００７３】
別の一実施形態においては、図３は、図１中の装置８１５と同様の揮発性成分除去装置３１５の概略実施形態を示している。揮発性成分除去装置３１５は、アノードチャンバーおよびカソードチャンバー、ならびにそれぞれの関連する第２および第３のイオン交換バリア（１１２および１１４）を有さないという点でより単純である。結果として、電極１２２および１２４が第２のチャンバー１０４と直接接触し、電解的に生成した水酸化物およびヒドロニウムイオンは第２のチャンバー１０４を流れることができる。図１の揮発性成分除去装置８１５とは異なり、第３のイオン交換バリアがアニオン交換膜である場合の、第２のチャンバー１０４中のアノードで生成したヒドロニウムイオンの流れを防止する第３のイオン交換バリアは存在しない。したがって、ヒドロニウムイオンによって、第１のイオン交換バリア１１０の入口部分１１８に近い領域が荷電しうる。第２のイオン交換バリアがアニオン交換膜である場合の、第２のチャンバー１０４中のカソードで生成した水酸化物イオンの流れを防止する第２のイオン交換バリアも存在しない。したがって、水酸化物イオンによって、第１のイオン交換バリア１１０の出口部分１２０に近い領域が帯電しうる。第２のチャンバー１０４は、揮発性成分除去装置８１５と同様の入口１２１および出口１２５を有してもよく、入口はアノード１２４に近接し、出口はカソード１２２に近接する。この装置３１５は、揮発性成分の除去、およびチャンバー１０４中のイオン交換パッキング１１６の再生も可能である。上記のように、たとえば装置３１５などの両方の電極に対して１つのみのチャンバーを有する揮発性成分除去装置を有することが可能である。
【００７４】
揮発性成分除去装置について説明してきたが、以下にこのような装置の使用方法を説明する。クロマトグラフィー分離のための液体溶液から揮発性成分を除去する方法の１つは、揮発性成分を含む液体溶液を第１のチャンバーを通して流すステップを含む。液体溶液は、ポンプの前、ポンプの後、溶離液生成装置の後、触媒的ガス除去装置の後、注入バルブの後、またはサプレッサの後の液体源から送られてよい。サプレッサが揮発性成分除去装置の上流にあり検体がアニオンである実施形態の場合、正に帯電したイオンを除去し液体溶液を酸性化するサプレッサで液体溶液のサプレッションが行われた後、液体溶液が第１のチャンバーに通される。
【００７５】
揮発性成分は、第１のイオン交換バリア１１０を横断して、第１のチャンバー１０２から第２のチャンバー１０４まで移動する。第２のチャンバー１０４中で、揮発性成分はイオン交換パッキング１１６と反応して荷電成分を生成することができる。荷電成分は第１の電荷と同じ極性である第３の電荷を有し、そのため荷電成分は第１のイオン交換バリア１１０を横断して流れることがない。イオン交換パッキング１１６は、ヒドロニウムまたは水酸化物を電解的に生成することによって再生可能であり、これらのヒドロニウムまたは水酸化物はイオン交換パッキング１１６と電気的に連絡する。ヒドロニウムまたは水酸化物は、第１のイオン交換バリア１１０を横断してカソードチャンバー１０８から第２のチャンバー１０４まで流れることができる。
【００７６】
イオン交換パッキング１１６がアニオン交換パッキングである実施形態の場合、電解的に生成した水酸化物は、第２のチャンバーを通過して流れて、イオン交換パッキング１１６の水酸化物型を再生し、第２のチャンバーから負に帯電したイオンを除去する。ヒドロニウムまたは水酸化物の電解的生成によって、追加の化学試薬を揮発性成分除去装置に加える必要がなくなり、特に分析に必要な長時間の間、システムの使用および維持がより容易になるという製品の特徴が得られる。電気分解に必要な水は、上記設定における検出器８１６の廃液から得られ、それによって容易に連続運転が可能となる。
【００７７】
液体溶液が第１のチャンバー１０２から検出器８１６まで流れた後、検体濃度に比例する信号を測定することができる。検出器８１６から、液体溶液は第２のチャンバー１０４まで流れる。第２のチャンバー１０４中で液体溶液はイオン交換パッキング１１６を通過し、第２のチャンバー１０４からカソードチャンバー１０８まで流れ、次にアノードチャンバー１０６まで流れる。第２のイオン交換バリア１１２がアニオン交換バリアである一実施形態において、カソードチャンバー１０８中で生成した水酸化物は、第２のイオン交換バリア１１２を通過して第２のチャンバー１０４まで移動する。負に帯電した水酸化物は、正に帯電したアノード１２４に向かって移動することができ、その過程で第２のチャンバー１０４全体のイオン交換パッキング１１６を再生することができる。再生過程中、カーボネートおよびバイカーボネートは、イオン交換パッキング１１６から除去され、正に帯電したアノード１２４に向かって移動する。負に帯電した水酸化物、カーボネート、およびバイカーボネートは、第３のイオン交換バリア１１４を通過して、第２のチャンバー１０４からアノードチャンバー１０６まで移動することができ、次に廃棄することができる。
