접촉식 가스 제거를 이용하는 이온 크로마토그래피 시스템 document_id A220623053235

이온 크로마토그래피는 1975년에 도입된 이래, 각종 샘플 매트릭스 중의 음이온성 및 양이온성 분석물을 결정하기 위한 분석 기법으로서 널리 이용되어 왔다. 이온 크로마토그래피에서는 통상적으로 크로마토그래피 용리액의 전해질로서 산, 염기 또는 염의 묽은 용액을 사용한다. 이러한 용리액의 제조는, 시약 등급의 화학 물질을 이용하여 희석시켜, 오프-라인상에서 수행된다. 크로마토그래피 용리액의 오프-라인 제조는 오랜 시간이 소요될 수 있고, 제조자의 실수가 유발되기 쉽고, 경우에 따라서는 오염물이 도입될 수도 있다. 예컨대, 묽은 NaOH 용액(이온 크로마토그래피에 의한 음이온의 분리에서 용리액 중의 전해질로서 폭넓게 사용됨)은 카르보네이트에 의해 쉽게 오염된다. 카르보네이트는 반응물로부터 불순물로서 도입될 수도 있고, 혹은 공기 중의 이산화탄소의 흡착에 의해 도입될 수도 있기 때문에, 카르보네이트를 포함하지 않는 NaOH 용리액을 제조하는 것은 쉽지 않다. NaOH 용리액 중에 카르보네이트가 존재하는 경우에는 이온 크로마토그래피의 성능이 저하될 수 있으며, 하이드록사이드 구배(hydroxide gradient)가 일어나는 동안, 크로마토그래피 바탕선 상승(chromatographic baseline drift)이 나타날 수 있으며, 심지어는 표적 분석물의 머무름 시간(retention time)의 재현성이 얻어지지 않을 수 있다. 이에 따라, 이온 크로마토그래피에 의한 분리 시, 용리액으로서 사용되는 고순도의 산, 염기 또는 염을 간편하게 공급하는 공급원이 필요한 실정이다. 고순도 이온 크로마토그래피 용리액을 정제 또는 생성하기 위한 방법으로서, 물의 전기분해, 및 이온 교환 매질을 통한 이온의 전하 선택성 전자 이동(electromigration)을 이용한 여러 방법들이 연구되어 왔다. 미국특허 제5,045,204호에는, 불순한 산 또는 염기를 공급원 채널(source channel)에 통과시키고, 상기 공급원 채널과 생성물 채널을 분리하는 선택 투과성 이온 교환막(permselective ion exchange membrane)을 따라 흐르게 하면서, 용리액 생성기 내에서 불순한 산 또는 염기를 정제하는 것에 대해 기재되어 있다. 여기서, 상기 막은 양이온 또는 음이온을 선택적으로 통과시킨다. 상기 공급원 채널과 상기 생성물 채널 사이에 전기 전위를 인가하여, 상기 산의 양이온 또는 상기 염기의 음이온을 상기 공급원 채널로부터 상기 생성물 채널로 통과시킴으로써, 그 내부에 전기 분해에 의해 생성된 각각의 수산화 이온 또는 하이드로늄 이온을 가지는 염기 또는 산이 생성된다. 이 시스템에서는 출발 공급원 또는 저장조로서, 산 또는 염기의 수성 스트림(aqueous stream)이 필요하다. 미국특허 제6,036,921호, 제6,225,129호, 제6,316,271호, 제6,316,270호, 제6,315,954호, 및 제6,682,701호에는, 물을 캐리어로서 사용하여, 고순도의 산 또는 염기 용액의 생성에 사용될 수 있는 전기 분해 장치들에 대해 기재되어 있다. 이러한 장치들을 이용하는 경우, 크로마토그래피에 의한 분리에서 용리액으로서 사용되는, 불순물을 포함하지 않는 고순도의 산 또는 염기 용액이 온-라인중에 자동적으로 생성된다. 이들 장치를 사용하는 경우에는, 현재 종래의 기계적인 구배 펌프 대신 전류 구배를 이용하여 수행 가능한 구배 분리(gradient separation)를, 지연을 최소화하면서 용이하게 수행할 수 있다. 상기 전해 용리액 생성기에 의해 생성된 고순도 용리액을 사용함으로써, 이온 크로마토그래피의 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 미국특허출원 제2004/0048389호에는 염 용액(salt solution)을 생성하는 전기 분해 장치들에 대해 기재되어 있다. 이들 장치에서 산 또는 염기는, (a) 실질적으로 액체의 흐름을 억제하고, 제1 이온과 동일한 전하의 이온만을 수송하는 제1 배리어(예를 들면, 음이온 교환막)에 의해 분리된 제1 산 또는 염기 생성 영역 내 수성 액체와 인접한 제1 이온의 공급원을 제공하는 단계; (b) 제2 이온과 동일한 전하의 이온만을 수송하는 제2 배리어에 의해 분리된 제2 산 또는 염기 생성 영역 내 수성 액체와 인접한, 상기 제1 이온과 반대 전하의 제2 이온의 공급원을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 통해 전기 전위를 인가하여, 상기 제1 배리어를 가로질러 이온을 수송함으로써, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중 하나의 영역에 산 함유 수성 용액을, 다른 하나의 영역에 염기 함유 수성 용액을 생성하는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 염기 함유 수성 용액은 상기 산 함유 수성 용액과 함께, 탄산칼륨과 같은 염 용액을 형성할 수 있다. 이온 크로마토그래피에 사용되는 용리액을 생성하기 위한 이들 전해 장치를 사용하는 경우의 바람직한 점에 대해서는 알려져 있다. 이온 크로마토그래피 시스템의 연속 조작에서는 상당한 양의 용리액이 소비될 수 있다. 그러나, 비용과 노동력 측면을 감안할 때, 특히, 무인 조작(unattended operation) 또는 조작자의 참여가 거의 없는 조작을 요하는 경우에는 사용한 용리액의 폐기 시를 비롯하여, 이러한 많은 양의 용리액의 일관된 제조 시, 시스템 조작자의 개입이 필요할 수 있다. 이러한 시스템을 이용하는 경우에는 이온 크로마토그래피에 있어서 종래의 용리액 제조 방법과 관련된 많은 문제점을 해결할 수 있기는 하지만, 온-라인 전해 용리액 생성 장치의 이용하는 경우에도, 연속 조작을 위해서는 외부 공급원으로부터 고순도의 물을 일정하게 공급해야 하며, 폐물 처리가 문제된다. 이온 크로마토그래피 조작의 간편화, 폐물 처리량의 최소화, 및 조작 비용의 감면을 위해서는 전해 용리액 제조시 사용된 물 또는 제조된 용리액을 재생할 수 있는 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.