高效液相色譜中對常用高壓泵的要求
發(fā)布時(shí)間:2016年01月07日 09:00 閱讀:9326
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澤德
高效液相色譜中所使用的載體,其顆粒直徑多數(shù)為5~10μm,阻力很大,只有在色譜柱的入口端施加很大的壓力才能使流動(dòng)相以合適的流速通過色譜柱,故高效液相色譜必須使用高壓泵。高壓泵又分為恒壓泵和恒流泵兩種基本類型。無論是哪種類型的高壓泵,都必須滿足以下基本要求:
(1)具有較高的輸出壓力。應(yīng)能輸出10~30MPa,有的高效液相色譜儀的輸出壓力高達(dá)50MPa左右。
(2)能使流動(dòng)相以無脈沖的方式進(jìn)入色譜柱。這是由于高效液相色譜儀的檢測器極為敏感,流動(dòng)相流速的脈沖變化將在檢測器上產(chǎn)生響應(yīng),在記錄儀上表現(xiàn)為噪音,從而使整個(gè)系統(tǒng)靈敏度下降。
(3)耐腐蝕性強(qiáng)。由于用作高效液相色譜的許多溶劑具有腐蝕性,所以高壓泵必須能抗溶劑的腐蝕。
(4)輸送流動(dòng)相的速度精確度要高,重復(fù)性要好,以得到可重復(fù)的分析結(jié)果。
(5)泵的死體積要小,以便于迅速更換溶劑和梯度洗脫。
幾種常用的高壓泵
(1)恒流泵。恒流泵能輸出恒定的流量。這種泵的輸出流量與外界因子(如色譜柱等)的阻力無關(guān)。常見的恒流泵有恒流注射泵和往復(fù)泵兩種類型,其中往復(fù)泵又分為柱塞式往復(fù)泵和隔膜式往復(fù)泵。
恒流注射泵:它相當(dāng)于一個(gè)大的醫(yī)用注射器,泵體由不銹鋼制成,容積約為幾十到幾百毫升。步進(jìn)電機(jī)通過齒輪帶動(dòng)螺桿,使柱塞成直線運(yùn)動(dòng),將液缸中的液體以高壓排出,其流量借調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速加以控制。這種泵的優(yōu)點(diǎn)是壓力平穩(wěn)無脈沖,輸出壓力高達(dá)50MPa,缺點(diǎn)是液缸中液體的量有限,一次排完后需停泵,待重新吸滿液體后才能繼續(xù)輸出液體,這種情況下可用雙泵交替加以克服。
柱塞式往復(fù)泵:其原理與一般的高壓供液泵大同小異。步進(jìn)馬達(dá)通過一凸輪帶動(dòng)活塞,在泵室內(nèi)以每分鐘幾十次到一百多次的速度往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞向下移動(dòng)時(shí),流動(dòng)相自入口單向閥吸入泵室;當(dāng)活塞向上移動(dòng)時(shí),入口單向閥受壓關(guān)閉,流動(dòng)相自出口單向閥輸出。當(dāng)活塞再次下移時(shí),管路中流動(dòng)相的外壓使出口單向閥關(guān)閉,同時(shí)流動(dòng)相又經(jīng)入口單向閥吸入泵室,如此反復(fù)進(jìn)行。流動(dòng)相的流量通過改變活塞的沖程以及改變馬達(dá)的轉(zhuǎn)速得以實(shí)現(xiàn)。這種泵的優(yōu)點(diǎn)是泵室體積小(100~200μl),活塞往復(fù)移動(dòng)快,容易清洗及更換流動(dòng)相,從而克服了注射泵的主要缺點(diǎn)。但卻有輸出流量脈沖大的缺點(diǎn),故需外加脈沖阻尼裝置,以使壓力平穩(wěn)。因此可見,將這類泵視為,恒流泵”不十分嚴(yán)格,嚴(yán)格講,應(yīng)稱為“恒平均流量泵”。
隔膜式往復(fù)泵:原理與柱塞式往復(fù)泵相似,所不同的是與液體接觸的不是柱塞,而是用不銹鋼或氟碳聚合物制成的彈性隔膜,這樣使液體與柱塞隔開,不僅降低了對柱塞和密封圈的要求,而且還可加潤滑油,使柱塞更加光滑,提高了柱塞的運(yùn)動(dòng)頻率和使用壽命。
(2)恒壓泵。恒壓泵的特點(diǎn)是輸出壓力保持恒定,而輸出流流速不定。流速的大小取決于泵的輸出壓力、色譜柱長度、填充物的粒度、填充情況及流動(dòng)相的粘度等因素。通常用的恒壓泵為氣動(dòng)放大泵,簡稱氣動(dòng)泵。氣動(dòng)泵的工作原理是:首先壓縮空氣充滿泵室,作用于耐壓板而帶動(dòng)活塞向下移動(dòng),結(jié)果使出口單向閥關(guān)閉,入口單向閥打開,從而使流動(dòng)相流入泵室。當(dāng)泵室充滿時(shí),氣動(dòng)控制器中的壓縮空氣通過氣閥而流向耐壓板的下部,這樣使得耐壓板受到向上的推動(dòng)力,而帶動(dòng)活塞向上移動(dòng),結(jié)果入口單向閥關(guān)閉,出口單向閥打開,流動(dòng)相流向色譜柱。泵容積一般為2~60ml。氣動(dòng)泵能輸出高壓流動(dòng)相的原理是控制器中耐壓板的橫截面積比活塞大許多(一般為45倍),按壓強(qiáng)定律,活塞受壓與活塞面積成反比。
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