一种色谱柱装置及其制备方法与流程

本发明涉及色谱柱制备，特别是一种色谱柱装置及其制备方法。

背景技术：

1、色谱柱是色谱分析设备的核心关键部件，其结构规整性、填料均匀性及制造标准化程度，直接决定色谱检测的精度、稳定性与实验重复性。目前市面上主流的色谱柱结构主要包括长管状填料式色谱柱、微通道色谱柱及板式通道型色谱柱三类，但各类现有技术均存在显著技术缺陷，难以兼顾通用化、标准化、小型化、低成本及高稳定性的使用需求，具体缺陷如下。

2、传统大尺寸填料式色谱柱多采用长管状结构，该结构形式存在先天制造缺陷与性能短板。其一，长管状腔体内部填料装填均匀性难以精准把控，制备过程中极易出现填料密度分布不均、内部产生空隙及夹层等问题，直接造成不同色谱柱单体分离性能、检测性能不一致，产品一致性极差。其二，该类色谱柱的制备工艺尚未形成可完全复刻的标准化流程，制备质量高度依赖操作人员技术经验，人为操作差异会进一步加剧产品性能偏差，无法实现规模化、标准化量产普及。其三，传统长管式色谱柱需先完成直管填料装填，再进行盘管弯曲成型，弯曲过程中会使管内填料产生拉伸、堆积、挤压等受力形变，引发填料破碎、孔隙结构紊乱等问题，且该类内部结构缺陷隐蔽性强，无法观测、无法修复，大幅降低色谱柱使用性能与使用寿命。

3、同时，传统长管状色谱柱的结构尺寸局限性突出，空间适配性极差。其长管延展的结构特性，无法在规整、狭小的有限空间内合理布局，设备集成难度大；且与之配套的温控系统无法实现小型化设计，整体设备占用空间大、集成度低，不利于设备轻量化、微型化升级。此外，该类色谱柱制备过程受温度、操作手法、装填压力等各类随机因素影响极大，批次间差异显著，严重制约科研实验的重复性与稳定性，大幅增加实验调试、校正的额外工作量与实验成本。

4、现有微通道色谱柱受结构材质与制备工艺限制，适用场景与普及性严重受限。该类色谱柱仅适配微小尺寸级别特种精密设备，适用范围狭窄。其整体制备工艺复杂繁琐，对生产设备精度、硬件配置及操作人员专业水平要求极高，且适配的制备材料种类有限，材料通用性差。严苛的制备条件与特殊的材质需求导致其生产成本居高不下，难以实现大范围产业化推广，仅能在少数特殊实验场景、专业科研单位小众应用，无法满足通用色谱检测的规模化使用需求。同时，微小的通道结构使其无法承载大体积填料处理需求，彻底丧失通用色谱柱的适配能力。

5、现有板式通道型色谱柱同样存在明显技术短板，推广应用价值极低。该类产品尚未攻克核心密封技术难题，为解决密封缺陷需采用复杂的加工工艺与特殊配件，直接导致加工成本偏高。相较于传统长管状色谱柱，其成本优势完全丧失，性价比极低。同时，其整体结构设计不合理，拆装操作繁琐，结构复用性、维护性差，单次使用成本高，无法实现简易化、常态化推广应用。

6、综上，当前各类主流色谱柱技术分别存在性能一致性差、标准化程度低、空间集成性不足、工艺复杂、成本高昂、适配性有限、复用性差等诸多缺陷，尚无一款技术方案能够兼顾通用尺寸、标准化制造、低成本、高稳定性、小型集成化的行业需求，严重制约了色谱检测技术的普及应用与设备产业化升级，因此亟需研发一种新型色谱柱结构及制备工艺，解决现有技术的各类痛点。

7、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于至少克服现有技术的部分不足，提供一种色谱柱装置，通过采用锻压工艺成型沟道，将两端的端板以及夹设于中间的中间板、密封垫以及隔板采用紧固方式连接以挤压密封垫，使得密封垫与所述中间板上的沟道构成色谱柱通道，如此可解决大尺寸下色谱柱的制备难点，降低制作的难度，促进制备技术的普及推广，降低制备成本，打破行业内的技术壁垒，实现色谱柱的制备简易化标准化普及化。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

3、一种色谱柱装置，包括第一端板、第二端板以及夹设于所述第一端板与所述第二端板之间的色谱柱层；

4、其中，所述色谱柱层包括中间板、密封垫以及隔板，所述中间板的至少一侧表面锻压成型有沟道，所述密封垫贴合覆盖于所述中间板的沟道开设侧，所述隔板覆盖于所述密封垫外侧；

5、所述第一端板、所述第二端板、所述中间板、所述密封垫以及所述隔板紧固连接以挤压所述密封垫，并挤压所述密封垫发生形变，使所述密封垫与所述中间板的沟道共同围合形成色谱柱通道，所述色谱柱通道内部填装有色谱填料。

