Sobald Sie Ihren Prozess über Semi-Prep- oder präparative vorgepackte Säulen hinaus skalieren, müssen Sie unser Bulk-Kieselgel in eine Säule mit dynamischer Axialkompression (DAC) packen. Hier finden Sie eine Anleitung zum Packen, Testen und Auspacken eines unserer bekanntesten Kieselgele: die C8-PK-Serie mit 10 µm Partikelgröße (Produktname SP-100-10-C8-PK).
Berechnen Sie das benötigte Silicagel und das benötigte Volumen
Der erste Schritt besteht darin, die Menge an Kieselgel und Lösungsmittel zu bestimmen, die für die Füllung Ihrer Säule benötigt wird. Dazu können Sie die folgenden einfachen Berechnungen anstellen:
- Beginnen Sie mit den Abmessungen Ihrer leeren Kolonne und Ihres Zielpackungsbettes:
A mm I.D. x C mm L (Innendurchmesser x Gesamtlänge der leeren Kolonne)
A mm I.D. x B mm L (Innendurchmesser x Zielbettlänge) - Bestimmen Sie die Gesamtkapazität der Kolonne für die Aufschlämmung sowie das Zielvolumen des Füllkörpers:
Gesamtkapazität der Kolonne (ml) =(A/2)2 x π x(C/1000)
Füllkörperkapazität der Kolonne (ml) =(A/2)2 x π x(B/1000) - Berechnen Sie die erforderliche Masse der stationären Phase:
Kieselsäuremenge (Gramm) = Volumen der gepackten Säule (ml) x Kieselsäuredichte (g/ml)
Die Dichte von SP-100-10-C8-PK beträgt 0,58 g/ml.
Für Packungsdichten anderer DAISOGEL-Phasen siehe hier.
Wenn Sie die Gesamtkapazität der Kolonne für die Aufschlämmung sowie die Menge an Siliziumdioxid kennen, die erforderlich ist, um die gewünschte Bettlänge zu erreichen, können Sie nun die Aufschlämmung vorbereiten.
Schlammaufbereitung
Wiegen Sie die oben berechnete Menge an Silikagel in Gramm ab. Sie sollten eine Aufschlämmung von mindestens 50 Gewichtsprozent vorbereiten, wir empfehlen jedoch eine dünnere Aufschlämmung, um beste Verpackungsergebnisse zu erzielen: 3 Teile Aufschlämmungslösungsmittel für 1 Teil Silikagel.
Zur Veranschaulichung: Für die SP-100-10-C8-PK empfehlen wir 600 ml 2-Propanol und 200 g C8-PK-Silikagel für ein Bett mit 50 mm Innendurchmesser und 200 mm Länge. Sie müssen jedoch sicherstellen, dass das Gesamtvolumen der Aufschlämmung die oben berechnete Gesamtkapazität der Säule nicht übersteigt. Andernfalls müssen Sie möglicherweise das Verhältnis 3:1 nach unten korrigieren, um sicherzustellen, dass Sie die leere Säule nicht mit Slurry überfüllen.
Für kleinere Aufschlämmungen von weniger als 5 Litern kann die Aufschlämmung in einem Becherglas oder einer Glasflasche zubereitet werden. Treffen Sie beim Umgang mit trockenem Kieselgel und organischen Lösungsmitteln immer Vorsichtsmaßnahmen! Zu den empfohlenen PSA gehören eine geeignete Atemmaske, eine Schutzbrille und Handschuhe.
1 TEIL
KIESELGEL
3 TEILE
SLURRY SOLVENT
LÖSUNG
GRÜNDLICH MISCHEN
Silicagel ist ein feines Pulver, das frei fließt und leicht in die Luft gelangen kann. Es gilt als krebserregend, daher ist es mit Vorsicht zu behandeln. Vermeiden Sie den Kontakt mit Haut und Augen, und atmen Sie es nicht ein.
Bereiten Sie die Aufschlämmung in einem gut belüfteten Raum vor, idealerweise unter einem Dunstabzug. Dies hilft, das trockene Silikapulver in der Luft aufzufangen und die Lösungsmitteldämpfe abzusaugen. Befolgen Sie stets die in den Sicherheitsrichtlinien Ihres Unternehmens festgelegten Sicherheitsvorschriften!
