整体柱电渗泵的流量控制研究论文

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1、整体柱电渗泵的流量控制研究论文【摘要】通过制备丙烯酸酯类整体柱电渗泵，在nL/s～μL/s级流量范围内，考察了操作电压、有机调节剂浓度、盐浓度、pH值等对流量的影响。实验结果表明，在3～17kV范围内，操作电压与流量呈线性关系，线性相关系数达到0.9991；当选择乙腈（0.55～0.8mmol/L浓度范围）与MES缓冲溶液混合作为输运溶液时，电渗泵流量随有机调节剂浓度增加而呈减小趋势，且当盐浓度在0.5～2.0mmol/L范围内逐渐增加时.freelonolithicelectroosmoticp

2、umppackedethacrylate,theinfluencefactorsofappliedvoltage,pHvalue,theconcentrationoforganicmodifierandsaltsolutiononitsfluxmol/L)mixedorpholino)ethanesulfonicacid(MES)pingfluid,thereoticpumpodifierandthefluxmol/L).ThepHvalueinrangof3－9didnotexertsigni

3、ficanteffectonflux.Toacertainextent,itshoethacrylateestermonolithiccolumnissuperiortoODScolumn.Keyoticcolumn;Electroosmoticpump;Flux1引言电渗泵（EOP）是一种新型高压微流泵，自20世纪90年代被提出后得到了较快的发展1～3。它具有连续输液、无脉动、无可动部件、无机械磨损以及避免单向阀和动态密封的微渗漏等特点，解决了机械泵的输液瓶颈问题。电渗泵的主要作用是在微流量（n

4、L/min）范围内输送液体。目前已有一些理论研究报道1,4，其已被应用在流动注射分析(FIA)5、微电设备制冷6、药物输送7、芯片实验室系统8～10及高效液相色谱分离11等领域。电渗泵分为开管电渗泵、填充床电渗泵及整体柱电渗泵等1。其中整体柱电渗泵备受关注。由于多孔整体材料制备简单，其孔的大小和体积以及床层性质，如化学性质、厚度、交联度等很容易被控制，其具有重现性好、易于改性、柱压低以及传质速度快等优点，是制作电渗泵主要单元的理想材料，可以按需要的流动方向、流速和压力制备各种泵装置。同时多孔聚合物

5、整体材料的制备方法可以免除工艺复杂的柱塞的制备过程。Tripp等12制备了氯甲基苯乙烯联乙烯苯整体电渗泵。评价参数如整体材料孔的大小、床层的离子化百分比、交联度以及保证一定流速和压力的驱动电压等结果都被定量化。在50V电压下，整体电渗泵的压力可达0.38MPa，在特定电场中的流速可达0.41mL/min。多孔聚合物整体电渗泵还可以被设计在芯片系统中。该工作与整体毛细管电色谱柱技术有关。微制作玻璃芯片含有充满整体材料的微流通道，既可以用于电色谱，又可以用于芯片为基础的高压电渗泵13。本研究研制的丙

6、烯酸酯类整体柱电渗泵，在实验条件下，泵的流量范围为865.46～8820.64nL/s，流量的RSD小于2%，泵系统稳定性良好。考察了操作电压、有机调节剂浓度、盐浓度、pH值等对流量的影响，与理论值相比较，结果令人满意。2实验部分2.1仪器与试剂高压电源（自行装配）。毛细管（内径75μm，鑫诺光纤色谱有限公司)。甲基丙烯酸丁酯(BMA)、乙叉二甲基丙烯酸酯(EDMA)、3(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯(γMAPS)、2丙烯酰胺2甲基丙磺酸(AMPS)、偶氮二异丁腈(AIBN)、1,4

7、丁二醇和正丙醇（德国Fluka公司)，乙腈（色谱纯），MES［C6H13NO4S·H2O,2(N吗啡啉)乙磺酸］等试剂为分析纯。2.2毛细管整体柱和电渗泵的制备将BMA、EDMA、γMAPS、AMPS、AIBN、1,4丁二醇和正丙醇按一定比例混合，制得长20cm的电渗柱。采用此电渗柱制得电渗泵。电渗泵的结构参见文献3,14。3结果与讨论3.1驱动电压对电渗泵流量的影响以乙腈MES混合液为输运溶液，测得了驱动电压与电渗泵流量之间的关系曲线。重复性实验结果表明，相对标准偏差小于2%。理论研

8、究表明，电流泵的流量Q*与线性速度veof及有效横截面积A有关，毛细管半径为r时，有效横截面积为πr2，故Q*可表示为5：（1）其中，ζ，ε，η和E分别表示毛细管管壁上的Zeta电势，介电常数，流体粘度和毛细管两端的电场强度。由图1可见，流量与电压呈很好的线性关系，线性相关系数＞0.9991。实验结果与理论值吻合很好。表1磷酸盐浓度与电渗泵流量的关系（略）3.2有机调节剂浓度对电渗泵流量的影响由式（1）可以看出，介电常数ε，流动相粘度η均会对电流泵流量产生影响。本实验以乙腈为有机调