Pompes binaires et quaternaires : Comment un gradient est-il créé ?

Comment un dégradé est-il créé ?

Tout chromatographe liquide (CL) est un amalgame d'un certain nombre de composants qui fournit au scientifique une monographie de l'échantillon qu'il analyse. Traditionnellement, un système LC se compose d'une pompe, d'un injecteur, d'un réchauffeur de colonne, d'un détecteur et, plus couramment encore de nos jours, d'un spectromètre de masse (MS) ou d'un détecteur de masse. Dans mon dernier billet de blog, j'ai abordé les différences entre les détecteurs optiques et les détecteurs de masse courants et leurs utilisations.

J'aimerais parler des pompes et de certaines nuances de conception qui peuvent avoir une incidence sur la façon dont vous gérez votre LC.

Une brève leçon d'histoire

Les méthodes LC d'aujourd'hui se présentent sous deux formes différentes : isocratique ou à gradient. À l'origine, toutes les méthodes LC utilisaient des pompes isocratiques, car les premiers détecteurs (indice de réfraction, ou RI) ne pouvaient être utilisés qu'avec un seul solvant. Mais avec l'avènement du détecteur UV, les méthodes de séparation se sont orientées vers des analyses en gradient afin d'améliorer la forme des pics et de réduire le temps d'analyse des échantillons. Ainsi, lorsqu'un scientifique développe une méthode moderne de LC à gradient, l'un des deux styles de pompes sera utilisé pour l'analyse : binaire ou quaternaire.

Avant de nous plonger dans l'explication de chaque type de pompe, voici quelques faits amusants. Le mot isocratique a pour origine le grec suivant :

La répartition latine pour le binaire et le quaternaire est la suivante :

Principes d'une pompe binaire

Dans une pompe binaire, on ne peut mettre en commun que deux solvants à la fois pour créer un gradient. Pour ce faire, on dispose de deux pompes indépendantes, chaque pompe fournissant un débit pour un solvant spécifique. Les solvants sont ensuite combinés dans une chambre de mélange située après les pompes. Cela crée un environnement de dosage à haute pression car les solvants sont déjà sous pression avant d'atteindre le point de mélange où se produit le mélange.

Par exemple, disons que nous avons une méthode qui utilise le solvant A et le solvant B dans un rapport de 70:30. Si notre débit est de 1.0 mL/min, les pompes délivreront 0.70 mL/min pour le solvant A et 0.30 mL/min pour le solvant B. (Figure 1)

Les principes d'une pompe quaternaire

Une pompe quaternaire possède une seule pompe, qui est utilisée pour délivrer la phase mobile au système. Le gradient est créé par un dispositif appelé valve de dosage. La valve de dosage délivre le gradient en ouvrant une "valve" (je parie que cette révélation vous a sidéré) et délivre un "paquet" de solvant à la tête de pompe. Une fois les paquets de solvants acheminés vers la pompe, le plongeur aspire le solvant dans la ou les têtes de pompe et crée un environnement turbulent où la phase mobile se mélange.

Comme la phase mobile n'est pas sous pression au point où la vanne de dosage introduit les paquets de solvant, les pompes quaternaires sont généralement considérées comme des pompes de dosage à basse pression. Certains systèmes ajoutent une chambre de mélange après la pompe, afin d'améliorer l'homogénéisation de la phase mobile avant de délivrer le mélange de gradient à la colonne.

À titre d'exemple, disons qu'un scientifique souhaite appliquer une méthode qui utilise les solvants A, B, C et D dans un rapport de 25:25:25:25. La valve de dosage ouvrira la valve de chaque solvant pour délivrer un paquet de solvant de taille équivalente aux têtes de pompe. (Figure 2)

Conclusion

Les dégradés peuvent être créés et délivrés de différentes manières. La première observation évidente est que le système de pompage quaternaire offre une certaine flexibilité en permettant au scientifique d'utiliser et de mélanger jusqu'à quatre (4) solvants différents en même temps. En revanche, un système binaire est limité à deux (2) solvants différents en même temps. Cependant, il y a plus que cette simple évaluation.

Technologies de l'eau :

• Systèmes de chromatographie binaire, y compris HPLC, UPLC et microflow LC
• Systèmes de chromatographie quaternaire, y compris HPLC, UHPLC et UPLC.
• Gestion isocratique des solvants pour les polymères