Лекции / ПромБТ_2020 5 Хроматография - аппаратура

Смесители высокого давления

Смесители представляют собой камеру небольшой вместимости из нержавеющей стали с помещённой внутрь магнитной мешалкой, привод которой находится снаружи. Для однородности перемешивания в некоторых моделях используют двойную камеру с двумя магнитными мешалками от одного привода. Объем таких смесителей обычно составляет 1—1,5 мл.

Статические смесители, представляющие собой каналы сложной формы, предназначенные для смешения за счет столкновения потоков, менее эффективны.

Для препаративной работы требуются смесители со значительно большей вместимостью, рассчитанные на работу с большими подачами растворителей. Для микроколоночной ВЭЖХ с градиентом растворителя необходим микросмеситель вместимостью менее 100 мкл; попытка использовать смеситель на 1—1,5 мл приводит к сильному искажению формы градиента.

Миксеры высокого давления

Динамический

смеситель

Статические смесители – колонка 4.6х100 мм наполнена шариками из нержавеющей стали (1 мм). Тройник работает на эффекте столкновения турбулентных потоков

Static Mixing Tees are ideal for microbore or analytical gradient HPLC. They have a low swept volume of 2.2 µL (includes frit volume) and are designed for flow rates of 0.5 to 3 mL/min and a maximum pressure of 5,000 psi (345 bar). The back pressure caused by the tee is typically only 10 to 20 psi (0.7 to 1.4 bar) at these flow rates.

Turbulent mixing of solvents often increases outgassing. To maintain a bubble-free fluid pathway, we recommend solvent degassing when using this product. The frit incorporated into our Static Mixing Tees is not replaceable. If it becomes clogged, the Mixing Tee must be replaced.

Миксеры высокого давления

Тройники для статического смешивания идеально подходят для микроколоночной или стандартной аналитической ВЭЖХ. Они имеют низкий объем 2,2 мкл (включая объем фритты) и рассчитаны на расход от 0,5 до 3 мл/мин и максимальное давление 5000 psi (345 бар). Противодавление, создаваемое тройником, обычно составляет от 10 до 20 psi (0,7-1,4 бар) при этих скоростях потока. Турбулентное смешивание растворителей часто увеличивает выделение газа. Мы рекомендуем использовать дегазацию растворителей при использовании этого миксера.

Фритта, встроенная в наши статические миксеры, не подлежит замене. Если она засорена, то миксер должен быть заменён.

Градиент на стороне низкого давления

Принцип работы – один насос со смесителем и несколько клапанов. Суммарный расход как правило (но не обязательно) постоянен. Соотношение времён открытия клапанов определяет состав элюента. В общем случае менее точный и воспроизводимый состав элюента.

Более дёшев и удобен, чем градиент на стороне высокого давления. Штатно позволяет работать с 4 растворителями.

Градиент низкого давления

Существенный недостаток системы c градиентом пониженного давления состоит в том, что всасывающая фаза насоса высокого давления не может быть однозначно определена, так как фактически начало всасывания зависит от сжимаемости растворителя и давления на колонке. Если поршень механически начинает фазу всасывания, то объем элюента, присутствующего в цилиндре насосов при атмосферном давлении, расширится и замедлит фактическое начало всасывающей фазы.

Вместе с тем это обстоятельство создает принципиальную проблему для синхронизации фазы всасывания и времени переключения магнитных клапанов. Если, например, нужно подать 5% растворителя A, то возможно, что всасывающий поток в период всасывания первых 5% вовсе не эффективен и, таким образом, растворитель A не попадает в камеру смешения.

Чтобы сгладить неизбежные флуктуации состава смеси, в этих системах необходимы камеры смешения больших объемов (до 4 мл), чем в системах градиента высокого давления. В большинстве случаев камеры смешения устанавливают одновременно и на стороне низкого давления, и на стороне высокого давления. Это, естественно, значительно увеличивает время, когда градиент достигнет колонки.

Градиент низкого давления - проблема

Простой градиент на стороне низкого давления нормально работает только тогда, когда входной поток у насоса равномерен. То есть требует применения двухплунжерного двухклапанного насоса. При работе с другими типами насосов, особенно с одноплунжерным, циклы забора насоса не совпадают с циклом работы клапанов.

В результате на градиент накладываются периодические колебания (биения) состава. В случае работы на коротких длинах волн это приводит к периодическим шумам базовой линии, которые могут помешать анализу.

Бороться с этим явлением можно увеличивая объем смесителя (теряя однако в временных параметрах градиента).

Продвинутые системы градиента низкого давления имеют синхронизацию работы клапанов и насоса.

Цикл всасывания двухплунжерного двухклапанного насоса

A клапан закрыт

Отклик детектора

Градиент на стороне низкого давления - Кнауер

Градиент на стороне низкого давления - Кнауер

Градиенты – проблема вязкости элюента

Градиент вода – метанол, при начальном давлении на воде 100 бар в середине градиента будет почти 200 бар. Установка верхнего предела давления 150 бар в результате приведёт к остановке прибора и проваленному анализу!