Жидкостная хроматография при высоких давлениях - Энгельгардт Х.
Скачать (прямая ссылка):
3. Насосы с переменной частотой хода поршня
Описанные выше поршневые насосы работают с постоянной частотой хода поршня. Чтобы изменить подаваемый объем, меняют рабочий объем цилиндра. При заданном объеме рабочей камеры насоса уменьшение рабочего объема цилиндра всегда ухудшает коэффициент полезного действия, так как сжимаемый объем больше обычно требуемого. Поэтому почти все насосы, разработанные специально для жидкостной хроматографии при высоких давлениях, имеют постоянный объем цилиндров, а подачу в них регулируют, меняя частоту перемещения поршня. Движение обоих поршней не синусоидально и не находится точно в противофазе.
Управляемый с помощью эксцентрика второй поршень начинает медленно двигаться еще до того, как первый поршень достигнет конечного положения. В момент достижения первым поршнем конечного положения второй поршень достигает максимальной подачи, а первый перемещается в обратное положение и вновь заполняется. На рис. III.2 сравниваются характеристики подачи насосов этого типа и обычных поршневых насосов (два или три поршня, смещенные по фазе на 180 или 120°).
При низких частотах пульсации также едва заметны. Более того,
Аппаратура для жидкостной хроматографии
41
Рис. III.2. Движение поршней в насосах.
а - насос с меняющейся частотой хода поршня; 6 — мембранный насос с двумя головками, смещенными по фазе на 180°; в - мембранный насос с тремя головками, смещенными по фазе на 120°.
пульсации и неточности подачи можно легко выровнять с помощью электронного управления. С этой целью на заданном сопротивлении постоянно определяют падение давления, и если оно отклоняется от заданного, в электронный блок управления скоростью мотора насоса поступает сигнал и подача элюента меняется, пока не установится заданное падение давления. В настоящее время еще трудно предсказать влияние подобных относительно недорогих мини-компьютеров на дальнейшее развитие технологии насосов для жидкостной хроматографии при высоких давлениях.
Насосы с электронно-регулируемой частотой хода поршня (привод с шаговым электродвигателем или электродвигателем постоянного тока) отлично подходят для создания систем градиентного элюирования.
4. Беспоршневые насосы с использованием газа
В насосах этого типа газ давит на деформируемый металлический или пластиковый сильфон, содержащий элюент. В одном из простейших вариантов пластиковую емкость, заполненную элюенгом, поме-
42
Глава III
щают в автоклав и, чтобы элюент вытекал из этой емкости, в автоклаве создают избыточное давление, напуская туда газ из баллона. Можно также заполнить элюент ом длинную трубку и затем подать туда газ из баллона [5]. Максимальное давление, которое можно получить таким образом, зависит от давления в газовом баллоне (150 - 200 атм). К сожалению, при этом газ может диффундировать через разделяющую мембрану и раствориться в элюенте. При выравнивании давления до нормального растворенный газ образует пузырьки, которые искажают показания детектора. Эта проблема не возникает в тех случаях, когда элюент подают поршневыми насосами, работающими с использованием газа. В этих насосах газ при давлении меньше 10 атм давит на поршень с относительно большим поперечным сечением. Этот поршень приводит в движение поршень с меньшим сечением, который и вытесняет жидкость. При этом давление газа можно увеличить примерно в 50 раз. При одном ходе поршня подается до 70 мл элюента. Насосы данного типа отличаются от описанного поршневого насоса с длинным ходом поршня тем, что заполнение цилиндра жидкостью при разряжении газового цилиндра происходит в течение нескольких секунд, при этом подача элюента почти не нарушается (нарушение подачи в крайнем случае наблюдается в виде короткого отклонения на самописце, которое нельзя спутать с пиком). Преимущество насосов этого типа заключается в том, что с помощью сравнительно простых средств можно достичь высокого давления и получить почти свободный от пульсаций поток. С помощью таких насосов очень просто регулировать скорость потока, используя обычное в газовой хроматографии программирование давления. Такие насосы обеспечивают постоянный поток элюента, только если падение давления в системе не меняется. Если элюент подается насосом с использованием газа, скорость потока следует часто контролировать, так как перепад давления может меняться, например, вследствие попадания частиц перегородки на насадку при впрыскивании пробы с помощью шприца. Если необходимо повысить давление, то газ заменяют на гидравлическую жидкость, которую подают с помощью простого насоса низкого давления.
В. Демпфирование пульсаций
Пульсации в потоке элюента, подаваемого поршневыми насосами с коротким ходом поршня, необходимо демпфировать перед разделительной колонкой. Пульсации могут нарушать показания детектора и вызывать эрозию неподвижной фазы (в распределительной хроматографии). Демпфирование пульсации проводят так же, как и выпрямление переменного тока [6]. В простейшем случае цепь демпфирования состоит из соединенных друг с другом емкости и сопротивления. Гидравлическими сопротивлениями служат капилляры или
