CN109655573A - 快速启动离子色谱系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于抑制离子跨离子交换屏障的易位的系统和方法，所述系统和方法包含洗脱液生成器，所述洗脱液生成器具有：具有第一电极的离子源贮存器；具有第二电极的洗脱液生成室；安置在其间的离子交换屏障；以及用于反转跨所述第一电极和所述第二电极施加的电压或电流的所述极性的装置。跨所述电极施加的第一极性电压或电流生成电场，所述电场促进来自所述贮存器的洗脱液反离子跨所述屏障的易位，其中所述反离子与所述室中电解地生成的洗脱液离子结合。通过反转跨所述电极的所述电压或电流的所述极性，所产生的电场抑制反离子跨所述屏障从所述贮存器易位到所述室中。反向电压或电流偏置降低了静止室中的反离子浓度，以防止在启动期间耗尽离子抑制器容量。

Description

快速启动离子色谱系统和方法
相关申请的交叉引用
不适用。
技术领域
本公开总体上涉及用于抑制洗脱液和/或离子跨离子交换屏障的易位，特别是在洗脱液生成装置中用于生成高纯度的酸或碱，特别是用于用作色谱洗脱液的系统和方法，并且涉及使用所述设备的方法。
背景技术
在液相色谱系统中，含有许多待分离组分的样品被引导通过色谱分离器，如通常安置在柱或盒中的离子交换树脂床。借助于洗脱液，如离子溶液，通过洗脱从床中分离样品组分。一种有效的液相色谱形式称为离子色谱法。在此技术中，样品溶液中待检测的离子分析物与分离器结合，使用通常含有酸或碱的洗脱液洗涤、洗脱，导向抑制器，并且通常通过电导检测器检测。在抑制器中，电解质洗脱液的电导率被抑制而不是分离的离子分析物的电导率，因此后者可以通过电导率检测器检测。此技术详细描述于美国专利号4,999,098、6,077,434和6,328,885中，所述专利中的每一个专利的全部内容通过具体引用并入本文。
用于离子色谱的洗脱液可以用洗脱液生成器生成，所述洗脱液生成器可以生成预定浓度的高纯度洗脱液。可以将受控的和精确量的电流施加到电解水以生成氢氧化物和水合氢离子。洗脱液生成是可期望的，因为它避免了从浓酸和浓碱中手工制备洗脱液的需要。通常，洗脱液的手工制备既是劳动密集型的，也涉及使用危险化学品。可以配置洗脱液生成器，使得唯一使用者添加的试剂是去离子水，所述去离子水被泵送到洗脱液生成盒中。此外，由于仪表泵密封件和活塞仅与去离子水接触而不是酸和碱，所述酸和碱可以沉淀并从溶液中析出，因此泵的整体维护显著减少。还值得注意的是，由于洗脱液生成器在用于离子色谱系统之前立即产生洗脱液，因此这降低了来自环境空气中的如二氧化碳等污染物污染洗脱液的可能性。美国专利号6,225,129中描述了洗脱液生成器的实例，所述专利的全部内容通过具体引用并入本文。这种技术适用于色谱法，具体地离子色谱法，以及使用酸或碱的其它分析应用，如流动注入分析等。
现有分析物检测系统的一个缺点是在处理(例如，注入)用于识别和/或量化的分析物离子之前，洗脱液生成器(例如离子交换色谱系统的部件)和相关系统在某些情况下可能需要大量的启动和/或平衡时间。这种启动和/或平衡时间导致分析人员的时间的低效使用。因此，提供用于减少洗脱液生成器和相关系统的启动和/或平衡时间的系统和方法将是有益的，使得分析人员可以每天处理更多样品。
发明内容
概述和技术问题
洗脱液生成系统包含具有含有离子源的离子源贮存器的洗脱液生成盒(例如，流体离子源或溶液)。离子源和/或贮存器含有洗脱液反离子，通常在高浓度下(例如，典型地约2N到4N)。洗脱液生成盒还包含洗脱液生成室以及安置在离子源贮存器与洗脱液生成室之间的至少离子交换屏障。离子交换屏障可以基本上防止液体流动，并且通常允许一种离子类型(即，正或负，但不是两者)通过离子交换屏障，同时提供允许洗脱液反离子从源贮存器传输到生成室的离子传输桥。因此，洗脱液生成室通过离子交换屏障与离子源贮存器隔离或流体分离。系统还包含源电极和生成器电极，所述源电极与安置在离子源贮存器中的离子源物理和/或电连通，所述生成器电极与洗脱液生成室和/或安置在其中的液体(例如，水，如去离子水)物理和/或电连通。在一些实施例中，一个或多个电极可以由穿孔的铂制成。
例如，在阳离子氢氧化物洗脱液生成的操作期间，液体流流过洗脱液生成室，以便与生成器电极连通。离子源贮存器可以含有高浓度氢氧化物溶液，如KOH、NaOH、LiOH等。响应于跨电极施加的具有第一极性的电压(或电极之间的第一方向上的电流或电荷流)，生成器电极可以通过水分解反应在洗脱液生成室中产生洗脱液离子(例如OH-)。类似地，源电极可以响应于第一极性电压(或第一方向电流或电荷流)通过水分解反应在离子源贮存器中产生水合氢(即H3O+)或H+。产生的水合氢与贮存器中存在的氢氧化物反应产生水。这产生过量电荷，因为现在相对于阴离子存在过量的阳离子，这导致过量阳离子的喷射。因此，离子源贮存器与洗脱液生成室之间电场的产生驱动(或促进)从源贮存器、跨膜并进入生成室的洗脱液反离子(例如，K+、Na+、Li+等)的传输，其中反离子与产生的洗脱液离子(例如OH-)结合形成洗脱液(例如，KOH、NaOH、LiOH等)。生成的洗脱液由流流动带出盒，通过一个或多个进一步处理部件(例如，捕集柱，如连续再生的捕获柱(CR-TC)，脱气装置，背压控制元件，如，线圈、注入器、保护柱等)，并最终进入分析色谱柱以对保留的兴趣分析物分子进行洗脱。
然而，在停机时间期间，当系统在被动或关闭模式或关闭时，流量流和外部施加的电压(或电流)都不可操作。值得注意的是，停机时间模式表示其中离子色谱系统在分析人员的工作班次结束时掉电或者没有计划在延长的时间段(例如，周末)内分析额外的样品的时间段。在这种停机时间模式下，不会泵送去离子水通过洗脱液生成室。申请人认为，许多分析实验室较喜欢在不分析样品时使离子色谱系统掉电以降低电力成本。在实施例中，使离子色谱系统掉电可以包含不向泵、抑制器和检测器施加电力。在这种停机时间期间，离子交换膜可以允许离子源贮存器中的洗脱液被动地从贮存器扩散到生成室中(例如，由于浓度差，以被动的扩散速率朝平衡扩散)。洗脱液可以具有一对离子(例如，K+OH-)，所述一对离子具有净中性电荷并且可以基于浓度梯度缓慢地扩散通过离子交换膜。
在没有流体流过生成室的延长的时间段(例如，小时、天、周等)内，静止室中离子的浓度可以是或变得基本上类似于贮存器中离子的浓度。例如，在一些系统(或盒)中，贮存器到室的体积比足够大以使静止室(或静止液体，如安置在其中的去离子水)中的离子浓度达到约2N到4N。不受任何理论束缚，一旦源贮存器和生成室两者中的浓度相等，被动扩散就停止。在其中生成室中的液体静止的较长时间段内，被动扩散可以使来自离子源室的离子的大量泄漏。与被动扩散相反，并且不受任何理论束缚，第一电极与第二电极之间生成的电场可以使一个电荷的离子主动地通过离子交换膜传输，并且在一些情况下以比被动扩散更快的速率传输。被动扩散的效果通常随着流速的降低和当生成室中的液体静止时增加。
