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      液相色譜泵的原理和分類是什么

      點擊: 次 時間:2017-01-14 11:10

      HPLC(High Performance LiquidChromatography),高效液相色譜儀。但是HPLC的最初涵義是高壓液相色譜,P表示壓力Pressure。那為什么會有這樣的轉變呢?本文主要說明液相色譜的泵。

      從俄國科學家茨維特第一次命名色譜法,到1960年代液相色譜儀初現雛形,整整用了50年。最大的難題在于液相高壓泵的設計,要如何將流動相可控的輸送到色譜柱里。既要穩定持續,又要密封耐壓,這樣才能保證實驗的重現性。

      一、液相色譜泵的原理

      從隔膜泵到往復活塞泵,發展到現在,幾乎所有的液相泵系統都是往復活塞泵的某種變形了。那它是什么原理呢?

      在節日里,吹氣球的打氣筒就是一個活塞泵。包括一根活塞,兩個有方向的閥門,還有一個腔體。活塞向后拉,向腔體里吸氣,活塞向前推,向外均勻的排氣。

      液相泵也是一樣,有柱塞桿,也就是活塞,有單向閥,也就是有方向的閥門,還有泵腔。柱塞桿往后拉,溶液從入口閥進入泵腔里。向前推,泵腔里的液體就會從出口閥排出腔外。不過手動拉活塞可不行,所以還得配一個泵驅動,自動控制活塞運動,帶動著活塞一前一后的排液和吸液。不過,這種方式,就像吹氣球一樣,吹一下,停一下,是不符合液相色譜要求的。因此需要兩個活塞互補工作,才能實現連續的液體輸出。

      二、二元泵和四元泵

      要改變流速的大小,只要改變柱塞桿運動的快慢就可以了。這樣的一整套,被稱為一個泵頭。一個泵頭可以穩定輸出一種液體,叫做單元泵。如果配兩個泵頭,就可以控制兩種液體的流量和混合,叫做二元泵。

      那什么是四元泵呢?四元泵其實也只有一個泵頭,它是在單元泵的基礎上加了一個四元比例閥。大家有觀察過浴室里的水龍頭嗎?有些設計是一個冷水開關,一個熱水開關,分別控制大小,來改變混合之后的溫度和流量,這就像二元泵,這種方式的混合點在泵頭的后面,被稱為泵后混合。另一種是通過比例閥來控制冷熱水進入的比例,只有一個開關來控制最終的流量,這就像是四元泵,這種方式的混合點在比例閥里,也就是泵頭的前面,被稱為泵前混合。其中的四元比例閥負責控制溶劑的比例,當比例變化時,改變的并不是閥開的大小,而是在每種溶劑上開的時間。比如方法是20%的水和80%的甲醇,比例閥就會像紅綠燈一樣不斷的切換,按照2:8的比例把綠燈時間分別分配給水相和甲醇。

      由于設計上先天的差異,二元泵和四元泵的使用特點和故障排查都不太一樣。二元泵的優點是有兩個泵頭,分別控制A和B的流量,再進行混合,由于泵頭的精度高,混合比例的精度也會比較高。四元泵可以使用四種溶劑,靈活方便。但四元泵只有一個泵頭,混合是依靠比例閥的開合,所以混合精度會稍差一些。

      最后,總結一下,泵的結構和分類有單元泵、二元泵和四元泵。還可以分為分析泵和制備泵。

      三、液相色譜泵的維護

      在使用儀器的時候,泵里的很多部件一直處于運動或者變化的狀態。比如泵腔里的柱塞桿,不停開啟閉合的單向閥,還有算著時間做切換的四元比例閥。就像鞋子里不能有沙子一樣,運動的零件都特別需要避免顆粒的磨損。

      固體小顆粒會加速柱塞桿的磨損,導致漏液;阻礙單向閥的閉合,導致基線的波動;

      顆粒的存在還會影響比例閥的準確性。這也是為什么液相實驗需要過濾流動相的原因之一,尤其是使用緩沖鹽的實驗。

      另外,由于設計的原因,四元泵更有可能在工作中產生緩沖鹽的析出,形成新的顆粒。因此,需要更加注意。



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