液相色谱讲义七：色谱泵及进样器：原理及操作

Waters的专利技术
充分利用两泵头非线性运 动所产生的加速度变化
进行流量及压力的交叉互 补
没有凸轮设计中的失速的 问题
提高可靠性的设计
低摩擦轴承 免维护润滑系统 新型的密封材料及控制阀
微 机 控 制 步 进 马 达
长 寿 命 、 免 维 护 的 润 滑 系 统
低 摩 擦 性 的 轴 承
非 园 齿 轮 ∶ 平 滑 、 均 匀 地 输 送 溶 剂
超 压 警 告 、 恢 复 按 钮
压 力 指 示 压 力 限 设 置 流 速 拨 轮
排 液 阀 电 源 开 关
Waters 515 泵的前面板
515泵的电源开关 排液阀 出口阀后部清洗孔
Waters 515 泵的操作面板
在Run与Ready之间 切换
用于设定各种参 数
用于更改具体参数 或选择参数项
例如∶滞后体积为 2.0ml，流速 1.0ml/min 实际梯度会比设置值晚 2 分钟响应，没有问题
对微柱色谱影响更大，如上例，流速0.1ml/min 实际梯度会比设置值晚20 分钟响应，不能接受
滞后体积的不同会使方法转换麻烦
滞后体积比文献大或小都会使方法不能重现
普通HPLC的滞后体积为2~4ml
对分析型HPLC没有影响 对作微柱实验用梯度时影响较大，因此应选滞后体积小的液 相色谱仪，以适应梯度实验
色谱泵的运行
注意用外部控制器与用泵面板控制的区别
有些型号的外部控制器与面板不能同时用 如需要面板控制，需要断开控制线或关闭控制器
排气后的色谱泵即可运行
注意∶
排气后，先设流速为 0 恢复排气时断开的部分，如∶进样器、色谱柱 如需要，恢复排气时断开的控制线
根据色谱柱的不同，逐渐提高流速到设定值
泵进出口阀
在以下情况需要从717+的面板上操作
没有系统控制器（如用PC800，积分仪）时
一般从主屏幕，到 AUTO PAGE 使用
需要用一些高级的功能时
自动衍生 自动转移样品 改变进样针的高度，等等
体积400mL 一般用于626，低扩散，非金属流路
717+操作前的准备
注意事项∶
洗针溶剂瓶(绿色塑料管)不要放在717+的上 部，应放于717+同一水平面 洗针溶剂根据流动相的不同应有不同：
流 动 相洗 针 溶 剂 缓 冲 溶 液 ， 反 相 5 0 % 水 ∶ 5 0 % 甲 醇
纯 缓 冲 溶 液1 0 0 % 水 非 水 溶 液 ， 反 相 1 0 0 % 甲 醇
Waters进样器的历史
U6K 710 710B 712 715 717 717+
可变体积进样器 气动的自动进样器 气动的自动进样器 气动的自动进样器 全电子自动进样器 全电子自动进样器 全电子自动进样器
目前Waters进样器
Rheodyne 7725i - 手动进样器
717 Plus
- 全电子自动进样器
进口阀
标准的球型单向阀
出口阀
弹簧引导阀，是主动阀。 在低压下关闭，可有效地 输送挥发性溶剂 在有气泡时也关闭 带过滤片 515的出口阀是标准的球 型单向阀
出口阀的拆装
各个组件是散件，安装时 注意位置，不要挤压
梯度∶高压混合
高压梯度
使用多台色谱泵，在泵后混合 配置灵活、简单，脱气简单 易调节梯度的滞后体积
滞后体积变化的影响
设计不好的HPLC系统，滞后体积随反压变化
滞后体积随反压变化的后果∶
方法的适应性不好
梯度的重现性不好
用静态梯度混合器及RPS软件可改善梯度特 性有 R P S ， 改 善 了 梯 度 性 能 普 通 的 低 压 梯 度 系 统
梯 度 百 分 比
梯 度 百 分 比
梯 度 曲 线
不 好 的 梯 度 滞 后 曲 线
600系列泵的HELP键
600系列泵的HELP键非常有用
在设置时，如有疑问，可用HELP提示
每个设置的 含义
H o m e
在屏幕键的最 右端一般都是 HELP键
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H E L P