在通过建立流量重启系统时，浓缩离子塞(或段塞)-即具有高离子浓度的静止液体-流出生成室和/或盒并通过一个或多个进一步处理部件和/或色谱柱。通过系统的高浓度塞的转移使离子色谱仪出现多个问题。例如，在系统可以以最佳水平操作以处理(例如，注入的)分析物离子以进行识别和/或量化之前，必须从系统管道部件(例如，管线、阀门等)扫除或冲洗大浓度梯度。扫除或冲洗系统的管道部件可能是耗时的并且需要操作人员或使用者的额外监测。当系统的流速低时，问题更严重。可替代地，或另外，柱可能需要额外的平衡时间以达到稳定的低基线读数和/或柱平衡可能以其它方式受到影响。可替代地，或另外，离子抑制器的容量(在洗脱液生成器的下游)可以通过高离子浓度塞耗尽，需要额外的时间用于抑制器的再生。总体而言，高浓度塞的影响包含在分析物离子处理期间最佳色谱操作需要的增加的系统平衡时间。这额外的时间转化成额外的劳动力和操作成本。
技术问题的解决方案
本公开通过在洗脱液生成器静止时间期间提供被动的洗脱液和/或离子扩散的解决方案来解决前述问题中的一个或多个问题，此时在电极之间没有外部施加的电流或电压。一些实施例可以包含用于抑制洗脱液生成室中物种离子的累积的系统和方法。特别地，本公开通过在停机时间或停机时间内或一种或多种空闲系统模式期间在洗脱液生成器(EG)部件(或盒)上或跨洗脱液生成器(EG)部件(或盒)施加反向偏置电压(或电流)来解决离子色谱(IC)系统(例如，离子交换色谱系统)中延长的启动和/或平衡时间的问题。反向电压偏置(或电流)生成电场，所述电场抑制洗脱液(例如，KOH)和/或洗脱液反离子(例如K+)跨离子交换膜从源贮存器到生成室的易位，优选地由此至少部分地抑制生成室中洗脱液反离子和/或洗脱液的累积。
在本公开的至少一个实施例中，抑制洗脱液和/或洗脱液反离子的易位和/或累积的方法包括跨第一电极和第二电极施加电压，所述电压具有第二(或反向)极性，所述第一电极和第二电极分别安置在离子交换膜的第一侧和第二侧上，具有所述第二极性的所述施加的电压在所述离子交换膜的所述第二侧处电解地生成水合氢离子，所述第一电极与第二电极之间生成的所述电场抑制所述洗脱液和/或洗脱液反离子通过(或跨)所述离子交换膜从所述第一侧到所述第二侧的易位，优选地由此抑制洗脱液和/或洗脱液反离子在所述第二侧处的累积。
在这种反向偏置模式中，洗脱液生成器电极形成离子(来自水分解反应的水合氢或氢氧化物)，所述离子可以朝贮存器电极迁移(例如，由于跨膜的电势差和/或静电吸引)。在实施例中，阳离子氢氧化物可以被动地从电解质贮存器扩散到生成室，并且氢氧化物可以被生成室中电解地生成的水合氢离子中和。此外，可以将钾和/或水合氢离子从生成室驱动到电解质贮存器。
如本领域中已知的，系统还可以通过跨第一电极和第二电极施加电压在有源(或标准)模式下运行，所述电压具有第一极性，使得电解地生成的洗脱液可以用于含有分析物的样品的色谱分析。第一极性电压可以生成电场，所述电场促进洗脱液反离子跨离子交换膜从第一侧到第二侧的易位。一些实施例可以包含选择性地将电压的极性从第一极性反转到第二极性，选择性地将电压的极性从第二极性反转到第一极性。
某些实施例可以包含用于抑制离子跨离子交换膜的易位和/或累积的系统。所述系统可以包含与安置在离子源贮存器中的离子源电连通的第一电极，与洗脱液生成室电连通的第二电极，安置在离子源贮存器与洗脱液生成室之间的离子交换膜，以及用于反转跨第一电极和第二电极的电压的极性的装置。如去离子水等水性流体可以安置在洗脱液生成室中或流过洗脱液生成室，使得当跨具有第一极性的第一电极和第二电极施加电压时，随后生成的电场抑制洗脱液反离子跨离子交换膜易位进入到液体中。
在一些实施例中，可以施加反向偏置电势以在存储、停机时间或非操作时间期间减少洗脱液反离子跨离子交换膜，从贮存器到生成室的易位。离子传输抑制可以防止或抑制从静止生成室中的离子源贮存器形成高浓度的离子塞。因此，启动和/或平衡时间不需要包含大量额外的冲洗、扫除或抑制器再生时间(在分析物离子的注入之前)。净效应是系统的较快启动时间，没有与高浓度塞相关联的问题。
某些实施例包含确定最佳反向偏置模式电压或电流以实现减少的启动时间的方法。所述方法可以包含使水性流体或液体(例如，去离子水)通过(例如，泵送)生成室，同时在反向偏置模式下施加电压或电流并监测来自生成室的输出(例如，使用电导检测器)。在一些实施例中，调节或优化电压或电流，直到从泵送出生成室的液体获得或观察到最低可能的电导率值。不受任何理论束缚，在最低电导率值处，从贮存器到洗脱液生成室的离子的传输在最小值处(或最小)。如本文描述的，与最低电导率相关联的电压或电流值可以用于一种或多种存储方法中。以一个或多个最小电导率电压或电流值立即或几天内(如系统上指示的)存储的盒在恢复系统的正常操作时可以表现出优异的性能和/或快速启动和/或平衡时间。例如，相对于现有系统和方法，可以在系统启动后立即或在显著缩短的平衡期内注入分析物离子。启动与分析物离子注入之间缩短的时间可以小于典型的平衡时间。
本公开额外的特征和优势将在下面的说明书中阐述，且部分地在说明书中将是明显的，或可以通过本公开的实践被了解。本公开的特征和优势可以借助于附上的权利要求中特别指出的器械和组合实现和获得。本公开的这些和其它特征将从以下描述和所附权利要求书变得更为充分地明显，或者可以通过本公开的实践如下文阐述的来了解。
附图说明
为了描述可以获得本发明的上述以及其它优点和特征的方式，或者为了进一步阐明本公开的上述和其它优点和特征，对以上简要描述的本公开的更具体描述将通过参考附图中所展示的特定实施方式和/或其实施例呈现。
此外，将容易理解的是，如本文附图中一般描述和示出的说明性实施例的部件可以以各种不同的配置来布置和设计，并且一些附图内的部件可以与其它附图中示出的特征和部件互换，或者可以对其它附图中示出的特征和部件进行补充。因此，应理解的是，附图仅描绘了本公开的典型实施方式和/或实施例，并且因此不应被认为是限制其范围，通过使用附图将更具体和详细地描述并解释实施例，在附图中：
图1示出了适用于与本公开的实施例一起使用的一般色谱系统；
图2A根据本公开的实施例示出了洗脱液生成系统或模块；
图2B根据本公开的另一个实施例示出了洗脱液生成系统或模块；
图3A根据本公开的实施例示出了用于洗脱液生成系统或模块的示意流程图；
图3B根据本公开的另一个实施例示出了用于洗脱液生成系统或模块的示意流程图；
图3C根据本公开的然而另一个实施例示出了用于洗脱液生成系统或模块的示意流程图；
图4示出了标准洗脱液生成器的示例性性能；
图5根据本公开的实施例示出了洗脱液生成系统的示例性性能；
图6根据本公开的另一个实施例示出了洗脱液生成系统的示例性性能；
图7根据本公开的然而另一个实施例示出了洗脱液生成系统的示例性性能；以及
图8根据本公开的仍然另一个实施例示出了洗脱液生成系统的示例性性能。
具体实施方式
在详细描述本公开之前，应理解，本公开不限于特别示例的系统、方法、设备、组件、产品、过程和/或套件的具体参数，当然，所述具体参数可能变化。还应理解，本文使用的术语的大部分，如果不是全部，仅用于描述本公开的特定实施例的目的，并不一定旨在以任何特定的方式限制公开的范围。因此，尽管将参考具体的配置、实施例和/或其实施方式来详细描述本公开，但是描述仅仅是说明性的，而不应被解释为限制所要求保护的发明的范围。
