Abstract
Split-flow thin cell (SPLITT) fractionation (SF) is a rapid separation technique capable of separating colloidal particles or macromolecules into two or more fractions. SF allows fractionations in a preparative scale as sample is fed continuously. Generally SF uses a thin ribbon-like channel equipped with two flow stream splitters at the inlet and outlet of the channel. Thus there exist two flow inlets and two flow outlets at the top and bottom of the inlet and outlet of the channel, respectively. There are two operating modes in SF, conventional mode and full-feed mode (FFD). Although the resolution in the FFD mode is lower than that in the conventional mode, FFD mode has some merits. The design of the channel and operation are simpler in the FFD mode, as it does not require the feeding of the solvent. Thus there is no flow stream splitter at the channel inlet, and only one pump is needed, unlike the conventional mode, where two pumps are required for the feedings of the sample and the solvent separately. Also the sample is not diluted in the FFD mode as there is no solvent feeding, which is important for fractionation samples with low colloidal concentrations such as environmental samples. For some of environmental samples, pre-concentration is often required. In this study, a new large-scale splitter-less FFD-SF channel was implemented, where there is no splitter at the outlet as well as at the inlet of the channel. It was possible to build the channel in a much larger dimension than conventional ones, allowing much higher sample throughput (TP). The new channel was tested and optimized with polyurethane (PU) latex beads, and then applied to large-scale separation of Polyacrylate (PA).
SPLITT Fractionation (SF)는 콜로이드 입자 및 거대분자들을 둘 혹은 그 이상의 부분(fraction)으로 분획하는 기술이다. SF에서는 시료를 지속적으로 주입하므로 대용량 분획이 가능하다. 일반적으로, SF에서는 얇은 리본모양의 채널을 이용하는데, 채널의 입구와 출구부분에는 각각 flow stream splitter가 설치되어 있어서 채널의 입구와 출구가 위 아래로 두 개씩 존재한다. SF에는 두 가지 작동방법이 있는데, 하나는 conventional mode 이고 다른 하나는 전액 공급 모드(full feed mode, FFD)이다. FFD 모드에서의 분리도는 conventional mode 에 비해 떨어지지만, FFD 모드에는 몇 가지 독특한 장점이 있다. FFD 모드에서는 용매의 주입이 필요하지 않으므로 채널의 디자인 이나 작동이 더 간단하다. 따라서 입구 쪽에 flow stream splitter를 필요로 하지 않으며, 시료와 용매를 주입하기 위하여 두 개의 펌프가 필요한 conventional 모드와는 달리 한 개의 펌프만으로 작동이 가능하다. 또한 용매의 주입이 없으므로 시료가 희석되지 않는다. 이는 환경시료와 같이 콜로이드의 농도가 낮은 시료를 분획하고자 하는 경우 유리하다. 농도가 낮은 환경시료의 분획을 위해서는 종종 농축이 필요하다. 본 연구에서는 입구에는 물론 출구에도 splitter를 사용하지 않는 새로운 대용량 FFD 모드 SF 장치를 만들었다. Splitter가 없으므로 장치를 대형화 할 수 있어서 시료처리량(throughput, TP)을 크게 증가시킬 수 있었다. 산업용 폴리우레탄(polyurethane, PU) 라텍스 입자들을 이용하여 새로운 SF 장치를 테스트하였으며, 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PA) 입자를 대상으로 새로운 SF 장치의 TP를 확인하기 위하여 유속 및 $d_c$에 따르는 TP의 변화를 조사하였다.
