專利名稱：多孔芯柱電滲泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及廣泛應(yīng)用于化學(xué)化工、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的流動注射系統(tǒng)載流泵。
荷蘭《分析化學(xué)學(xué)報》(Anal.Chim.Acta)92年268卷第1至6頁、美國《分析化學(xué)》(Anal.Chem.)94年66卷第1792至1798頁以及《塔蘭塔》(Talanta)94年41卷第1903至1910頁報導(dǎo)了電滲泵在流動注射中的應(yīng)用，上述文獻(xiàn)涉及的電滲泵皆為毛細(xì)管電滲泵。由于單根毛細(xì)管的內(nèi)徑為幾十微米，所以毛細(xì)管電滲泵只適用于極小流量(ul/min)的微流動注射系統(tǒng)。但對電滲作用而言，幾十微米內(nèi)徑毛細(xì)管還是偏大，所以這類毛細(xì)管電滲泵的工作壓強小(小于100cm水柱高)，流動穩(wěn)定性差。即使這樣的低壓強，還是在使用較長毛細(xì)管條件下實現(xiàn)的，這就要求使用很高的驅(qū)動電壓(5-30KV)，不僅電源價格高，而且使用不安全。由于毛細(xì)管電滲泵的性能差、價格高、使用不安全，它在流動注射應(yīng)用中存在很大的局限性。目前流動注射系統(tǒng)常用的載流泵是蠕動泵，它是一種機械式載流泵，其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高、流量調(diào)節(jié)范圍小和低轉(zhuǎn)速時流動穩(wěn)定性差。
本實用新型的目的是提供一種多孔芯柱電滲泵，用以克服毛細(xì)管電滲泵和機械式載流泵的上述缺陷。
這種多孔芯柱電滲泵，其特征在于由包括側(cè)面封閉的多孔芯柱、電極、電極腔、微孔隔離器件、氣體儲存室和泵體組成，所述多孔芯柱采用在載流中表面帶電荷的材料制造，置于泵體中央；電極腔位于多孔芯柱兩端，電極置于電極腔內(nèi)，電極腔的內(nèi)外載流之間用親和載流的微孔隔離器件隔離；氣體儲存室位于電極腔上部并與電極腔連通，其頂部設(shè)可密封的蓋或閥門；泵體兩端分別設(shè)有輸入、輸出載流管，載流管上設(shè)有閥門。
所述在載流中表面帶電荷的材料包括玻璃、石英或陶瓷；載流一般是水或水溶液；電極使用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的導(dǎo)電材料制造，一般是鉑絲；所述微孔隔離器件包括微孔濾膜或環(huán)狀玻璃砂芯片；泵體、電及腔、氣體儲存室、載流管和連接部件使用不透載流和氣體的非導(dǎo)電材料，例如玻璃或塑料；氣體儲存室采用透明材料為佳，以便于觀察氣液界面；可以在泵體上設(shè)支架。
本實用新型電滲泵采用能在載流中表面帶電荷的材料制造多孔芯柱，以在孔芯界面的載流中形成反離子，當(dāng)接通直流穩(wěn)壓電源時，電極施加的外加直流電場使含反離子的載流產(chǎn)生電滲，在側(cè)面封閉的多孔芯柱中發(fā)生的電滲作用使載流經(jīng)多孔芯柱端面，由輸入載流管吸入，推向輸出載流管；若關(guān)閉輸出載流閥，切斷電源，多孔芯柱電滲泵停止工作；因電滲作用對溶液電解質(zhì)的選擇和離子強度有一定要求，為保證測定中流量的一致性和重現(xiàn)性，減少電解和電能耗，可采用蒸餾水或去離子水作載流；由于采用微孔隔離器件，減小了電極腔內(nèi)電解產(chǎn)生的微氣泡和電解引起的腔內(nèi)載流化學(xué)性質(zhì)變化對芯柱和腔外載流的影響；氣體儲存室用于收集電滲泵在長時間工作中電解產(chǎn)生的氣體，使電極工作部分一直處于載流中，延長泵的單次連續(xù)使用時間；所述氣體儲存室若采用透明材料，可方便地觀察氣液界面；當(dāng)氣儲室內(nèi)氣體體積達(dá)到一定量時，可通過設(shè)在頂部的上蓋或閥門進行排氣操作；若氣儲室設(shè)置上蓋，可打開上蓋進行補水排氣，還可開蓋更換濾膜；對于氣儲室設(shè)有排氣閥的泵置，則采用電滲排氣法，具體操作在實施例2中介紹；一般開始工作前先進行一次排氣操作。