除非另外定义，否则在此使用的所有技术术语和科学术语都具有与本披露所属领域的普通技术人员通常所理解相同的含义。虽然在本公开的实践中可以使用与本文所描述的相似或等效的多种方法和材料，但是本文中仅描述了某些示例性材料和方法。
可以参考本质上是示例性的一个或多个实施例或实施方式来说明本公开的各种方面，包含系统、方法和/或产品。如本文中使用的，术语“实施例”和“实施方式”是指“用作实例、例子或展示”，并且不一定应被解释为与本文中所公开的其它方面相比是优选的或有利的。此外，对本公开或发明的“实施方式”的提及包含对其一个或多个实施例的具体提及且反之亦然，且所述提及旨在提供说明性实例而不限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书而非其说明书指示。
如本申请通篇所使用，词语“可以”和“可能”以许可意义(即，意味着有可能)而不是强制意义(即，意味着必须)使用。此外，术语“包含(including)”、“具有(having)”、“涉及(involving)”、“含有(containing)”、“特征在于(characterized by)”以及其变体(例如“包含(includes)”、“具有(has)”、以及“涉及(involves)”、“含有(contains)”等)以及如本文中，包含权利要求书，使用的类似术语应是包含性和/或开放的，应具有与词语“包括(comprising)”及其变体(例如“包括(comprise和comprises)”)相同的含义，且说明性地不排除额外的、未引用的元件或方法步骤。
除非上下文另外清楚地规定，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用，单数形式“一”和“所述”各自涵盖、包含并具体地公开单数和复数指示物两者。例如，提及“分析物”涵盖并具体地公开一种，以及两种或更多种分析物。
可以通过描述联接、附接、连接和/或结合在一起的部件来示出本公开的多个方面。如本文中使用的，术语“联接”、“附接”、“连接”和/或“结合”被用来指示两个部件之间的直接关联，或者在适当情况下通过介入的或中间的部件彼此间接的关联。相比之下，当部件被称为是“直接联接”、“直接附接”、“直接连接”和/或“直接结合”到另一个部件上时，不存在或不涵盖介入元件。因此，如本文中使用的，术语“连接”、“连接的”等不一定暗示这两个或更多个元件之间为直接接触。此外，联接、附接、连接和/或结合在一起的部件不一定(可逆地或永久地)彼此固定。例如，联接、附接、连接和/或结合可以包括在一些实施方式中将部件放置、定位和/或安置在一起或以其它方式相邻。
如本文所用，方向和/或任意术语，如“顶部”、“底部”、“前面”、“后面”、“后部”、“左侧”、“右侧”、“向上”、“向下”、“上方”、“下方”、“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“内面”、“外面”、“近端”、“远端”等可以仅用于指示相对方向和/或定向，并且可以不以其它方式旨在限制本公开的范围，包含说明书、发明和/或权利要求。
还将了解，在公开或引用两个或多个值或值的范围(例如，小于、大于、至少和/或达到某个值、和/或在两个引用值之间)时，落入所公开的值或值的范围内的任何具体的值或值的范围在本文中同样地具体公开和涵盖。因此，小于或等于约10个单位或在0个单位与10个单位之间的说明性测量结果(例如，长度、宽度、厚度等)的公开包含以下说明性的具体公开：(i)9个单位、5个单位、1个单位或0个单位与10个单位之间的任何其它值的测量结果，包含0个单位和/或10个单位；和/或(ii)9个单位与1个单位之间、8个单位与2个单位之间、6个单位与4个单位之间和/或0个单位与10个单位之间的值的任何其它范围的测量结果。
1.在本公开中，可以参考一种或多种分析物或分析物分子(感兴趣)描述示例系统、方法和/或设备。应当理解的是，如本文中所使用的，“分析物”可以指其一种或多种化学成分被分析(例如，检测到的、隔离的、分离的、鉴定的，测量的、定量的等)的物质，和/或一种或多种化学成分本身(即是化学分析的主体的化学物质、分析过程中感兴趣的物质或化学成分等)。因此，说明性流体(例如，饮用水)样品可以是和/或构成分析物，所述分析物具有或包括安置或含有在其中的一种或多种兴趣分析物分子。可替代地或另外地，饮用水样品中安置或含有的所述一种或多种兴趣分析物分子同样可以构成一种或多种分析物。因此，在适当的情况下，可以将分析物(即流体样品)引入到色谱构件(例如，浓缩器和/或分析柱)中，所述色谱构件被配置成在一个或多个实施例中保留分析物(即，感兴趣的一种或多种分子)。
2.此外，如本文使用的，“分子”或“感兴趣的分子”包含其它感兴趣的物质，包含但不限于细胞、颗粒、化合物、晶体、聚集体等。例如，在至少一个实施例中，感兴趣的分子可以包括磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、溴酸盐、亚氯酸盐或其它分子化合物，包含酸、烃等。在其它实施例中，感兴趣的分子可以包括(带电的)元素分子，如氟化物、氯化物、溴化物、砷、钡、铬等，以及包含上述同样物质的化合物。因此，对“分子”或“感兴趣的分子”的提及不应解释为限于(单个)分子本身。相反，这种术语应被广义地解释为包含任何物质或事物(例如，可以呈现或包含在液体样品中)。
此外，可以参考一种或多种离子、离子分子、电离分子、带电分子等描述示例系统、方法和/或设备。应当理解，这种术语对分析物通常是说明性的和/或代表性的，并且应该相应地理解。
如本文所用，“离子交换屏障”和类似术语可以包含但不限于薄片形式的离子交换膜、离子交换膜叠层、离子交换圆柱体或离子交换连接器，如本领域已知和/或本文所描述。
还应进一步理解，本文包含的并且在本文中引用的一些附图是示例实施例的图解和示意性表示，并且不限制本公开。此外，虽然以对于一些实施例而言被认为是起作用的比例提供各种附图，但是附图不一定按比例绘制用于所有涵盖的实施例。应当理解，可以改变比例，并且示出的实施例不一定按比例绘制，以用于本文所包括的所有实施例。因此，不应从附图中推断出任何比例的必要性。
更进一步，在附图中示出的示例性实施例中，在可能的情况下，将与类似的参考标示一起提供相似结构。本文中具体语言将用于描述示例性实施例。尽管如此，将理解的是，由此不旨在限制本公开的范围。应当理解，附图是本公开的各种实施例的图解和示意性表示，并且不应被解释为限制本公开的范围，除非本文中明确描述这种形状、形式、比例、功能或其它特征至关重要。
虽然具体实施方式被分成部分，但是每个部分内的部分标题和内容并不旨在是自包含的描述和实施例。相反，具体实施方式内的每个部分的内容旨在被阅读和理解为集合整体，其中一个部分的元件可以附属于和/或预示其它部分。因此，一个部分内具体公开的实施例还可以涉及和/或用作具有相同和/或类似系统、装置、方法和/或术语的另一个部分中的附加实施例和/或替代实施例。
