HPLC（High Performance LiquidChromatography），高效液相色譜儀。但是HPLC的最初涵義是高壓液相色譜，P表示壓力Pressure。那為什么會(huì)有這樣的轉(zhuǎn)變呢？本文主要說(shuō)明液相色譜的泵。
從俄國(guó)科學(xué)家茨維特第一次命名色譜法，到1960年代液相色譜儀初現(xiàn)雛形，整整用了50年。最大的難題在于液相高壓泵的設(shè)計(jì)，要如何將流動(dòng)相可控的輸送到色譜柱里。既要穩(wěn)定持續(xù)，又要密封耐壓，這樣才能保證實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性。
一、液相色譜泵的原理
從隔膜泵到往復(fù)活塞泵，發(fā)展到現(xiàn)在，幾乎所有的液相泵系統(tǒng)都是往復(fù)活塞泵的某種變形了。那它是什么原理呢？
在節(jié)日里，吹氣球的打氣筒就是一個(gè)活塞泵。包括一根活塞，兩個(gè)有方向的閥門，還有一個(gè)腔體�；钊蚝罄蚯惑w里吸氣，活塞向前推，向外均勻的排氣。
液相泵也是一樣，有柱塞桿，也就是活塞，有單向閥，也就是有方向的閥門，還有泵腔。柱塞桿往后拉，溶液從入口閥進(jìn)入泵腔里。向前推，泵腔里的液體就會(huì)從出口閥排出腔外。不過(guò)手動(dòng)拉活塞可不行，所以還得配一個(gè)泵驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)控制活塞運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)著活塞一前一后的排液和吸液。不過(guò)，這種方式，就像吹氣球一樣，吹一下，停一下，是不符合液相色譜要求的。因此需要兩個(gè)活塞互補(bǔ)工作，才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的液體輸出。
二、二元泵和四元泵
要改變流速的大小，只要改變柱塞桿運(yùn)動(dòng)的快慢就可以了。這樣的一整套，被稱為一個(gè)泵頭。一個(gè)泵頭可以穩(wěn)定輸出一種液體，叫做單元泵。如果配兩個(gè)泵頭，就可以控制兩種液體的流量和混合，叫做二元泵。
那什么是四元泵呢？四元泵其實(shí)也只有一個(gè)泵頭，它是在單元泵的基礎(chǔ)上加了一個(gè)四元比例閥。大家有觀察過(guò)浴室里的水龍頭嗎？有些設(shè)計(jì)是一個(gè)冷水開關(guān)，一個(gè)熱水開關(guān)，分別控制大小，來(lái)改變混合之后的溫度和流量，這就像二元泵，這種方式的混合點(diǎn)在泵頭的后面，被稱為泵后混合。另一種是通過(guò)比例閥來(lái)控制冷熱水進(jìn)入的比例，只有一個(gè)開關(guān)來(lái)控制最終的流量，這就像是四元泵，這種方式的混合點(diǎn)在比例閥里，也就是泵頭的前面，被稱為泵前混合。其中的四元比例閥負(fù)責(zé)控制溶劑的比例，當(dāng)比例變化時(shí)，改變的并不是閥開的大小，而是在每種溶劑上開的時(shí)間。比如方法是20%的水和80%的甲醇，比例閥就會(huì)像紅綠燈一樣不斷的切換，按照2:8的比例把綠燈時(shí)間分別分配給水相和甲醇。
由于設(shè)計(jì)上先天的差異，二元泵和四元泵的使用特點(diǎn)和故障排查都不太一樣。二元泵的優(yōu)點(diǎn)是有兩個(gè)泵頭，分別控制A和B的流量，再進(jìn)行混合，由于泵頭的精度高，混合比例的精度也會(huì)比較高。四元泵可以使用四種溶劑，靈活方便。但四元泵只有一個(gè)泵頭，混合是依靠比例閥的開合，所以混合精度會(huì)稍差一些。
最后，總結(jié)一下，泵的結(jié)構(gòu)和分類有單元泵、二元泵和四元泵。還可以分為分析泵和制備泵。
三、液相色譜泵的維護(hù)
在使用儀器的時(shí)候，泵里的很多部件一直處于運(yùn)動(dòng)或者變化的狀態(tài)。比如泵腔里的柱塞桿，不停開啟閉合的單向閥，還有算著時(shí)間做切換的四元比例閥。就像鞋子里不能有沙子一樣，運(yùn)動(dòng)的零件都特別需要避免顆粒的磨損。
固體小顆粒會(huì)加速柱塞桿的磨損，導(dǎo)致漏液；阻礙單向閥的閉合，導(dǎo)致基線的波動(dòng)；
顆粒的存在還會(huì)影響比例閥的準(zhǔn)確性。這也是為什么液相實(shí)驗(yàn)需要過(guò)濾流動(dòng)相的原因之一，尤其是使用緩沖鹽的實(shí)驗(yàn)。
另外，由于設(shè)計(jì)的原因，四元泵更有可能在工作中產(chǎn)生緩沖鹽的析出，形成新的顆粒。因此，需要更加注意。