Kleinere Mengen können leicht von Hand mit einem kleinen Rührer gemischt werden. Behandeln Sie die Kieselsäure vorsichtig! Selbst mechanisch robuste Partikel wie DAISOGEL können bei zu starkem Druck reißen. Vermeiden Sie die Verwendung von Metallspateln mit scharfen Kanten oder Metallschaufeln. Geeignet sind Rührer oder Schaufeln aus Kunststoff. Stellen Sie eine homogene Aufschlämmung sicher, indem Sie das Kieselgel und das Aufschlämmungslösungsmittel gut mischen.
Beim Packen größerer DAC-Säulen mit einem Innendurchmesser von 30 cm und mehr ist ein größeres Slurryvolumen erforderlich. Für die Zubereitung der Aufschlämmung benötigen Sie einen größeren Behälter. Das Verhältnis von 2-Propanol zu Kieselgel ist gleichbleibend 3:1. Befolgen Sie dieselben Sicherheitsvorkehrungen wie bei der Vorbereitung des kleineren Volumens der Aufschlämmung, bedenken Sie aber auch, dass an Ihrem Standort möglicherweise zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen für den Umgang mit größeren Mengen an Kieselgel und Lösungsmittel gelten. Erkundigen Sie sich bitte bei Ihrem Sicherheitsbeauftragten. Das Mischen größerer Volumina kann manuell mit einem Paddel erfolgen, Sie können aber auch sanfte, luftbetriebene Mischer in Betracht ziehen, die bei großen Slurry-Volumina helfen. Einige Anbieter von DAC-Säulen bieten auch Aufschlämmungssysteme an, die Tanks und Mischer umfassen. Wir empfehlen Ihnen, die Empfehlungen des Herstellers Ihrer DAC-Säule zu befolgen.
Eine Anmerkung zur Begriffsbestimmung
Viele Kieselgele mit breiter Partikelgrößenverteilung müssen in diesem Stadium auch definiert werden, um kleine, feine Partikel zu entfernen, die einen übermäßigen Gegendruck in der gepackten Säule verursachen könnten.
Bei einem typischen Definitionsprozess lässt man das Kieselgel nach dem Mischen 15-30 Minuten lang im Becherglas oder Tank "absetzen" und dekantiert dann alle Feinanteile aus der trüben, überstehenden Lösungsmittelschicht am oberen Rand des Gefäßes. Während dies bei vielen Kieselgelen die beste Vorgehensweise ist - insbesondere bei solchen mit großen Partikelgrößen oder unregelmäßigen Perlen -, ist das Absetzen bei der Erstverpackung der C8-PK-Serie aufgrund ihrer Monodispersität nicht erforderlich. Wir empfehlen jedoch, die verbrauchte Phase der C8-PK-Serie nach dem Auspacken und vor dem Wiederverpacken zweimal zu definieren.
Wenn eine sehr gründliche Reinigung der verbrauchten Phase erforderlich ist, ist es am besten, das Gel erneut aufzuschlämmen und in einem Reaktor zu rühren, gefolgt von einer Filtration.
Verpacken der DAC-Säule
Nachdem Sie die Aufschlämmung vorbereitet haben, können Sie die Säule befüllen. Füllen Sie die leere Säule gemäß den Anweisungen des Säulenherstellers mit der Aufschlämmung.
Um eine optimale Packung zu erreichen, darf sich das Kieselgel in der Suspension nicht absetzen, bevor es in die Säule gefüllt wird. Sobald Sie die Säule mit der Aufschlämmung gefüllt haben, sollten Sie so schnell wie möglich mit dem Packen beginnen, um ein Absetzen zu vermeiden (innerhalb von ein oder zwei Minuten).
Die Aufschlämmung wird gemäß den Anweisungen des Säulenherstellers axial zu einem Festbett verdichtet.
Wie immer gilt: Schutzbrille und geeignete PSA tragen! SP-100-10-C8-PK sollte bei Kolbendrücken von mindestens 70 bar und bis zu 100 bar gepackt werden. Prüfen Sie während des Packvorgangs, ob Leckagen vorhanden sind. Sollte dies der Fall sein, lesen Sie bitte die Anleitung Ihrer Säulenvorrichtung. Stellen Sie sicher, dass die Bettlänge wie erwartet ist.
So bestätigen Sie die Effizienz der Säule
Nachdem Ihre DAC-Säule nun gepackt ist, sollten Sie ihre Leistung vor der Reinigung Ihres Wirkstoffs testen. Die Säuleneffizienz wird durch eine Testinjektion geprüft. Für SP-100-10-C8-PK können Testverbindungen wie Naphthalin und Toluol verwendet werden, da sie eine gute UV-Absorption aufweisen und auch eine gewisse Retention auf der Säule haben. In der Regel werden zwei Effizienzberechnungen durchgeführt.