分析物检测系统和方法
本公开的某些实施例总体上涉及用于检测和定量一种或多种兴趣分析物分子的系统和方法。例如，以下描述了适用于与本文所述的色谱柱和方法的一些实施例一起使用的一般色谱系统。图1示出了离子色谱系统500的实施例，所述离子色谱系统包含泵502、电解洗脱液生成装置503、脱气组件510、注入阀512、色谱分离装置514、抑制器515、检测器516和微处理器518。再循环管线520可以用于将液体从检测器516的输出端转移到抑制器515的再生剂部分，并且然后转移到脱气组件510的入口。
泵502可以被配置成从液体源泵送液体并流体连接到电解洗脱液生成装置503。电解洗脱液生成装置503被配置成生成洗脱液，如例如KOH或甲磺酸。关于电解洗脱液生成装置(例如，洗脱液生成器)的详情可以见于美国专利第6,225,129号和第6,682,701号中，所述专利在此通过引用并入本文。在实施例中，残余气体可以是二氧化碳、氢气和氧气。可以使用再循环液体通过检测器516的下游的再循环管线520将气体从脱气组件510中扫除。注入阀512可以用于将液体样品的等分试样注入到洗脱液流中。色谱分离装置514(例如，色谱柱)可以用于将存在于液体样品中的各种基质组分与兴趣分析物分离。色谱分离装置514的输出端可以流体连接到抑制器515，并且然后连接到检测器516以测量液体样品的分离的化学成分的存在。
抑制器515是用于离子色谱中以移除洗脱液和样品反离子并且用再生剂离子将其替换的装置。因此，洗脱液在进入检测器之前被转化成弱解离形式。抑制器允许用具有低本底的电导检测器来检测分析物离子。更进一步，分析物可以被转化成更能导电的酸或碱形式，这增强信号，尤其对于完全解离的物种。关于抑制器的详情可以见于美国专利第4,999,098号、第6,328,885号和第8,415,168号中，所述专利在此通过引用完整地并入本文。
检测器516可以是紫外-可见光谱仪、荧光光谱仪、电化学检测器、电导检测器、电荷检测器或其组合的形式。关于基于带电屏障和两种电极的电荷检测器的详情可以见于美国预授权公开案第20090218238号中，所述公开案在此通过引用完整地并入本文。对于其中不需要再循环管线520的情况，检测器516还可以是质谱仪或电雾式检测器(chargedaerosol detector)的形式。电雾式检测器喷洒流出物流并产生带电颗粒，所述带电颗粒可被测量为与分析物浓度成比例的电流。关于电雾式检测器的详情可以见于美国专利第6,544,484号和第6,568,245号中，所述专利在此通过引用完整地并入本文。
电子电路可以包含微处理器518和存储器部分。微处理器518可以用于控制色谱系统500的操作。微处理器518可以被整合到色谱系统500中或成为与色谱系统500通信的个人计算机的一部分。微处理器518可以被配置成与色谱系统的一个或多个部件，如泵502、电解洗脱液生成装置503、注入阀512和检测器516通信并对其加以控制。应注意，色谱系统500是用于分析标准溶液和样品溶液以鉴别化学成分和相关联的浓度值的特定机器。
洗脱液生成器系统和方法
图2A和图2B根据本公开的某些实施例示出了两个示例性洗脱液生成系统或部件。在先前引用的参考文献中公开了这种系统或部件的进一步细节和实例，并通过引用并入本文。
图2A描绘了用于阳离子氢氧化物的洗脱液生成系统，所述洗脱液生成系统包含泵120、洗脱液生成盒130、捕获柱140和脱气模块105。洗脱液生成盒130具有低压电解质贮存器130d(或离子源贮存器)、高压洗脱液生成室130e和离子交换连接器或膜130f(例如，安置在电解质贮存器130d与洗脱液生成室130e之间)。如描绘的，在本实施例中，电解质贮存器130d含有具有洗脱液反离子(或物种离子)的流体离子源-例如K+、Na+或Li+，并且还含有相应的氢氧离子。反离子和相应的氢氧离子可以处于任何合适的起始浓度(例如，通常约2N到4N)。
在一些实施例中，洗脱液生成室130e可以被加压。例如，洗脱液生成室130e可以被加压并维持在约100psi到约15000psi的压力下，优选地约1000psi到约5000psi。如图2A中描绘的，离子源贮存器130d具有通向环境压力的通风口131。
离子交换屏障、连接器或膜130f可以包括物种离子渗透膜。例如，离子交换连接器或膜130f可以包括允许阳离子的传输的阳离子交换膜。离子交换连接器或膜130f可以基本上防止液体流动，并且优选地减少通过阳离子交换膜的阴离子通道，同时提供允许阳离子的洗脱液反离子从(低压)离子源贮存器130d到(高压)洗脱液生成室130e的传输的离子传输桥。因此，洗脱液生成室130e通过离子交换膜130f与离子源贮存器130d隔离或流体分离。离子交换膜130f可以是多个膜的堆叠形式。系统还包含源电极130a(例如，穿孔的铂箔或铂丝)和生成器电极130b(例如，穿孔的铂箔或铂丝)，所述源电极与安置在离子源贮存器130d中的离子源电连通或安置在离子源中，所述生成器电极与洗脱液生成室130e电连通或安置在洗脱液生成室中和/或安置在其中的液体(例如，浓缩器流出物或水，如去离子水)。
在KOH洗脱液生成部件的(正常)操作期间，如图3A中进一步描绘的，例如，液体(洗脱液)流(例如，去离子水)流过(高压)KOH洗脱液生成室，以便与生成器电极连通，所述生成器电极在本实施例中用作阴极或起到阴极的作用。响应于跨电极施加的具有第一极性的电压(或电极之间的第一方向上的电流或电荷流)，生成器电极通过水分解反应(即水还原反应)在洗脱液生成室中产生洗脱液离子(在本实施例中是OH-)和氢气。类似地，在本实施例中用作阳极或起到阳极的作用的贮存器电极在本实施例中响应于第一极性电压(或第一方向电流或电荷流)，通过水分解反应(即，水氧化反应)在离子源贮存器中产生H+或H3O+以及氧气。
返回参照图3A，在(低压)电解质贮存器与KOH生成室之间施加电场驱动(或促进)从源贮存器、跨离子交换连接器(包括本实施例中的阳离子交换膜)并进入生成室的洗脱液反离子(在本实施例中是K+)的传输。具体地说，在阳极处生成的H+或H3O+离子与氢氧化物结合形成水，而K+离子在电解质贮存器中迁移并朝阴极移动。对于在电解质贮存器中形成的每个水合氢离子，一个K+可以被代替并跨阳离子交换膜迁移到洗脱液生成室，其中洗脱液反离子与阴极处生成的产生的-OH结合以形成KOH洗脱液溶液，所述溶液可以用作阴离子交换色谱的洗脱液。在电解质贮存器中形成的水合氢与电解质贮存器中的氢氧离子反应形成水。当阳离子交换膜抑制(例如，减少或基本上减少)负电荷离子的传输时，在洗脱液生成室中生成的氢氧化物大部分保留在所述室中。阳离子交换膜抑制阴离子传输的程度取决于贮存器中电解质的浓度和膜中离子交换位点的浓度。这两种浓度越接近，阴离子传输率越大。生成的KOH的浓度与流到生成器部件或跨电极的电流的大小以及通过生成室的洗脱液流(例如，水)流速成比例。因此，给定洗脱液流流速，洗脱液生成器模块可以基于输入电流准确且可再生产地生成一种或多种期望的浓度下的KOH。连续流动的水流将生成的洗脱液带出盒。