【００７８】
別の一実施形態において、本発明の方法は、第１のチャンバー中で検体を塩の形態に変換するステップをさらに含む。したがって、揮発性成分除去装置は、揮発性成分を除去するだけでなく、塩変換装置として機能することもできる。この実施形態において、第１のイオン交換バリア１１０は、水酸化ナトリウム塩基を第２のチャンバー１０４に供給することによるナトリウム型であってよい。ナトリウム型の第１のイオン交換バリア１１０は、塩酸を塩化ナトリウムに変換する。塩の形態のイオンの検出によって、検体が弱く解離した化学種である場合に、濃度曲線の関数として伝導度検出器を用いて線形応答を得ることができる。
【００７９】
別の一実施形態において、成分除去装置は、試料ストリームから炭酸などの揮発性種を除去し、溶離液および試料のサプレッションも行うように構成することができる。この場合、溶離液のサプレッションは、Ｎａ+イオンを除去し、ＯＨ-イオンを中和して水にすることを意味する。試料のサプレッションは、検体アニオンを酸の形態に変化することを意味する。図９は、溶離液ストリームのサプレッションを行い、揮発性成分を除去する複合装置９１５を示しており、第２のチャンバー１０４は２種類のイオン交換パッキングを有する。第２のチャンバー１０４の第１のゾーンはカチオン交換パッキング９１７を含み、第２のチャンバー１０４の第２のゾーンはアニオン交換パッキング９１６を含む。第１のゾーンはアノード１２４に近接し、第２のゾーンはカソード１２２に近接する。複合装置９１５によって、別個のサプレッサが不要になるという利点が得られる。この実施形態において、第１のイオン交換バリア１１０はカチオン交換膜であってよく、第１のゾーン中のカチオン交換膜の一部は、交換可能なヒドロニウムイオンを有し、溶離液および試料ストリームのサプレッションを行うことができる。カチオン交換パッキング９１７と結合することによって、カチオンは第１のチャンバー１０２から第２のチャンバー１０４の第１のゾーンまで移動する。アノード１２４で生成したヒドロニウムイオンはカチオン交換パッキング９１７を再生することができる。アニオン交換パッキング９１６と結合することによって、揮発性成分は第１のチャンバー１０２から第２のチャンバー１０４の第２のゾーンまで移動する。カソード１２２で生成した水酸化物イオンはアニオン交換パッキング９１６を再生することができる。サプレッションおよび揮発性成分除去の両方を行う多機能装置によって、配管の接続数が減少し、接続部分およびラインに起因する測定検体ピークの関連するバンド分散も減少する。
【００８０】
図１０は揮発性成分除去装置１０００の別の一実施形態を示している。この実施形態において、第１のイオン交換バリアは、２つのほぼ平坦な膜１４０および１４２の形態であり、揮発性成分除去機能のために使用される。２つのほぼ平坦な膜１４０および１４２は、中央チャネル１５６の形態である第１のチャンバーの少なくとも一部を形成する。平坦な膜は、１つの面内にある膜であり、ほぼ平坦である。図１０を参照すると、２つのほぼ平坦な膜１４０および１４２によって、３チャンバー装置が画定される。中央チャネル１５６は、溶離液チャネルであり、図１の第１のチャンバー１０２に類似している。揮発性成分除去装置１０００は、第２のチャンバーおよび第３のチャンバーを含み、これらはそれぞれサイドチャネル１５２および１５４に対応する。サイドチャネル１５２および１５４はイオン交換パッキング材料１１６を含む。サイドチャネル１５２および１５４のそれぞれは、それぞれのサイドチャネルがイオン交換パッキングを含むという点で、図１の第２のチャンバー１０４と類似している。
【００８１】
図１０に示されるように、２つのサイドチャネル１５２および１５４のそれぞれは２つの電極と電気的に連絡している。電極１４４および１４６は、サイドチャネル１５２中のイオン交換パッキング材料を確実に再生するように配置される。同様に、電極１４８および１５０は、サイドチャネル１５４中のイオン交換パッキング材料を確実に再生するように配置される。電極１４４、１４６、１４８、および１５０は、多孔質、またはメッシュ形態であってよい。図１０に示されるような好ましい一実施形態において、両方のサイドチャネルに対する中央チャネル中の液体の流れは向流である。この方向性によって、揮発性成分の実質的な除去が促進される。