0 · C l e a r E n t e r
H E L P 键
色谱泵的保养
流动相要过滤 常用缓冲液时，停泵前要用水冲洗，并用 水冲洗柱塞杆清洗孔 拧紧排液阀时，不要太用力，以不渗液为 准 更换流动相时，要保证两种溶剂的互溶性 如不互溶，要用一种中间溶剂过渡
600系列泵的梯度控制：Gradient Controller
可控制泵、并作为IEEE部件由外部控制器控制，如 2010 由外部控制器控制时，必须设置为此状态
Set Up：设置泵，IEEE地址 Direct Control：直接控制泵，等比操作，柱温 等 Operate Method：运行已编好的梯度方法 Program Method：编梯度表 Program Table：编同一梯度表下的外部事件表
2690溶剂输送系统的特点
独立的柱塞杆驱动马达
双压力传感器，监视系统及柱塞腔压力 软件根据传感器的反馈，控制所有功能 完全没有压力的脉动 只有两个进口阀，没有出口阀，可靠性极高
精确的溶剂配比
溶剂混合在柱塞腔内完成 精确的先进、先出流路 低系统体积
色谱泵的操作面板
以510泵为例：
出 口 阀 后 部 有 一 清 洗 孔
滞后体积(系统体积)
即∶梯度混合点到色谱柱 入口的体积 结果是∶实际梯度比设置 的梯度要滞后一段时间
低压混合梯度的设计
先进先出的阀设计
FIFO流路设计 低压梯度的先决条件 保证准确并重现的梯度
出口阀
用普通的球型阀 排气泡方便
滞后体积
固定，不随反压变化 大小合适
梯度滞后：系统体积的影响
低 压 梯
B AC
主 柱 塞 蓄 液 柱 塞
预 压 缩
主 柱 塞 送 液 ( 转 移 蓄 液 柱 塞 并 送 到 系 统 )
+蓄 液 柱 塞 送 液
相 对 速 度
0
观 察 到 的 周 期 重 复 0 . 4 柱 塞 速 度
-
主 柱 塞 吸 液
充 填
蓄 液 柱 塞 吸 液 ( 从 主 柱 塞 转 移 过 来 )
时 间 ( s e c )
正 相 流 动 相 G P C 流 动 相 离 子 交 换 对 离 子 试 剂 的 水 溶 液
717+的面板
H o m e
面板同600相似 在主屏幕下有∶
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Auto Page Stat Page Purge Page
Config Page
717+自动进样器的流路
717+自动进样器的配置
标准管路，不锈钢，用于717+
体积1600mL
PEEK管路，标准体积，P/N=055872
一般用于650，离子色谱，非金属流路
不锈钢管路，低体积，P/N=055886
体积620mL 一般用于616，低扩散，金属流路
PEEK管路，低体积，P/N=055858
好 的 梯 度 滞 后 曲 线
保 留 时 间
保 留 时 间
600系列泵的操作
600系列泵都有两种操作模式
wenku.baidu.com
系统控制器∶PowerLine Controller 梯度控制器∶Gradient Controller
设置方式
按功能键的SetUp
H o m e
用屏幕键 PUMP CONFIG，选
UNIT TYPE
Set Up：设置泵，进样器，检测器 Direct Control：直接控制色谱系统的各部件 Operate Method：运行已编好的色谱方法 Program Method：编色谱方法
序列编每瓶样品用的方法表及进样量
Program Table：建立各种方法表格
梯度表、外部事件表，检测器编程
600系列泵作为梯度控制器
Waters液相色谱仪简介
液相色谱仪的使用及保养
高效液相色谱系统
色 谱 泵 进 样 器
数 据 处 理
检 测 器
色 谱 柱
液相色谱的溶剂输送系统
色 谱 泵
恒 压 泵
恒 流 泵
气 动 放 大 泵 注 射 泵 单 柱 塞 泵 双 柱 塞 泵 隔 膜 泵
并 联 泵 串 联 泵
