Pompes binaires ou quaternaires : Mélange à haute pression et mélange à basse pression

Bienvenue dans le nouvel épisode de ma série sur les pompes binaires et quaternaires pour la chromatographie liquide !

Dans mon précédent article, j'ai abordé la façon dont les dégradés sont créés ainsi que l'importance de la précision et de l'exactitude de votre dégradé. Aujourd'hui, je vais parler de ce qui se passe après tout cela - plus précisément, du mélange.

Une fois que la pompe de l'instrument chromatographique ou la vanne de dosage a délivré un gradient, le système doit ensuite mélanger les solvants pour s'assurer qu'une solution homogène est délivrée à la colonne. Les pompes se divisent actuellement en deux catégories : Le mélange à haute pression (traditionnellement les pompes binaires) et le mélange à basse pression (traditionnellement les pompes quaternaires).

Quelle est la différence entre ces deux modes de mixage et quelle importance cela a-t-il ?

Vous pouvez demander à 100 utilisateurs de LC différents et vous obtiendrez 100 réponses différentes. Il s'agit d'un débat éternel qui se poursuivra probablement à l'infini, comme celui de savoir quel film est le meilleur : Star Trek ou Star Wars (évidemment, nous savons lequel est le meilleur - c'est Star... oh attends, je ne suis pas censé mettre mes opinions personnelles dans le blog Waters !) Cependant, je peux au moins vous donner des informations sur le fonctionnement de chacun d'entre eux, et vous pouvez décider si vous êtes pour le mélange à haute pression (HPM) ou pour le mélange à basse pression (LPM).

Impact du type de mélange

L'impact le plus important de ces deux modes de mélange sur la chromatographie concerne le volume du système, également appelé volume de séjour. Dwell volume (ou volume du système) est mesuré entre le moment où la phase mobile commence à se mélanger et celui où elle atteint la colonne. Plus ce volume est grand, plus il faut de temps pour que les nouvelles conditions de la phase mobile arrivent à la colonne.

Mélange à haute pression (HPM)

Dans le cas d'un système HPM (typiquement binary pumps), le point de mélange se situe au niveau de la chambre de mélange, qui est située après les pompes. Cela se caractérise par un volume de séjour plus faible pour le système, car le volume mesuré va du mélangeur à la tête de la colonne (figure 1). Cette caractéristique de volume de séjour plus faible permet à un système LC binaire de fournir des changements de gradient beaucoup plus rapidement à la colonne, ce qui permet un rééquilibrage plus rapide entre les échantillons.

Mélange à basse pression (LPM)

Dans le cas d'un système LPM (typiquement quaternary pumps), le point où le mélange de la phase mobile commence se situe juste après les vannes de dosage. Ainsi, lorsque l'on tient compte du volume de séjour dans un système LPM, tous ces volumes doivent être pris en considération :

• Le volume entre les vannes et la tête de pompe
• Le volume des têtes de pompe
• Le volume entre les têtes de pompe et la colonne
• Boucles d'injection ou de maintien supplémentaires
• Tout mélangeur supplémentaire ajouté pour faciliter la poursuite du mélange.

Cela conduit à un volume de séjour plus important pour un système LPM, ce qui peut entraîner un temps plus long pour que les conditions de rééquilibrage atteignent une colonne après chaque échantillon (figure 2). Un autre problème lié au volume de séjour supplémentaire dans un système LPM est que ce volume peut créer une quantité supplémentaire de maintien isocratique s'il n'est pas pris en compte lors d'un transfert de méthode. Heureusement, il existe de nombreux outils pour aider les scientifiques à prendre en compte le volume de séjour lorsqu'ils transfèrent des méthodes.

Est-ce que j'ai le choix ?

La réponse à cette question est oui ou non. Vous avez le choix entre un système binaire et un système quaternaire, mais en fin de compte, c'est le système qui définit le mélange que vous obtiendrez :

• Si vous utilisez un système binaire, vous serez dans un environnement de mélange à haute pression, car il n'y a aucun moyen réel de créer un système de mélange à basse pression en utilisant une pompe binaire.
• Avec un système quaternaire, vous serez soit dans un environnement de mélange pur à basse pression, soit dans un environnement hybride qui fait du mélange à basse pression, mais qui ajoutera un mélangeur après les pompes pour faciliter une meilleure homogénéisation du gradient.

Dans le prochain billet (chapitre 4), j'expliquerai comment vous pouvez décider quelle pompe vous convient le mieux.

Chapitres de cette série sur le fonctionnement du système LC :

1. Formation de gradients
2. Précision du gradient par rapport à la précision du gradient
3. Mélange à haute pression et mélange à basse pression
4. Comment décider quelle pompe vous convient le mieux

Technologies de l'eau :

• Binary chromatography systemsy compris HPLC, UPLC et microflow LC
• Quaternary chromatography systemsy compris HPLC, UHPLC et UPLC.
• Isocratic solvent management pour les polymères