與現(xiàn)有毛細(xì)管電滲泵相比，由于本實用新型電滲泵采用多孔芯柱，比毛細(xì)管電滲泵擴大了工作流量范固；由于多孔芯柱的孔徑遠(yuǎn)小于毛細(xì)管內(nèi)徑，所以電滲作用更有效，輸出壓強增大，流動穩(wěn)定性大大改善；由于芯柱長度遠(yuǎn)小于毛細(xì)管長度，所以驅(qū)動電壓大為降低。與現(xiàn)有蠕動采和柱塞泵相比，由于本實用新型是電滲式載流泵，免除了步進馬達(dá)和機械驅(qū)動，不僅結(jié)構(gòu)簡單、價格低，且能耗小；一般采用電泳儀作其驅(qū)動電源，一臺電源可驅(qū)動近十臺多孔芯柱電滲泵；本實用新型電滲泵的流量調(diào)節(jié)范圍可達(dá)數(shù)百倍，而機械式載流泵僅數(shù)十倍；由于蠕動泵由數(shù)個滾輪擠壓泵管工作，所以在低轉(zhuǎn)速時，滾輪位置變化引起的載流脈動較大，柱塞泵在高反壓工作時，載流較穩(wěn)定，而在低反壓工作時，載流脈動也較大，本實用新型電滲泵由穩(wěn)定的直流電場產(chǎn)生電滲，所以載流無脈動；蠕動泵調(diào)節(jié)流量的最小步長是1轉(zhuǎn)/分，本實用新型電滲泵是以直流穩(wěn)壓的均勻升降調(diào)節(jié)流量，所以流量可無級變化；柱塞泵只可單向推動載流，蠕動泵也難以雙向工作，本實用新型電滲泵只要改變電壓極性即可改變電滲方向；由于穩(wěn)壓直流電場的使用，使電滲泵驅(qū)動的流動注射系統(tǒng)易于采用場放大效應(yīng)富集待測成分，易于分離樣品基體。
以下結(jié)合
本實用新型的實施例。
實施例1為本實用新型的一種電極腔設(shè)在泵體內(nèi)的多孔芯柱電滲泵。
附圖1為其結(jié)構(gòu)示意圖。多孔芯柱1以上海玻璃儀器一廠生產(chǎn)的直徑34mm、厚3mm的5號玻璃砂芯片，取三片迭合在一起側(cè)面封閉粘接制成。電極腔2采用表面有縫隙12的尼龍注塑制件，內(nèi)壁置孔徑0.45um的微孔濾膜作為微孔隔離器件4，電極腔2內(nèi)放置電極5。氣體儲存室3與其上蓋10之間采用螺紋結(jié)構(gòu)可密封地活動聯(lián)接。電極5采用直徑0.3mm的鉑絲，粘接于上蓋10中心。泵體7分為兩部份，中間以法蘭盤11聯(lián)接，多孔芯柱1和泵體7之間采用壓緊密封式活動連接，以便于多孔芯柱的洗滌、再生和更換。氣儲室3采用聚苯乙烯材料，其上蓋10、泵體7、支架8和電極腔2采用尼龍材料。泵體7兩端設(shè)有輸入載流管9-1和輸出載流管9-2，輸出載流管9-2上設(shè)一個兩位單通閥6。泵體7、電極腔2、氣儲室3和載流管9之間采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)固定。載流采用經(jīng)0.2um濾膜過濾的去離子水。
開泵第一步為排氣步驟。多孔芯柱電滲泵工作前，先在泵體7、電極腔2和氣體儲存室3內(nèi)充滿去離子水，排出氣體，旋緊氣儲室上蓋10；接通直流穩(wěn)壓電源，電滲泵即開始工作；調(diào)節(jié)電源電壓可改變載流流量；變換穩(wěn)壓電源極性，可改變載流流向；關(guān)閉閥門6，斷開電源，多孔芯主電滲泵停止工作。當(dāng)多孔芯柱電滲泵長時間工作，氣儲室3的氣體體積達(dá)一定量時，此時應(yīng)進行排氣操作先切斷電源，再打開上蓋10，補充載流，排出氣體，然后旋緊上蓋10，完成排氣操作。需要更換微孔濾膜4時，可打開上蓋進行更換。
