Понимание насосов ВЭЖХ (Часть I): Распространенные заблуждения
Содержание
Введение
В последние месяцы мы получили много запросов от пользователей с просьбой дать совет по насосам ВЭЖХ. Поскольку наши колонки Welch используются пользователями, работающими с приборами разных производителей, эта статья не будет ограничиваться какой-либо конкретной маркой при обсуждении принципов и обслуживания насосов ВЭЖХ.
(Примечание: все изображения в этой статье принадлежат их соответствующим владельцам. Эти изображения используются только в пояснительных целях, и мы не обладаем их авторскими правами)
Первый вопрос: Как понять «количество каналов насоса?»
«Ваш насос ВЭЖХ одинарный, бинарный или четвертичный?»
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо уточнить, что количество каналов (одинарный, бинарный, четвертичный и т. д.) — это количество независимо управляемых каналов растворителя, исключая промывочные растворители для насоса или автосэмплера. Оно зависит только от независимо управляемых линий растворителя, а не от количества головок или модулей насоса.
Пример 1: Почему этот насос выглядит как два, но называется одним?
Этот Shimadzu LC-10AT — одинарный насос. Хотя он и имеет две головки насоса, обе приводятся в действие синхронно одним двигателем. Главная и вспомогательная головки работают вместе в последовательной конфигурации для подачи подвижной фазы, как показано на схеме ниже.
Пример 2: Один модуль, две головки насоса — сколько каналов?
Это четвертичный низконапорный насос с смешиванием.
Пример 3: Тоже один модуль с двумя головками —
Но это бинарный высоконапорный насос со встроенным демпфером.
Распространенные заблуждения о насосах ВЭЖХ
Непонимание количества каналов — это распространенное заблуждение, которое легко возникает, когда пользователи не до конца понимают различия между насосами разных марок, серий или моделей, наряду с несколькими другими заблуждениями. Мы полностью обсудим их в этой главе.
Миф 1: Количество головок насоса равно количеству каналов
Как видно на Рис. 1 выше, хотя LC-10AT имеет две головки, это все же одноканальный насос, потому что имеется только один канал растворителя.
Некоторые одинарные насосы также имеют основную и вспомогательную камеры с двумя плунжерами, как показано на рисунке ниже.
Миф 2: Количество модулей равно количеству каналов
Старые модели Shimadzu, такие как LC-10AT или LC-20AT, широко используются нашими клиентами, и большинство из них оснащены бинарным смешиванием высокого давления. Это привело к тому, что некоторые пользователи ошибочно полагали, что бинарные системы имеют ровно два модуля.
Однако насосы, показанные на Рис. 2 (четвертичный) и Рис. 3 (бинарный), являются одномодульными.
Например, 1260 Infinity III от Agilent также предлагает как бинарные, так и четвертичные варианты в одном модуле.
Миф 3: Системы высокого давления выдерживают более высокое давление, чем системы низкого давления
Например, Shimadzu LC-20AT может быть сконфигурирована как четвертичная низконапорная (один насос LC-20AT и четыре низконапорных дозирующих клапана) или как бинарная высоконапорная (два насоса LC-20AT и смеситель) система — однако максимальное рабочее давление в обоих случаях одинаково.
«Высокое давление» и «низкое давление» указывают на то, происходит ли смешивание растворителей при высоком или низком давлении, а не на предел давления прибора.
Миф 4: Бинарные системы высокого давления идентичны UPLC-системам
Некоторые считают, что, поскольку бинарные системы смешивают при высоком давлении, они эквивалентны UPLC-системам. Это неверно.
На самом деле, как описано выше, высокое и низкое давление смешивания лишь описывают позиции смешивания растворителя, а не номинальные значения давления в системе.
| Характеристики | ВЭЖХ | УВЭЖХ | Преимущества |
|---|---|---|---|
| Рабочее давление | ≤ 400 бар | 600–1500 бар | Позволяет использовать более мелкие частицы и более быструю скорость потока |
| Размер частиц | 3–5 мкм | 1,7–2 мкм | Более высокая эффективность и более острые пики |
| Скорость анализа | Медленнее | В 3–5 раз быстрее | Экономия времени, более высокая пропускная способность |
| Чувствительность | Ниже | Выше | Обнаружение следовых аналитов |
| Расход растворителя | Выше | До 80% меньше | Более низкая стоимость, более экологичная эксплуатация |
| Объем системы | Больше | Меньше (в мёртвом объёме) | Меньшее рассеяние пика, более высокое разрешение |
Таблица 1. Сравнение ВЭЖХ и УВЭЖХ
Миф 5: Параллельные насосы всегда лучше последовательных насосов
Таблица ниже объясняет это сама.
| Аспект сравнения | Последовательный двухпоршневой насос | Параллельный двухпоршневой насос |
|---|---|---|
| Пульсация давления | Умеренная | Очень низкая |
| Точность расхода | Умеренная (отн. станд. откл. ≈ 0,1–0,5 %). Мгновенный расход может колебаться. | Очень высокая (отн. станд. откл. < 0,1 %). Стабильный мгновенный расход, идеален для градиентного элюирования или следового анализа |
| Объём системы | Малый. Мёртвый объём в основном связан с жидкостным цилиндром и обратным клапаном. Идеально подходит для быстрого разделения (например, УВЭЖХ) | Больше на 5–15%, может влиять на быстрое разделение (например, расширение пика). Требуется конфигурация смесителя. |
| Стоимость обслуживания | Ниже; более простая конструкция, меньше расходных материалов (клапанов/уплотнений), меньшая частота обслуживания | Выше; удвоенное количество клапанов/уплотнений, требуется регулярная очистка смесителя |
Таблица 2. Сравнение параллельных и последовательных насосов
Проверьте себя: Можете ли вы определить количество каналов в каждой из четырёх представленных ниже блок-схем?
+ Ответы (нажмите, чтобы развернуть):
- Одиночный насос
- Четвертичный низконапорный насос
- Бинарный высоконапорный насос
- Четвертичный высоконапорный насос
Перейти к Части II:
Понимание насосов ВЭЖХ: Практическое обслуживание