然后，含有洗脱液的流可以流过一个或多个进一步处理部件(例如，捕获柱140、脱气装置105等)并进入阴离子交换色谱柱以对保留的兴趣分析物分子进行洗脱，如本领域中已知的。在一些实施例中，色谱柱可以是浓缩器柱，用于保留兴趣分析物以比引入的分析物流的体积更小的体积洗脱，如本领域中已知的。在一些实施例中，色谱柱可以是分析柱，用于分离洗脱保留的兴趣分析物，用于分析检测(例如，电导率或其它测量)，如本领域中已知的。将理解，用于KOH洗脱液的生成的上述描述可以应用于NaOH、LiOH或其它合适的洗脱液的生成。
图3B是表示被动模式或关闭下的洗脱液生成器的示意图，其中液体既不流过生成室也没有电压(或电流)施加到电极。在这种情况下，由于电解质贮存器(2N到4N)中的KOH与KOH生成室中的非流动去离子水之间的相对大的浓度差，可能发生被动扩散。由于KOH生成室的体积相对较小，液体是静止的，并且被动模式可以延长一段时间(例如几个小时)，被动扩散的KOH的构建可能是显著的并且干扰离子色谱分析。应该注意的是，流动的液体减少了KOH的被动扩散的影响，因为它没有在生成室中构建的机会。用于氢氧化物洗脱液的生成的上述描述可以应用于酸的生成。图2B描绘了替代性实施例，其中贮存器130d含有洗脱液反离子甲磺酸盐物种离子(MSA-)并且离子交换连接器或膜130f包括阴离子交换连接器，所述阴离子交换连接器具有允许阴离子的通过的阴离子交换膜，同时减少阳离子和流体的通过。在这个实施例中，贮存器电极130a用作阴极或起到阴极的作用，并且生成室电极130b在正常操作期间用作阳极或起到阳极的作用。水分解反应(即，水还原反应)在贮存器中生成OH-离子，所述OH-离子与贮存器中已有的H+结合以形成水，而电势驱动电解质贮存器中的MSA-物种离子进入洗脱液生成室。因此，两个电极之间的电场使MSA-物种离子通过或跨阴离子交换膜迁移并进入洗脱液生成室。迁移的MSA-离子与通过(阳极)水分解反应(即，水的氧化反应)在洗脱液生成室中的阳极处生成的电解产生的H+洗脱液离子结合，以产生甲磺酸(MSA)溶液，所述甲磺酸(MSA)溶液可以用作阳离子交换色谱的洗脱液。
生成的MSA的浓度与流到生成器部件或跨电极的电流的大小以及通过生成室的洗脱液流(例如，水)流速成比例。因此，给定洗脱液流流速，洗脱液生成器模块可以准确且可再生产地生成一种或多种期望的浓度下的MSA。连续流动的水流将生成的洗脱液带出盒。
然后，含有洗脱液的流可以流过一个或多个进一步处理部件(例如，捕获柱140、脱气装置105等)并进入阳离子交换色谱柱以对从中保留的兴趣分析物分子进行洗脱，如本领域中已知的。在一些实施例中，色谱柱可以是浓缩器柱，用于保留兴趣分析物以比引入的分析物流的体积更小的体积洗脱，如本领域中已知的。在一些实施例中，色谱柱可以是分析柱，用于分离洗脱保留的兴趣分析物，用于分析检测(例如，电导率或其它测量)，如本领域中已知的。将理解，用于MSA洗脱液的生成的生成器的上述描述可以应用于其它合适的洗脱液的生成。
因此，在正常操作中(参见图3A)，跨电极施加的第一极性电压在离子交换膜的第一侧处(例如，在贮存器中)电解地生成氢氧离子或水合氢离子。当洗脱液反离子(例如，MSA-)是负电荷时，在贮存器中生成负电荷氢氧化物。类似地，当洗脱液反离子(例如，K+)是正电荷时，在贮存器中生成正电荷氢氧化物。第一极性电压还生成电场，所述电场促进物种离子(洗脱液反离子)跨离子交换膜从第一(贮存器)侧802到第二(室)侧804的易位。因此，至少一个实施例可以包含跨第一电极130a和第二电极130b施加电压，电压具有第一极性，第一电极和第二电极分别安置在离子交换膜的第一侧上和第二侧上，具有第一极性的施加的电压在离子交换膜的第一侧处电解地生成水合氢离子，电场促进洗脱液反离子通过离子交换膜从第一侧到第二侧的易位。
本公开的实施例还可以包含选择性地将电极之间施加的电压的极性从第一极性反转到第二极性。因此，如本领域技术人员理解的，第二极性可以与第一极性相反。通过施加第二极性电压生成的电场(i)驱动洗脱液反离子从第二(室)侧到第一(贮存器)侧(即，跨离子交换膜)和/或(ii)抑制洗脱液反离子和/或洗脱液通过离子交换膜从第一侧到第二侧的易位，优选地由此抑制洗脱液反离子和/或洗脱液在第二侧上的累积。申请人已经观察到在反向偏置电场的施加期间，洗脱液跨离子交换膜从电解质贮存器到生成室的被动扩散减少。这样，不受任何理论的束缚，反向偏置电场抑制洗脱液跨离子交换屏障的被动扩散。
例如，当电压的极性从第一极性选择性地反转到第二极性时，洗脱液生成室可以含有存在于源离子贮存器中的一定量的一种或多种相同电解质。通过实例，洗脱液生成室可以含有在洗脱液生成室中电解地生成的氢氧化物和/或通过在正常操作模式期间施加的第一极性电压生成的电场从贮存器传输到室的洗脱液反阳离子(例如，K+、Na+或Li+)。在上述阳离子氢氧化物实例中，选择性地将电压的极性从第一极性反转到第二极性可以抑制洗脱液通过离子交换屏障从电解质贮存器到生成室的易位。此外，在某些情况下，第二极性还可以在离子交换膜的第二(室)侧处和/或在洗脱液生成室(或安置在其中的流体)中电解地生成水合氢离子。在这种反极性模式中，水合氢离子可以与洗脱液生成室中存在的氢氧化物反应形成水，从而朝贮存器电极-现在是阴极-驱动洗脱液反阳离子以维持电荷平衡。
说明性地，图3A中描绘的KOH洗脱液生成部件可以在反向偏置模式下切换或安置，如图3C中描绘的，其中图3A中描绘的阳极(贮存器电极)用作阴极或起到阴极的作用并且图3A中描绘的阴极(室电极)用作阳极或起到阳极的作用。在这个反向偏置配置中，在本实施例中，室电极-现在是阳极-处的水分解反应生成H+或H3O+。由于电解质贮存器(2N到4N)中的KOH与KOH生成室中的非流动去离子水之间的相对大的浓度差，可能发生从电解质贮存器到KOH生成室的KOH的被动扩散。生成的水合氢离子可以中和被动扩散的KOH分子的至少一些，并且优选地所有OH-离子以形成H2O，并且然后将剩余的K+离子转移到朝阴极的膜(以维持电荷平衡)。在优选的实施例中，可以选择合适的电压以使离子扩散速率与离子传输速率相匹配，从而优化膜的形式。因此，在某些实施例中，可以在进入室的被动离子扩散与进入贮存器的主动反向偏置电势之间实现平衡，使得很少或没有水合氢离子进入膜并且没有钾离开膜(例如，在任一侧上)。
在一些实施例中，其中洗脱液生成室中的流体基本上是不含有被动扩散的KOH的去离子水，电解地生成的水合氢离子可以朝阴极迁移到膜，将膜转化成水合氢离子形式，并且在过程中将K+喷射到电解质贮存器。不受任何理论束缚，进入膜堆的每个水合氢离子使(K+)物种离子或电解地生成的离子(例如，H+或H3O+)离开膜堆进入贮存器(例如，实现电荷和/或浓度平衡)。
还应注意，通过将离子交换膜转化成水合氢离子形式，当在膜上发生KOH的被动扩散导致水的形成时，钾的离子交换滞留是可能的。反极性的净效应是KOH的最小传输。