消除压力脉动 -- 非园齿轮
Auto Page∶ 编程及运行样品方法 Stat Page∶ 中断程序运行急需样品 Purge Page∶ 冲洗样品环并测流动相 Config Page∶ 设置硬件及LC的参数 Diag Page∶ 校正进样器，测试阀，保养
Diag Page
717+的操作
用2010控制
在717+上一般没有键需要动 开机时可做：清洗（PURGE），偶尔需要改IEEE地 址
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屏 幕 键 ∶ 其 功 能 见 屏 幕 的 显 示 功 能 键 ∶ 其 功 能 标 于 键 上
600系列泵作为系统控制器
600系列泵的系统控制∶PowerLine Controller
可作为HPLC的中心，控制色谱泵、自动进样器、检 测器、柱温箱及积分仪等
用于选择和存储泵的操 作参数
色谱泵的排气操作
使用前，应先确认泵头内没有气体，如有气体要 按以下步骤排气：
将排液阀反时针转2-3圈，用10ml注射器抽，直到出液 按以下方法之一将泵的后面放空
将U6K的C阀打开，或717设在PURGE状态 或，将参比阀打开 或，把色谱柱摘下
打开电源开关 开大流速到6-9ml/min 同时用10ml注射器从排液阀注入流动相 直到泵后的流速稳定无气泡为止
Rheodyne 7725i 手动进样器
七孔手动进样器组件 工作反压达到7000psi 可固定体积进样，也可变化体积进样
固定体积进样的特点
需要大的（1-5ml）注射器取样品进样 一般的进样环（loop）大小是10-25微升 ，改变进样体积需要不同的loop，改变 loop比较麻烦 上样量必须大于loop体积的5-10倍，才能 得到好的重现性，总样品量小时受到限制 通过旋转进样器的把柄，直接把样品进到 色谱柱的柱头
可变体积进样
操作同固定体积进样，只是定量依靠微量注射器 不需要更换定量管loop 7725i的优点
旋转操作时不中断流速 可部分充满（可变），也可全部充满(固定)loop 孔角度较宽，改善了操作的容易程度 11个loops从2mL到5ml，进样从1mL到5ml 内部有进样信号线（7725i） 容易使用，可靠，
自动进样器
可以用全自动或半自动的方式进多个样品 一般的设计用Rheodyne阀，气阀驱动 Waters的717+的设计特点
全电子设计，精度极好、可靠性高，最多96个样品 多方法编程，自动标样程序，优 先样品等模式 可单独操作也可外部控制(IEEE) 样品的冷却及加热 - 选件 U6K设计，交叉污染小、进样范 围宽 大屏幕LCD显示，容易使用
改 进 的 控 制 阀 及 新 型 的 泵 密 封 材 料
新型的溶剂输送系统
全新的设计概 念，为高精度 输送流动相。
比例阀 进口阀 主柱塞腔 主压力传感器 蓄液柱塞腔 系统压力传感器 柱塞驱动马达
流 动 相
1
B
A D C
3
主 柱 塞
7
2
蓄 液 柱 塞 4
7 5
2
到 系 统
6
2690工作示意图
排 空
D
度 比例阀
溶剂输送 系统(泵)
阻尼器 混合器
进样器
色谱柱
检测器
滞后(系统)体积
注意∶滞后体积包括进样器、阻尼 器、混合器及其管路
滞后(系统)体积
高 压
溶剂输送 系统(泵)
梯 度
溶剂输送
系统(泵)
进样器
梯度混合器
死体积/谱带展宽体积 (无色谱柱时)
色谱柱
检测器
梯度滞后大小的影响
滞后体积太大会引起梯度变化的延迟
600系列泵
600系列泵是自带微机控制的色谱泵
四元梯度、流速范围宽，大屏幕显示，键盘
操作
数 字 及 方 向 键
屏 幕 显 示 功 能 键
纮 门 的 开 关 ∶ 门 开 后 ， 有 比 例 阀 ， 可 装 色 谱 柱 或 柱 温 箱
机 械 部 分 同 5 1 0 泵
梯度∶低压混合
低压梯度
用单泵产生梯度，泵前混 合 脱气要求高 不易调节梯度的滞后体积 如设计不当，滞后体积会 随反压变化