本實施例多孔芯主電滲泵的主要參數(shù)為工作電壓 穩(wěn)壓直流10-500V最大電能耗3W最大輸出壓強不小于1.0bar流量調(diào)節(jié)范圍 20ul/min-3.0ml/min流量變易系數(shù)小于 0.5％不間斷工作時間 不小于 4hr實施例2為本實用新型的一種電極腔設(shè)在泵體外的多孔芯柱電滲泵。
附圖2為其結(jié)構(gòu)示意圖。它與實施例1的主要區(qū)別是將氣儲室3的上蓋10改為閥門，輸入載流管9-1和輸出載流管9-2上分別設(shè)閥門6-1和6-2，多孔芯柱1與泵體7采用固定連接。本實施例中多孔芯柱1，采用5號玻璃粉、石英粉或陶瓷粉壓制成型，經(jīng)高溫爐燒結(jié)成直徑35mm、厚度15mm、平均孔徑2-4um的芯柱，側(cè)面用環(huán)氧樹脂封閉，再粘接于泵體7內(nèi)。兩個電極腔2連同氣體儲存室3分別粘接于泵體7兩邊，兩個氣體儲存室3的頂部分別設(shè)有輸入端氣儲室排氣閥10-1和輸出端氣儲室排氣閥10-2。電極腔2-氣儲室3及其閥門10、泵體7和載流管9及其閥門6均采用玻璃材料。微孔隔離器件4為環(huán)狀玻璃砂芯片，采用實施例1中的5號玻璃砂芯片加工制成，其一面粘接在泵體7上與載流管9連通處的載流通道周圍，另一面與載流管9粘接。電極5采用直徑0.3mm鉑絲，繞在載流管9外。輸入、輸出載流管9-1、9-2上分別設(shè)有閥門6-1和6-2。粘接劑采用環(huán)氧樹脂。載流為經(jīng)0.2um濾膜過濾的去離子水。
實施例2的操作步驟與實施例1相同。開始工作前，先進行一次排氣操作。本實施例為氣儲室設(shè)有排氣閥的電滲泵，采用電滲排氣法，其操作為在電源斷開的狀態(tài)下，將輸入、輸出載流管9-1、9-2接載流；將閥門6-2關(guān)閉，閥門10-2打開，閥門6-1打開，閥門10-1關(guān)閉；接通電源使正向供電，可排出輸出端氣儲室的氣體；將上述閥門的通斷位置反置，電源反向供電，可排出輸入端氣儲室的氣體。
本實施例多孔芯柱電滲泵的主要參數(shù)為工作電壓穩(wěn)壓直流10--500V最大電能耗5W最大輸出壓強不小于1.5bar流量調(diào)節(jié)范圍 20ul/min--10ml/min流量變易系數(shù)小于 0.5％不間斷工作時間 不小于 8hr
權(quán)利要求1.一種多孔芯柱電滲泵，其特征在于由包括側(cè)面封閉的多孔芯柱、電極、電極腔、微孔隔離器件、氣體儲存室和泵體組成，所述多孔芯柱采用在載流中表面帶電荷的材料制造，置于泵體中央；電極腔位于多孔芯柱兩端，電極置于電極腔內(nèi)，電極腔的內(nèi)外載流之間用親和載流的微孔隔離器件隔離；氣體儲存室位于電極腔上部并與電極腔連通，其頂部設(shè)可密封的蓋或閥門；泵體兩端分別設(shè)有輸入、輸出載流管，載流管上設(shè)有閥門。
專利摘要本實用新型多孔芯柱電滲泵是一種流動注射系統(tǒng)的載流泵,由包括置于泵體中部的側(cè)面封閉的多孔芯柱、芯柱兩端的電極腔、腔內(nèi)的電極、電極腔內(nèi)外載流間的微孔隔離器件和腔上部的氣體儲存室組成;多孔芯柱由在載流中表面帶電荷的材料制造;界面載流中的反離子在外電場作用下,與載流一起產(chǎn)生電滲;它結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動電壓低、能耗低,在流量的穩(wěn)定性、變化均勻性、調(diào)節(jié)范圍方面優(yōu)于蠕動泵;在輸出壓強和流量調(diào)節(jié)范圍方面優(yōu)于毛細(xì)管電滲泵。
文檔編號B01D61/42GK2286429SQ9721212
公開日1998年7月22日 申請日期1997年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月4日
發(fā)明者何友昭, 淦五二 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)