6、在一些实施方式中，所述第一端板、所述第二端板、所述中间板、所述密封垫以及所述隔板的制备材料选自金属材料、有机材料、改性材料中的任意一种；

7、其中，所述密封垫的材料硬度小于所述第一端板、所述第二端板、所述中间板以及所述隔板的材料硬度。

8、在一些实施方式中，所述第一端板、所述第二端板、所述中间板、所述密封垫以及所述隔板上均对应开设有螺栓孔；

9、通过螺杆贯穿各部件对应的所述螺栓孔，并采用螺杆两端加压紧固的方式，实现所述第一端板、所述第二端板、所述中间板、所述密封垫以及所述隔板的压紧固定与密封装配。

10、在一些实施方式中，所述中间板和所述隔板上对应设置有密封槽，其中，在所述中间板上，所述密封槽围设于沟道的外部，在紧固连接时，所述密封垫的部分结构被挤压至两相对的密封槽中。

11、在一些实施方式中，所述密封垫的表面镀设有密封防护层，所述密封防护层采用银材质或镍材质制备。

12、在一些实施方式中，所述第一端板与所述第二端板之间堆叠设置有多层所述色谱柱层。

13、在一些实施方式中，当相邻两层色谱柱层相对的中间板侧面均通过锻压工艺成型有沟道时，两层色谱柱层相对的沟道侧共用一块隔板。

14、在一些实施方式中，所述第一端板和/或所述第二端板朝向所述色谱柱层的内侧表面通过锻压工艺成型有沟道；

15、其中，所述第一端板和/或所述第二端板的沟道开设侧均贴合覆盖有密封垫。

16、在一些实施方式中，所述第一端板、所述第二端板中的一者设置有介质流入接口，另一者设置有介质流出接口；

17、所述色谱柱层的中间板、密封垫以及隔板上均对应开设有过气孔，各所述过气孔相互连通，构成介质流通通路；

18、优选地，隔板上可开设不同的过气孔，以实现不同沟道之间的串联。

19、本发明还提供一种色谱柱装置的制备方法，适用于根据以上所述色谱柱装置，包括：

20、按照使用需求，采用锻压工艺分别制备第一端板、第二端板、中间板、密封垫以及隔板，其中，所述中间板的至少一侧表面锻压成型有沟道；

21、采用逐层堆叠铺设的方式，依次装配第一端板、中间板、密封垫、隔板以及第二端板，装配过程中，将色谱填料均匀填装于所述中间板的沟道内部，并将所述密封垫、隔板依次贴合铺设于所述中间板的沟道开设侧；

22、对装配完成的各部件进行紧固压紧连接，使所述密封垫受挤压形变，与所述中间板的沟道配合围合形成密闭的色谱柱通道，完成色谱柱装置的制备。

23、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

24、（1）本发明提供的色谱柱装置，通过采用锻压工艺一体成型板体沟道结构，通过紧固装配方式将两端端板、中间板、密封垫及隔板压紧固定，利用挤压密封使密封垫与中间板沟道配合形成完整的色谱柱流体通道，该结构设计从根本上解决了大尺寸色谱柱制备难度大、成型质量不可控的行业难点，大幅降低色谱柱的整体制作工艺门槛与加工难度，有效降低制备生产成本，打破传统色谱柱制备的行业技术壁垒，可实现色谱柱制备的简易化、标准化与规模化普及应用。

25、（2）本发明提供的色谱柱装置，第一端板、第二端板、中间板、密封垫及隔板等核心构件，均可采用适配锻压工艺的金属材料（不锈钢、铁、铜、铝等）或非金属材料（有机材料、改性材料等）加工制备，原材料选型广泛、成型工艺简单，可有效控制量产成本，同时，本发明可根据实际检测与设备适配需求，灵活选用不同形状、不同材质的隔板与密封垫进行搭配装配，能够适配多种工况与设备使用场景，装置拓展性与通用性极强。

26、（3）本发明提供的色谱柱装置，采用逐层铺设、分层装配的模块化组装方式，全程可实现可视化装配作业，彻底摒弃传统长管装填后弯曲成型的工艺模式，该装配方式可精准保障色谱柱内部流道与填料结构的均匀性与一致性，有效规避传统工艺存在的空隙缺陷、填料挤压破碎、孔隙紊乱等问题，大幅消除制备过程中的各类随机干扰因素，同时，装置拆装便捷，若出现结构或性能问题可快速拆解排查、检修整改，维护便捷性高，此外，本发明对操作人员技术经验、生产配套设备的要求显著降低，适配各类技术条件有限、设备配置不完善的科研单位与生产企业自主制备及使用，进一步突破行业技术壁垒，利于技术大范围推广。

27、（4）本发明提供的色谱柱装置，整体结构简单、装配牢靠、稳定性强，结构尺寸具备极高的设计灵活性。可根据不同实验参数、设备集成需求定制化加工专属尺寸规格的色谱柱，同时也可标准化加工通用规格产品，适配市场化批量销售，兼顾定制化应用与通用化量产的双重需求，适配场景全面。