【００８２】
運転中、アニオン分析が進行する場合、サプレッサの出口は、中央チャネル１５６の入口ポート１５８に流体的に接続される。中央チャネル１５６の出口ポート１６０は、検出器（図示せず）の入口に接続される。検出器からの出口は分割されて、２つのストリームを形成し、電気分解反応のための水を、サイドチャネル１５２および１５４のポート１６２および１６６を介して供給する。サイドチャネル１５２および１５４の１６４および１６８からの出口のそれぞれは、廃棄のために送られるか、または再生液ストリームとして別の電解装置に送られる。中央チャネル１５６中のサプレッションが行われた溶離液ストリームからの二酸化炭素および／または炭酸は、イオン交換バリア１４０および１４２を通過して、それぞれチャネル１５２および１５４まで移動する。移動した炭酸は次にアニオン交換パッキング材料１１６と反応して、バイカーボネートおよび／またはカーボネートアニオンに変換されることができ、これは次にアニオン交換パッキング材料によって保持される。カソードとして構成される電極１４６および１５０における電気分解によって生成した水酸化物は、印加された電界強度によってそれぞれアノード１４４および１４８に向かう。この水酸化物の移動によって、サイドチャネル１５２および１５４の中のアニオン交換パッキング１１６が再生され、電極１４４および１４８のそれぞれにおいて水または炭酸が形成される。図１０中の電極の向きによって、サイドチャネル１５２および１５４の中で、再生のための水酸化物が、中央チャネル１５６中の向流の溶離液流と平行方向に流れることができることに留意すべきである。アノード１４４および１４８は、ヒドロニウムを生成するように構成され、揮発性成分除去装置１０００が向流の溶離液流を有する場合、このヒドロニウムは、樹脂からアノードまで移動するカーボネートおよび／またはバイカーボネートアニオンと結合して、サイドチャネル１５２および１５４から炭酸として排出される。アノード１４４およびカソード１４６のそれぞれは、ほぼ平坦な表面を有することができる。平坦な膜１４０の面は、カソード１４６およびアノード１４４の平坦な表面に対してほぼ垂直である。一実施形態において、ほぼ垂直は約８０度〜約１００度の角度であってよい。サイドチャネル１５２および１５４の中のパッキング材料にイオン交換スクリーン系パッキング材料が充填される場合、電極１４４および１４６はスクリーンの向きと平行にすることができる。本出願人は、実質的に平坦な膜が比較的高い抵抗性を有するため、揮発性の除去装置１０００は、最大約８００ＰＳＩの比較的高い圧力で運転できることを見出した。
【００８３】
図１０の参照に戻ると、サイドチャネル１５４（すなわち第３のチャンバー）はイオン交換パッキング１１６を含む。サイドチャネル１５４中にはカソード１５０およびアノード１４８が少なくとも部分的に配置される。中央チャネル１５６とサイドチャネル１５４との間に平坦な膜１４２（すなわち、第４のイオン交換バリア）が少なくとも部分的に配置される。平坦な膜１４２は、平坦な膜１４０と同じ電荷を有する。カソード１５０およびアノード１４８のそれぞれは、ほぼ平坦な表面を有することができる。好ましい一実施形態において、ほぼ平坦な膜１４２の面は、カソード１５０およびアノード１４８の平坦な表面に対してほぼ垂直である。
【００８４】
図１１は、揮発性成分除去装置１１００の別の一実施形態を示している。電極の向きを除けば、すべての要素は、図１０の揮発性成分除去装置１０００と類似している。電極１４４および１４６の向きは、サイドチャネル１５２および１５４の中の液体の流れが、電極１４４および１４６のそれぞれの平面部分１７０と実質的に平行となるような向きである。カソード１４６および１５０、ならびにアノード１４４および１４８のそれぞれは、平坦な表面を有する。ほぼ平坦な表面の膜１４０の面は、カソード１４６およびアノード１４４の平坦な表面とほぼ平行である。同様に、ほぼ平坦な膜１４２の面は、カソード１５０およびアノード１４８の平坦な表面とほぼ平行である。二酸化炭素の除去の好ましい一実施形態においては、平坦な膜およびカソードの平行方式は、電解的に生成した水酸化物が平坦な膜の表面付近に存在するように構成される。これによって、平坦な膜の近傍のアニオン交換パッキングの水酸化物による再生が促進される。