因此，不受任何理论束缚，电场的生成可以抑制洗脱液和/或洗脱液反离子通过膜和/或进入室的易位。特别地，室中水合氢离子的生成可以中和KOH的OH-离子的部分或全部，所述KOH被动地从电解质贮存器扩散到非流动的生成室。
在一些实施例中，第一电极与安置在离子交换膜的第一侧处的离子源贮存器中的液体离子源电连通，洗脱液反离子安置在液体离子源中。第二电极同样可以与安置在离子交换膜的第二侧处的洗脱液生成室中的液体电连通。具有第一极性的施加的电压电解地生成第一电场，所述第一电场促进洗脱液反离子通过离子交换膜朝第二电极的易位。类似地，具有第二极性的施加的电压电解地生成第二电场，所述第二电场抑制离子源贮存器中的洗脱液反离子通过离子交换膜易位。
如以上描述的，具有第一极性的(正常操作)电压可以使第一电极用作阳极并且使第二电极用作阴极，而具有第二极性的(反向偏置)电压使第一电极用作阴极并且使第二电极用作阳极。上述配置适用于与图2A和图3A中描绘的那些相对应或类似的洗脱液生成部件，其中洗脱液离子是负(例如氢氧化物)并且反离子是正电荷(例如，K+)，它们结合形成洗脱液(例如，KOH)。在这种实施例中，电解质贮存器中的电解地生成的离子可以是或包括正电荷离子。例如，正电荷离子可以是或包括H+或水合氢离子。
可替代地，具有第一极性的(正常操作)电压可以使第一电极用作阴极并且使第二电极用作阳极，而具有第二极性的(反向偏置)电压使第一电极用作阳极并且第二电极用作阴极。上述配置适用于与图2B中描绘的那些相对应或类似的洗脱液生成部件，其中洗脱液离子是正电荷(例如，H+)并且反离子是负电荷(例如，甲磺酸盐；MSA-)，它们结合形成洗脱液(例如，甲磺酸)。在这种实施例中，电解地生成的离子可以是或包括负电荷离子。例如，负电荷离子可以是或包括氢氧离子。
如上描述的，电场的产生可以防止、减少、抑制、控制和/或调整洗脱液和/或物种离子通过离子交换膜的易位。通过进一步解释，可以调节-增加或减少具有第二极性的(反向偏置)电压。正如增加具有第一极性的(正常操作)电压可以增加如本领域中已知的第一电场的大小，增加(反向偏置)电压的绝对大小还可以增加电场的大小、能够中和被动地从电解质贮存器扩散到生成室的洗脱液分子的电解离子的量，以及能够从生成室进入离子交换膜的电解离子的量。此外，增加(反向偏置)电压的绝对大小可以改善抑制并减少被动地从电解质贮存器扩散到生成室的洗脱液的量。因此，某些实施例可以包含调节-增加和/或减少-具有第一极性的(正常操作)电压和/或具有第二极性的(反向偏置)电压(例如，以便控制、调整、增加或者减少电场)。因此，某些实施例可以包含调节具有第二极性的电压，使得从电解质贮存器扩散到生成室的扩散的洗脱液分子的一部分在生成室中与电解地生成的离子中和，其中所述部分可以是扩散的洗脱液分子的100％、至少99％、至少95％、至少90％、至少80％、至少70％、至少60％、至少50％。
一些实施例可以包含选择性地将电压的极性从第二极性反转到第一极性的步骤。可以在设备停机时间、一种或多种被动模式、传输、一种或多种延迟模式等期间施加具有第二极性的(反向偏置)电压。第二极性可以是待机电压，当洗脱液生成盒不用于生成洗脱液时可以调用所述待机电压。然而，恢复到第一正常极性，装置可以生成洗脱液。这种事件可能发生短暂或延长的时间段。因此，一些实施例可以包含在选择性地将电压的极性从第二极性反转到第一极性之前等待第一时间段和/或在选择性地将电压的极性从第一极性反转到第二极性的步骤与选择性地将电压的极性从第二极性反转到第一极性的步骤之间等待第一时间段。一些实施例可以进一步包含选择性地将电压的极性从第一极性反转到第二极性的另一个步骤。
在一些情况下，在反向偏置模式期间可以在生成室中生成大量的电解离子，所述电解离子将膜转化成水合氢(对于KOH生成器的情况)或氢氧化物形式(对于MSA生成器的情况)。尽管这种状态有利于膜抑制洗脱液反离子的易位，但在启动或恢复正常极性时，由于膜需要从水合氢或氢氧化物状态再生到带洗脱液反离子电荷，因此装置可能花费很长时间才能使启动操作稳定。通过以经验方式优化施加的电压的大小和/或特定膜的施加的电压的持续时间，可以减少或避免系统启动时间的这种延迟，这可以取决于特定膜是具有相对高还是低的离子交换容量。另一个选择是当在靠近膜电极界面检测到洗脱液反离子时，选择性地反转极性。一种检测手段可以是通过电气装置测量跨生成室中另一对传感器电极的电阻。当没有检测到易位物种时，电阻会很高，但当检测到洗脱液反离子时，电阻将变低。一旦检测到物种，极性就可以被反转，以抑制物种离子的传输。因此，当装置需要它以进行有效操作时，可以调用反向偏置或极性。这种方法在传输洗脱液生成盒时将是有用的，并且所述装置可以以这种自动反向偏置特征上市，以便于在安装或待机时快速启动。
在至少一个实施例中，抑制洗脱液反离子通过离子交换膜的易位的方法可以包括跨第一电极和第二电极施加电压，第一电极安置在离子交换膜的第一侧上，第二电极安置在离子交换膜的第二侧上，施加的电压生成电场，所述电场抑制物种离子通过离子交换膜从第一侧到第二侧的易位。电压可以具有极性。第一电极可以与液体离子源电连通。液体离子源可以安置在离子交换膜的第一侧处的离子源贮存器中。洗脱液反离子可以安置在液体离子源中。
第二电极可以与液体电连通。液体可以安置在离子交换膜的第二侧处的洗脱液生成室中。施加的电压(具有极性)可以生成电场，所述电场抑制离子源贮存器中的洗脱液反离子通过离子交换膜易位。因此，一些实施例可以包含提供或获得物种离子的源。一些实施例可以包含提供或获得第一电极和第二电极。一些实施例可以包含提供或获得离子交换膜。第一电极和第二电极可以安置在离子交换膜的相对的侧上。实施例可以进一步包含选择性地反转电压的极性。反转的极性电压可以包括本领域中已知的正常操作极性电压。例如，跨第一电极和第二电极施加的反转的正常操作极性电压可以在离子交换膜的第一侧处电解地生成水合氢离子或氢氧化物。
一些实施例可以包含在选择性地反转电压的极性之前，等待第一时间段。第一时间段可以大于或等于约1分钟到60分钟、1小时到24小时、1天到30天或安置在其间的任何时间段或时间范围。例如，第一时间段可以达到、大于或等于、或在约1小时、2小时、4小时、8小时、12小时、16小时、24小时、36小时、48小时、60小时、72小时、84小时、90小时、96小时、108小时、120小时等之间。在一些实施例中，等待时间段可以是物种易位到给定传感器位置需要的时间。在一些实施例中，等待时间段可以是分析人员的工作班次结束与后续工作班次开始之间的时间(例如，夜间、周末等)。在一些实施例中，等待时间段可以是不对样本进行分析的时间段。
在正常操作模式下，其中洗脱液反离子在电场的影响下通过离子交换膜传输，洗脱液生成系统或部件可以具有流过洗脱液生成室的液体。生成的洗脱液(例如，KOH等)可以通过水性流体流从洗脱液生成室带出。含有洗脱液的液体流(即洗脱液流)可以流入和/或流过本领域已知的额外的系统部件。
