到底二元泵好呢，还是四元泵好？ – 色谱学堂

一般来说，

不太了解液相的人会认为，

四元泵(Quaternary Pump)肯定比二元泵(Binary Pump)好啊，

因为四元泵可以同时走四个通道的流动相，

二元泵只能走两个。

这种理解不算全错，

但是光从”4>2”的纯数字的角度比较，

肯定是不能客观反映两种泵孰优孰劣的。

但在更深一步了解两种泵的原理结构以后，

我们一般更倾向于认为二元泵要优于四元泵，

原因是二元泵是基于高压混合的方式，

在流动相混合的时候更不容易产生气泡，压力更稳定。

如下图：

泵A(Pump Head A)和泵B(Pump HeaB)出来的流动相

在混合器(Mixing Chamber)里面混合的时候，

都是处于高压状态，

这时候，流动相对气体溶解度较高，

气体不容易从流动相中析出成气泡，

导致压力波动，流速不准，基线波动等种种问题。

而四元泵的混合，

是采取在泵前用比例阀(Gradient Proportion Valve)来混合的方式,

混合时流动相处于常压的状态，

这时候，流动相对气体的溶解度较低，

如果流动相中溶解的气体比较多的话，

在混合时就可能有小气泡形成，

导致压力波动等种种问题。

气泡永远是液相色谱的天敌。

所以说，四元泵一定要配脱气机，

先对流动相进行在线脱气，

才能用比例阀进行混合，

要不然很容易产生气泡。

而二元泵可以不用配脱气机就能在线混合，

运行梯度方法。

二元泵优于四元泵可不单单局限于高压混合的方式，

下面我们一起看看二元泵到底还”好在哪里”？

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从上面的介绍可以看到，

两种泵的混合方式是完全不一样的。

二元泵相当的直观，

通过分别控制两个泵的流速，就能够准确控制两种流动相的比例。

比如在1ml/min的流速下，

要达到A:B两种流动相70/30的混合比例，

那就设置A泵流速0.7ml/min，B泵流速0.3ml/min就可以了。

当然这些都是系统和软件自动完成的。

只要做到泵流速准确，比例就能准确。

而四元泵通过比例阀来控制混合比例，

那比例阀又是如何工作的呢？

这可能知道的人就不多了。

一般来说，

比例阀是通过控制入口通道分别打开时间的长短来控制混合比例的。

举个例子可能更容易理解，

仍然是A:B两种流动相70/30的混合比例。

为了达到这个效果，B、C、D三个通道都关闭，A通道打开7ms，

这时候进入系统的都是A；

然后，A、C、D关闭，B通道打开3ms，

这时候进入系统的都是B。

这样就得到了70/30的流动相的比例。

大家能感觉出来，

进入系统的流动相其实是一段A、一段B这样的。

如果是四种流动相同时混合，出来的效果可能就是下面这个样子。

这种通过时间控制的方式，

在某个流动相比例比较低的时候，相对可能产生的误差会比较大。

•

二元泵流动相混合后，

经过混合器(Mixing Chamber)、压力传感器(Pressure sensor)、

阻尼器(Damper),冲洗阀(Purge Valve),

然后进入进样器。

反观四元泵，

流动相混合后要经过整个泵头

(包括主动入口阀、两个泵腔、出口阀、管路等等)

才能到达进样器。

(关于泵的具体构造，我们日后再聊)。

一般来说，我们把流动相从混合开始，

最后到达柱头这段体积叫延迟体积(delay volume)。

流动相梯度的变化要到色谱柱头，

才能够对分离产生影响，

所以有一定的延迟。延迟体积越大，

梯度的变化到达柱头的时间越长，

直接导致分析时间越长。

关于延迟体积，

我们以后会专门来一篇文章具体解释和分析。

但现在我们可以看到，

二元泵的设计，先天地决定了，其延迟体积远小于四元泵。

这就决定了在色谱分析时间要求很短的梯度方法中，

比如各种小粒径的色谱柱的快速分析方法，都采用二元泵。

不同品牌、类型的液相之间的延迟体积差异，

是方法转移后出现结果跟以前不一样了的最大的原因之一。

关于这一点，请关注我们的关于方法转移的后续文章。

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由于四元泵采取的用时间控制比例的混合方式，

直接导致不同流动相是一段一段地进入后面的进样器、色谱柱，甚至是检测器。

假设仍然是A/B混合，

如果在检测波长254nm下面，A/B都是没有任何吸收的，

就算A/B没有混合地特别均匀，基线仍然是平稳的。

但是，如果检测波长低到210nm，

这时候A有了一点点吸收，B仍然没有吸收，或者A/B流动相吸收不一样。

这样一段A、一段B的流动相经过流通池，基线肯定也是上下波动的。

当然，四元泵也可以像二元泵后面在泵后面加上一个混合器，

但是本来就比较大的延迟体积，将变得更加不可忍受。

二元泵的混合方式决定了流动相的均匀程度要优于四元泵，

在低波长检测的一些方法的时候，

这种优势会直接导致基线稳定性要由于四元泵系统。

•

看了这一大片的论述，

你是否觉得二元泵已经在于四元泵的竞争中完全胜出了呢？

事情总不是这么想当然，反而四元泵使用地更加普遍。

四元泵的相对优势，主要有几点：

1．  便宜啊。四元泵只需要一个泵头就能运行梯度条件，

注定成本和定价都由于二元泵。

在运行方法条件不是很苛刻的时候，

四元泵能达到跟二元泵一样的分析效果，

而价格可能要便宜30%以上。

2．  还是便宜啊。后期的维修保养成本便宜，

两个泵头的二元泵，基本单向阀、密封圈等等数量直接翻倍，

故障率和维修成本肯定高于四元泵。

3．  方便啊。

因为相对便宜，所以市场保养量大，

导致N多的标准方法都是在四元泵系统下开发的，

很多方法拿下来就能直接用。

如果你用二元泵，

不好意思，有时候方法转移起来可能会碰到一些问题。

4．  回到最初我们讲的，毕竟四还是大于二的。

在偶尔碰到一些要求三相混合的分(qi)析(pa)方法，

二元泵就直接悲剧了。

说简单点，冲柱子都不用换瓶子。

所以，下次碰到别人问你这个问题的时候，

你该知道如何专业地回答了吧。

当然，如果你不想像我一样浪费这么多口水，

那就说:“咳，都差不多吧，用啥不是用啊，你说是吧，哥……”

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