【００８５】
アニオン分析の場合、図１１に示されるように電極１４６および１５０はカソードであり、電極１４４および１４８はアノードである。電極１４４、１４６、１４８、および１５０は、多孔質またはメッシュ形態であってよい。図１０に示されるものと同様に、サイドチャネル１５２および１５４の中の流れの方向は、中央チャネル１５６中のサプレッションされた溶離液流に対して向流となる。本出願人は、揮発性分除去装置１１００が揮発性除去装置１０００と同様に比較的高圧で運転可能なことを見出しただけでなく、本出願人は、組となる２つの電極（１４４−１４６、および１４８−１５０）の間の全体的な抵抗が減少し、それによって装置１０００よりも改善された電解効率が得られることも見出した。抵抗の減少は、電極間の経路が短くなることに起因する。図１０に示される電極１４４および１４６の間、ならびに電極１４８および１５０の間の距離は、好ましくは約７インチ未満であり、より好ましくは距離は約４インチ未満である。スクリーンを含むパッキング材料を用いて実施される場合、図１１に示される電極間の距離はスクリーンの厚さによって画定される。図１１の実施形態において、電極１４４および１４６の間、ならびに電極１４８および１５０の間の好ましい距離は約０．１インチ未満であり、より好ましくは約０．０５インチ未満であり、さらにより好ましくは約０．０３インチ未満である。
【００８６】
前述の揮発性成分除去装置１０００および１１００は３チャネル設計で示しているが、１つのみのサイドチャネルおよび２つではないサイドチャネルを用いて実施できることに留意すべきである。また、揮発性成分除去装置は、複数のチャネルを使用する設計を含めることができる。図１２は、装置１２００が１つのみのサイドチャネルを有することを除けば、装置１０００と同様の揮発性成分除去装置１２００を示している。サイドチャネル１５４を含む代わりに、装置１２００は、中央チャネル１５６の壁部分を形成するブロック（図示せず）を含むことができる。ほぼ平坦な表面の膜１４０によって、サイドチャネル１５２および中央チャネル１５６の境界部分が画定される。
【００８７】
図１３は、装置１３００が１つのみのサイドチャネルを有することを除けば、装置１１００と同様の揮発性成分除去装置１３００を示している。サイドチャネル１５４を含む代わりに、装置１３００は、中央チャネル１５６の壁部分を形成するブロック（図示せず）を含む。一般に、１つのサイドチャネルの装置は、揮発性成分の除去に関する能力はより低いが、特定の状況では十分な場合があり、構成がより簡単になる。
【００８８】
実施例１
図１による揮発性成分除去装置８１５を構成し、第１のイオン交換バリア１１０はカチオン交換毛管の形態であった。カチオン交換管は放射線グラフト法で作製し、内径０．００４インチおよび外径０．０１０インチの寸法を有した。管の長さは１０．６２インチであった。図８のクロマトグラフィーシステムと一致する方法で、サプレッサの排出部分をカチオン交換毛管の流入部分に取り付けられるように、揮発性成分除去装置８１５をイオンクロマトグラフィーシステム中で調べた。
【００８９】
実施例２
３０ｍｇ／Ｌのカーボネート、５ｐｐｍのフッ化物、および３ｐｐｍの塩化物を含む試料を注入することによって、実施例１の装置のカーボネートピーク除去の試験を行った。アニオン交換クロマトグラフィーカラムを使用し、この場合これは、９ミクロンの粒子が充填された市販のカラムのＩｏｎＰａｃ  ＡＳ１１−ＨＣ（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｄｉｏｎｅｘ、Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、ＵＳＡ）であった。溶離液濃度は３０ｍＭのＫＯＨであり、流量は１５μＬ／分であった。カラム温度は３０℃に設定し、注入バルブ、サプレッサ、および揮発性成分除去装置が配置されるコンパートメント温度は１５℃に設定した。注入体積は０．４μＬであった。対照実験は、カーボネートピークのピーク応答を評価するために揮発性成分除去装置８１５を取り付けずに行った最初の実験であり、図４のクロマトグラムで示されており、３つの連続するクロマトグラフィーピーク（ピーク１−フッ化物、ピーク２−塩化物、およびピーク３−カーボネート）が示されている。次に、実施例１の揮発性成分除去装置８１５を取り付けて、試料のクロマトグラムが得られ、これを図５に示している。揮発性成分除去装置８１５を電源に接続し、１７ｍＡの一定電流設定も用いて再生し、４１ボルトの電圧が得られた。揮発性成分除去装置８１５を使用するとカーボネートピーク面積（図４および５のピーク３）の９１％の減少が観察され、これは優れたカーボネート除去を示している。