在反向偏置模式下，其中生成电场以抑制洗脱液反离子流入生成室，可以使液体流动停止。
一个或多个实施例可以包含起始水性流体通过洗脱液生成室的流动。起始的流动可以是适合于洗脱液生成室(或盒)的任何流速。说明性地，流速可以在约0.05μl/分与约10ml/分之间，优选地在约0.5μl/分与约5ml/分之间，更优选地在约0.5ml/分与约2ml/分之间。
某些实施例可以包含选择性地将电压的极性从第一(反向偏置)极性反转到第二(正常)极性。具有第二极性的电压可以生成电场(例如，第二电场)，所述电场促进物种离子通过膜从第一侧到第二侧的易位。
一个或多个实施例可以包含起始启动程序，说明性地是自动启动程序。(自动)启动过程可以发生在第二时间段内。说明性地，在各种实施例中，第二时间段可以从小于1分钟到大于或等于约30分钟。一个或多个实施例可以包含起始平衡程序，说明性地是自动平衡程序。(自动)平衡可以发生在第三时间段内。说明性地，第三时间段可以小于或等于约60分钟，优选地小于或等于约45分钟，更优选地小于或等于约30分钟，更加优选地小于或等于约15分钟，更加优选地小于或等于约10分钟。因此，一个或多个实施例可以包含在(第三)时间段内平衡洗脱液生成模块。(第三)时间段可以小于或等于约60分钟，优选地小于或等于约45分钟，更优选地小于或等于约30分钟，更加优选地小于或等于约15分钟，更加优选地小于或等于约10分钟。
在一些实施例中，本公开的反向偏置可以提供系统启动和/或平衡时间的显著减少。例如，至少一个标准分析物检测系统和/或其洗脱液生成模块可能需要大量时间和水性流体以平衡系统和/或其部件(例如，在注入待识别的和/或量化的分析物离子之前)。标准设备启动时间可以在1分钟与10分钟之间，通常约5分钟。其中预启动停机时间是延长的时间段，如16小时与90小时之间或更长时间，安置在洗脱液生成室中的高浓度离子塞可以在启动期间转移系统部件。在将分析物离子注入系统之前，可能需要额外的平衡时间以在水性流体(洗脱液)流中实现一个或多个参数的合适的基线测量结果，如电导率。在一些实施例中，合适的基线测量结果包括小于或等于0.25、0.2、0.19、0.18、0.175、0.17、0.165、0.16、0.155、0.15、0.145、0.14、0.135或更小(μS/cm)的电导率。
在高浓度离子塞的转移之后实现合适的基线测量结果可能需要水性流体以合适的流速对系统部件进行合适的时间段或量的冲洗或扫除。例如，合适的流速可以取决于一个或多个系统部件的尺寸和/或体积-例如，柱尺寸、环尺寸、线/管尺寸等。说明性地，典型系统的合适的流速可以在约0.005ml/分与约5ml/分之间，优选地约0.01ml/分与约1ml/分之间。例如，在一些实施例中，2mm内径柱的合适的流速可以优选地在约0.15ml/分与约0.5ml/分之间，更加优选地约0.2ml/分与约0.4ml/分之间，更加优选地约0.25ml/分与约0.35ml/分之间，更加优选地约0.3ml/分。在一些实施例中，4mm内径柱的合适的流速可以优选地在约1ml/分，更优选地约1.5ml/分。在一些实施例中，毛细管柱的合适的流速可以优选地约是0.01ml/分。因此，合适的流速可以根据系统和/或一个或多个部件的尺寸和/或配置而变化。在合适的条件下，在高浓度离子塞的转移之后，达到合适的基线需要的平衡时间可以大于或等于约10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、45分钟、60分钟、90分钟、120分钟、150分钟、180分钟、210分钟、240分钟、270分钟、285分钟、300分钟、315分钟、330分钟、360分钟、390分钟、405分钟或更长时间。
与标准停机时间不同，无源模式-其中电气部件和/或流体流动不活跃，本公开的实施例可以包含反向电压偏置模式，其中系统操作期间电压的正常极性在停机时间期间被反转。在至少一些实施例中，在反向电压偏置模式操作期间，可以停止通过洗脱液生成室的液体的流动。在类似的延长时间段(例如，在约16小时到90小时或更长时间之间)之后，在类似的启动和操作参数下，本公开的实施例可以将系统平衡时间减少至少10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、98.5％，或99％。例如，本公开的实施例可能需要小于或等于约400分钟、300分钟、200分钟、100分钟、90分钟、60分钟、55分钟、50分钟、45分钟、40分钟、35分钟、30分钟、25分钟、20分钟、15分钟、12分钟、10分钟、9分钟、8分钟、7分钟、6分钟、5分钟、4分钟、3分钟、2分钟或1分钟或更短时间的额外的系统平衡时间(超过正常的系统启动时间)。至少一个实施例可以使系统启动时间减少约1分钟与约60分钟之间、优选地约2分钟与约20分钟之间、更优选地约3分钟与约45分钟之间、更加优选地约4分钟与约30分钟之间、更加优选地约5分钟与约20分钟之间的时间。这种时间节省导致显著的操作和劳动力成本节省，如试剂(水性流体或水)成本、电力成本、人员成本等。
一些实施例可以包含用于抑制物种离子通过离子交换膜的易位的系统。系统可以包含第一电极和第二电极。第一电极可以与离子源电连通，如液体离子源。离子源可以安置在离子源贮存器中。离子源可以含有物种离子(或洗脱液反离子)。第二电极可以与液体电连通。液体安置在洗脱液生成室中和/或流过洗脱液生成室。
实施例可以包含离子交换膜。第一电极可以安置在膜的第一侧上。第二电极可以安置在膜的第二(例如，相对)侧上。例如，在一些实施例中，膜可以安置在离子源贮存器与洗脱液生成室之间。例如，膜可以选择性地渗透一种离子-阴离子或阳离子。如本领域技术人员理解的，膜可以在提供离子传输桥的同时基本上防止液体(从中)流过。例如，膜可以在结构上配置成基本上防止液体从中流过。如本文使用的，“基本上防止液体流动”是指膜允许或被配置成允许液体以小于或等于1％，优选地小于或等于一个或多个流速值的预期操作范围的0.1％或其范围(例如，在0.5μl/分与5ml/分之间)的速率从中流过。本领域技术人员可以选择适合其预期用途的特定膜规格。
如上所述，当跨第一电极和第二电极施加具有第一极性的(正常操作)电压时，生成第一电场并且(离子源中的)洗脱液反离子被驱动通过离子交换膜(进入液体)。类似地，当跨第一电极和第二电极施加具有第二极性的反向偏置电压时，生成第二电场并且洗脱液反离子被抑制驱动通过离子交换膜(进入液体)。
实施例还可以包含用于反转跨第一电极和第二电极的电压的极性的装置。用于反转跨第一电极和第二电极的电压的极性的装置可以包含开关，如极性反转开关。开关可以包括单刀双掷(SPDT)开关、双刀双掷(DPDT)开关、DPDT摇臂开关或其它开关，如本领域中已知的。在一些实施例中，用于反转电压的极性的装置可以安置为洗脱液生成器的一部分。例如，开关可以是洗脱液生成器的一部分。在其它实施例中，开关可以安置在另一个合适的位置或部件处，如电路板、电源等。