Die Anzahl der theoretischen Böden (N) der gepackten Säule beschreibt ihre Trennleistung und wird nach der folgenden Formel berechnet:
N = 5,54 x (tr)2/(w½)2
N = Anzahl der theoretischen Platten
tr= Retentionszeit
w½ = Peakbreite bei halber Höhe
Die zweite Berechnung ist die Peakasymmetrie, die Aufschluss über die Qualität der Peakform der eluierten Testsubstanz gibt; eine gaußförmige Peakform ist ein Hinweis auf eine gut gepackte Säule. Die Asymmetrie wird nach der folgenden Formel berechnet:
As = b/a
As = Peak-Asymmetrie
b = rechte Hälfte der Peakbreite bei 10% Peakhöhe
a = linke Hälfte der Peakbreite bei 10% Peakhöhe
Die Säule besteht den Effizienztest, wenn die Anzahl der theoretischen Böden N größer als 35.000 Böden pro Meter ist und die Peak-Asymmetrie zwischen 0,8 und 1,2 für den Peak der Testverbindung liegt.
Beispiel für Wirkungsgrad-Testbedingungen für eine DAC-Säule mit 50 mm Innendurchmesser:
- 200 g SP-100-10-C8-PK werden mit 600 ml 2-Propanol aufgeschlämmt, in die leere Säule gefüllt und bei 100 bar gepackt. Dadurch wird eine Betthöhe von etwa 20 cm erreicht.
- Äquilibrieren Sie die Säule mit 60% Methanol oder Acetonitril bei 50 ml/min für 4 bis 5 Säulenvolumina.
- Bereiten Sie eine 250 μl Testinjektionsprobe in 70%igem Methanol vor. Wir empfehlen Naphthalin mit 1,8 mg/ml oder Toluol mit 10 μl/ml.
- Achten Sie darauf, dass die Injektion so nahe wie möglich am Kopf der Säule erfolgt, um das Totvolumen zu minimieren. Stellen Sie außerdem sicher, dass sich die UV-Durchflusszelle so nah wie möglich am Auslass der Säule befindet, um das Totvolumen zu minimieren.
- Nach der Injektion wird mit 60 % Methanol oder Acetonitril bei 50 ml/min eluiert, bis der/die Peak(s) erscheinen.
- Messen Sie N undAs entweder mit Ihrer Datenerfassungssoftware oder durch Messung mit Bleistift und Lineal auf dem Chromatogrammausdruck.
Prüfung der Säuleneffizienz mit einem Gemisch von Testverbindungen
Auspacken der DAC-Säule und Aufbewahrung des Kieselgels
Die Bedingungen für das Auspacken hängen davon ab, wie Sie die Kieselsäure lagern wollen. Wenn Sie das ausgepackte Siliciumdioxid trocken lagern möchten, wird empfohlen, die gepackte Säule mit mindestens 4 CVs eines leicht flüchtigen Lösungsmittels (MeOH oder ACN) zu spülen, nachdem das Siliciumdioxid ordnungsgemäß mit Wasser gewaschen wurde (falls eine Salzentfernung erforderlich ist). Befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers des DAC-Säulengeräts zum Auspacken.
Für die Lagerung von trockenem Kieselgel können Sie das Lösungsmittel aus dem unverpackten Kieselgel verdampfen, indem Sie den feuchten Kuchen gleichmäßig auf einer breiten Platte bei etwa 70°C ausbreiten - möglichst unter einer Laminar-Flow-Haube. Lagern Sie das trockene Kieselgel an einem Ort mit niedriger Luftfeuchtigkeit in abgedeckten Flaschen bei Raumtemperatur.
Wenn Sie das ausgepackte Siliciumdioxid feucht lagern möchten, wird empfohlen, die gepackte Säule mit mindestens 4 CVs des Aufschlämmungslösungsmittels (2-Propanol) zu spülen. Auch hier sind die Anweisungen des Herstellers der DAC-Säule zum Auspacken zu beachten. Lagern Sie das ausgepackte nasse Siliziumdioxid in der Aufschlämmungslösung (2-Propanol) in einem geschlossenen Behälter bei Raumtemperatur.
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