【００９０】
実施例３
共通のアニオンの存在下でピーク形状に悪影響を与えることなく揮発性成分除去装置８１５によってカーボネートが除去されることを示すために、７種類のアニオンの試験混合物である別の試料で装置の試験を行った。クロマトグラフィー実験条件は実施例１および２と同様のものであった。揮発性成分除去装置８１５を使用せずに対照実験を行い、それを図６のクロマトグラムに示している。ピーク３は、カーボネートに対応し、ニトリット（亜硝酸塩）（ピーク４）の直前に観察され、ピーク４の積分に影響している。次に、実施例１の揮発性成分除去装置８１５を用いてクロマトグラムを行い、図７に示している。カーボネートピークが除去されたことで、ニトリット（ピーク４）の積分が顕著に完全される。ピーク効率をさらに比較すると、揮発性成分除去装置を取り付けることでピーク効率の低下が最小限となることが示された。
【００９１】
本発明の好ましい実施形態を本明細書に示し説明してきたが、このような実施形態は単なる例として提供されていることは当業者には明らかであろう。本発明から逸脱することなく多数の変形形態、変更形態、および代用形態が、これより当業者によって想到されるであろう。本発明を特定の変形および説明的図面に関して説明してきたが、本発明が記載の変形形態または図に限定されるものではないことを当業者は理解されよう。さらに、上記の方法およびステップが、特定の順序で起こる特定の事象を示す場合、特定のステップの順序を修正可能であり、そのような修正が本発明の変形形態によるものであることを当業者は理解されよう。さらに、特定の複数のステップは、可能であれば並行するプロセスで同時に行うことができ、前述のように順番に行うこともできる。したがって、本発明の変形形態が存在し、それらが請求項に見られる本発明の開示または均等物の意図の範囲内となる程度において、本発明はそれらの変形形態も同様に含むことが意図される。
【符号の説明】
【００９２】
１０２  第１のチャンバー
１０４  第２のチャンバー
１０６  アノードチャンバー
１０８  カソードチャンバー
１１０  第１のイオン交換バリア
１１２  第２のイオン交換バリア
１１４  第３のイオン交換バリア
１１６  イオン交換パッキング
１１８  入口
１２０  出口
１２１  入口
１２２  カソード
１２４  アノード
１２５  出口
１２６  入口
１２８  出口
１３０  入口
１３２  出口
１４０  ほぼ平坦な膜
１４２  ほぼ平坦な膜
１４４  電極
１４６  電極
１４８  電極
１５０  電極
１５２  サイドチャネル
１５４  サイドチャネル
１５６  中央チャネル
１５８  入口ポート
１６０  出口ポート
１６２  ポート
１６４  出口
１６８  出口
１６６  ポート
１７０  平面部分
３１５  揮発性成分除去装置
８００  クロマトグラフィーシステム
８０２  ポンプ
８０４  電解溶離液生成装置
８１０  脱気組立体
８１２  注入バルブ
８１３  サプレッサ
８１４  クロマトグラフィー分離装置
８１５  揮発性成分除去装置
８１６  検出器
８１８  マイクロプロセッサ
８２０  再循環ライン
９１５  複合装置
９１６  アニオン交換パッキング
９１７  カチオン交換パッキング
１０００  揮発性成分除去装置
１１００  揮発性成分除去装置
１２００  揮発性成分除去装置
１３００  揮発性成分除去装置
【図１】
2016095307.tif 000003
【図２】
2016095307.tif 000004
【図３】
2016095307.tif 000005
【図４】
2016095307.tif 000006
【図５】
2016095307.tif 000007
【図６】
2016095307.tif 000008
【図７】
2016095307.tif 000009
【図８】
2016095307.tif 000010
【図９】
2016095307.tif 000011
【図１０】
2016095307.tif 000012
【図１１】
2016095307.tif 000013
【図１２】
2016095307.tif 000014
【図１３】
2016095307.tif 000015