二元泵与四元泵的区别.doc

原创 到底二元泵好呢，还是四元泵好？ post by：2014-3-19 15:58:00 分享到： qq空间 新浪微博 腾讯微博 人人网 0一般来说，不太了解液相的人会认为，四元泵(quaternarypump)肯定比二元泵(binarypump)好啊，因为四元泵可以同时走四个通道的流动相，二元泵只能走两个。这种理解不算全错，但是光从”42”的纯数字的角度比较，肯定是不能客观反映两种泵孰优孰劣的。 但再更深一步了解两种泵的原理结构以后，我们一般更倾向于认为二元泵要优于四元泵，原因是二元泵是基于高压混合的方式，在流动相混合的时候更不容易产生气泡，压力更稳定。如下图： 泵a(pumpheada)和泵b(pumpheab)出来的流动相在混合器(mixingchamber)里面混合的时候，都是处于高压状态，这时候，流动相对气体溶解度较高，气体不容易从流动相中析出成气泡，导致压力波动，流速不准，基线波动等种种问题。 而四元泵的混合，是采取在泵前用比例阀(gradientproportionvalve)来混合的方式,混合时流动相处于常压的状态，这时候，流动相对气体的溶解度较低，如果流动相中溶解的气体比较多的话，在混合时就可能有小气泡形成，导致压力波动等种种问题。气泡永远是液相色谱的天敌。 所以说，四元泵一定要配脱气机，先对流动相进行在线脱气，才能用比例阀进行混合，要不然很容易产生气泡。而二元泵可以不用配脱气机就能在线混合，运行梯度方法。 二元泵优于四元泵可不单单局限于高压混合的方式，下面我们一起看看二元泵到底还好在哪里？ 混合精确性 从上面的介绍可以看到，两种泵的混合方式是完全不一样的。二元泵相当的直观，通过分别控制两个泵的流速，就能够准确控制两种流动相的比例。比如在1ml/min的流速下，要达到a:b两种流动相70/30的混合比例，那就设置a泵流速0.7ml/min，b泵流速0.3ml/min就可以了。当然这些都是系统和软件自动完成的。只要做到泵流速准确，比例就能准确。 而四元泵通过比例阀来控制混合比例，那比例阀又是如何工作的呢？这可能知道的人就不多了。一般来说，比例阀是通过控制入口通道分别打开时间的长短来控制混合比例的。 举个例子可能更容易理解，仍然是a:b两种流动相70/30的混合比例。为了达到这个效果，b、c、d三个通道都关闭，a通道打开7ms，这时候进入系统的都是a；然后，a、c、d关闭，b通道打开3ms，这时候进入系统的都是b。这样就得到了70/30的流动相的比例。大家能感觉出来，进入系统的流动相其实是一段a、一段b这样的。如果是四种流动相同时混合，出来的效果可能就是下面这个样子。 这种通过时间控制的方式，在某个流动相比例比较低的时候，相对可能产生的误差会比较大。 延迟体积 二元泵流动相混合后，经过混合器(mixingchamber)、压力传感器(pressuresensor)、阻尼器(damper),冲洗阀(purgevalve),然后进入进样器。反观四元泵，流动相混合后要经过整个泵头(包括主动入口阀、两个泵腔、出口阀、管路等等),才能到达进样器。(关于泵的具体构造，我们日后再聊)。 一般来说，我们把流动相从混合开始，最后到达柱头这段体积叫延迟体积(delayvolume)。流动相梯度的变化要到色谱柱头，才能够对分离产生影响，所以有一定的延迟。延迟体积越大，梯度的变化到达柱头的时间越长，直接导致分析时间越长。 关于延迟体积，我们以后会专门来一篇文章具体解释和分析。但现在我们可以看到，二元泵的设计，先天地决定了，其延迟体积远小于四元泵。这就决定了在色谱分析时间要求很短的梯度方法中，比如各种小粒径的色谱柱的快速分析方法，都采用二元泵。 不同品牌、类型的液相之间的延迟体积差异，是方法转移后出现结果跟以前不一样了的最大的原因之一。关于这一点，请关注我们的关于方法转移的后续文章。 检测器基线稳定性 由于四元泵采取的用时间控制比例的混合方式，直接导致不同流动相是一段一段地进入后面的进样器、色谱柱，甚至是检测器。假设仍然是a/b混合，如果在检测波长254nm下面，a/b都是没有任何吸收的，就算a/b没有混合地特别均匀，基线仍然是平稳的。但是，如果检测波长低到210nm，这时候a有了一点点吸收，b仍然没有吸收，或者a/b流动相吸收不一样。这样一段a、一段b的流动相经过流通池，基线肯定也是上下波动的。 当然，四元泵也可以像二元泵后面在泵后面加上一个混合器，但是本来就比较大的延迟体积，将变得更加不可忍受。二元泵的混合方式决定了流动相的均匀程度要优于四元泵，在低波长检测的一些方法的时候，这种优势会直接导致基线稳定性要由于四元泵系统。 四元泵逆袭 看了这一大片的论述，你是否觉得二元泵已经在于四元泵的竞争中完全胜出了呢？事情总不是这么想当然，反而四元泵使用地更加普遍。 四元泵的相对优势，主要有几点： 1便宜啊。四元泵只需要一个泵头就能运行梯度条件，注定成本和定价都由于二元泵。在运行方法条件不是很苛刻的时候，四元泵能达到跟二元泵一样的分析效果，而价格可能要便宜30%以上。 2还是便宜啊。后期的维修保养成本便宜，两个泵头的二元泵，基本单向阀、密封圈等等数量直接翻倍，故障率和维修成本肯定高于四元泵。 3方便啊。因为相对便宜，所以市场保养量大，导致n多的标准方法都是在四元泵系统下开发的，很多方法拿下来就能直接用。如果你用二元泵，不好意思，有时候方法转移起来可能会碰到一些问题。 4回到最初我们讲的，毕竟四还是大于二的。在偶尔碰到一些要求三相混合的分(qi)析(pa)方法，二元泵就直接悲剧了。说简单点，冲柱子都不用换瓶子。 所以，下次碰到别人问你这个问题的时候，你该知道如何专业地回答了吧。 当然，如果你不想像我一样浪费这么