一些实施例可以包含活动模式下或空闲模式下的系统。一些实施例可以包含跨第一电极和第二电极施加的电压。如上所述，电压可以具有极性。电压的极性可以是第一(正常操作)极性电压或第二(反向偏置和/或无源模式)极性电压。具有第一极性的电压可以在有源的正常操作模式下主动地生成氢氧化物或水合氢离子(例如，在第一电极处)。具有第二极性的电压可以在反向偏置模式下主动地生成水分离离子中的一个，所述水分离离子是氢氧化物和水合氢离子(例如，在第二电极处)。反向偏置极性的电压范围(就绝对值而言)可以<3V，更优选地<2V，并且最优选地<1.5V。可以通过DC电源或交流电源施加电压。如本发明所述，可以根据需要切换或脉冲电压，以促进对物种离子的易位的抑制。在恒定电流或功率模式下操作装置也是可能的。反向偏置极性的电流范围(就绝对值而言)可以<2毫安，更优选地<700微安，并且最优选地<200微安。正常和反向偏置操作模式可以使用独立电源操作。在其中大量洗脱液还未被动地扩散通过离子交换屏障的某些情况下，施加的电压可以用施加的电流代替，并且仍然适用于降低背景信号。
至少一个实施例包含运输或传输洗脱液生成器的方法。所述方法可以包括将洗脱液生成器从第一位点运输到第二位点。如本文使用的，“位点”可以包含设施、建筑物、房间或任何位置。说明性地，第一位点或第二位点可以是或包括制造位点、存储位点、批发或零售位点、接收位点、使用者或操作员位点等。在至少一个实施例中，可以将洗脱液生成器从第一位点运输到第二位点，同时跨洗脱液生成器施加具有极性的电压。例如，电池可以电耦合到洗脱液生成器，使得电池施加(或被配置成施加)具有极性的电压，具有极性的电压抑制洗脱液通过洗脱液生成器的屏障的易位。在一些实施例中，洗脱液生成器可以包括：第一电极，所述第一电极与安置在离子源贮存器中的液体离子源电连通，所述液体离子源含有物种离子；第二电极，所述第二电极与安置在洗脱液生成室中的液体电连通；以及离子交换屏障，所述离子交换屏障安置在所述离子源贮存器与所述洗脱液生成室之间。电池可以电耦合到第一电极和第二电极，使得电池施加(或被配置成施加)具有极性的电压。跨第一电极和第二电极施加具有极性的电压，抑制离子源中的洗脱液通过离子交换屏障易位到液体中。
说明性地，实施例可以包含运输洗脱液生成器的方法，所述洗脱液生成器包括：第一电极，所述第一电极与安置在离子源贮存器中的液体离子源电连通，所述液体离子源含有物种离子；第二电极，所述第二电极与安置在洗脱液生成室中的液体(例如，水或去离子水)电连通；以及离子交换屏障，所述离子交换屏障安置在离子源贮存器与洗脱液生成室之间，使得当跨第一电极和第二电极施加具有第一极性的电压时，离子源中的洗脱液反离子被驱动通过离子交换屏障进入液体中，并且当跨第一电极和第二电极施加具有第二极性的电压时，抑制离子源中的洗脱液通过离子交换屏障易位到液体中，电池电耦合到第一电极和第二电极，其中所述电池被配置成施加具有第二极性的电压，所述方法包括将洗脱液生成器从制造位点运输到接收位点。
任何已有技术的洗脱液生成器系统都可以从本发明受益。虽然这里的实例讨论洗脱液生成的一种形式，但是追求包含用源试剂生成洗脱液的功能的已有技术的多通道装置将受益于极性反转。
本领域技术人员将理解，电压仅是电气系统、电路等的一种测量结果。应注意，本文还设想可替换的测量结果，如电势、电流、电动势等。因此，本公开的实施例可以替代性地包含反转电势、电流、电动势等。
实例
本文公开的实例旨在为本公开的各种实施例提供支持。一个实例中公开的主题可以涉及本公开的任何合适的实施例，并且不一定限于其在其中呈现的具体实例。
实例1
现有的洗脱液生成系统在一段系统停机时间(例如，掉电等)之后需要大量时间以重新启动系统以便达到合适的基线。具体地说，洗脱液反离子或物种离子被动地扩散通过洗脱液生成部件的膜。随着时间的推移，洗脱液生成室中离子的浓度变得显著高于正常操作期间水性流体、洗脱液流中的洗脱液离子的浓度。在系统可以以最佳水平操作之前，可能需要从系统管道部件(例如，管线、阀门等)扫除或冲洗流体流中的大浓度离子。扫除或冲洗系统的管道部件可能是耗时的并且需要操作人员或使用者进行额外监测。当系统平衡流速低时，问题更严重。
替代性地，或此外，分析或浓缩器柱可能需要额外的平衡时间以达到稳定的低基线读数(例如，如果高离子浓度塞在系统启动程序期间或之后通过柱转移)。可能需要平衡时间以实现最佳系统性能。例如，可能需要在将分析物离子注入到柱上之前达到基线读数，以确保分析物离子回收、识别、量化等的最佳或合适水平。柱平衡还可能以其它方式实现。可替代地，或另外，离子抑制器的容量(在洗脱液生成器的下游)可以通过高离子浓度塞耗尽，需要额外的时间用于抑制器的再生。总体而言，高浓度塞的影响包含最佳色谱操作需要的增加的系统平衡时间。这额外的时间转化成额外的劳动力和操作成本。
图4示出了在16小时的系统停机时间段之后(即，没有施加电压，没有流体流动等)洗脱液生成器性能的实例。描绘的是在系统重新启动时第一次进样(每次进样30分钟运行时间)之后的色谱图，示出在运行结束时相对较大的184μS背景(参见图4的上部色谱图)。在操作设置(2mm柱、29mA电流、0.3ml/分流速、38mM KOH洗脱液、2.5ul环路尺寸、30℃)下，系统继续运行约5小时以平衡并实现低于1μS/cm的CD背景(参见图4的下部色谱图)。示出的峰值如下：1.氟化物，2.醋酸盐，3.氯化物，4.碳酸盐，5.亚硝酸盐，6.硫酸盐，7.溴化物，8.硝酸盐，9.磷酸盐。与无停机时间对照相比，在这些条件下氯化物的峰值回收率不是最佳的，因为由于在启动时通过抑制器的洗脱液的浓度大，抑制器容量被耗尽。
实例2
表1显示了第一洗脱液生成器部件的反向偏置配置的一系列电流和电压设置。如表1中所示，施加2.1V的电压(在反向偏置极性-测量140μA电流)，产生或导致测试的设置的最低电导率-0.137μS/cm。如从低背景明显可见，这种设置抑制了物种离子的传输。
电流(μA) 电压(V) 电导率(μS/cm)
0 28
2 0.5 2.80
6 0.8 1.70
35 1.8 0.226
64 1.95 0.172
81 2.04 0.147
140 2.1 0.137
270 2.43 0.142
312 2.90 0.143
表1。
实例3
图5示出了对于第一个洗脱液生成器部件施加2.1V的反向偏置无源模式极性电压16小时的时间段之后，在实例1的正常操作参数下获得的测量结果。如图5(其中未注入样品的上色谱图)中描绘的，在16小时的无源反向偏置停机时间后的仅6分钟之后，背景电导率达到0.38μS/cm。更进一步，峰值在形状和尺寸方面得到了显著改善，表明分析物回收率显著增加，如由随后具有两次单独进样的色谱图示出的(参见图5的中间和下部色谱图)。这些令人惊讶和意外的结果表明，在16小时无源模式或停机时间(例如，没有水性流体流动)期间施加的反向偏置极性电压提供启动、平衡时间的显著减少以及分析物峰值面积的显著改善，指示分析物回收率的大幅增加。
实例4
表2显示了无停机时间对照的常用分析物的滞留时间和峰值面积，以及施加的2.1V的反向偏置无源模式极性电压的16小时时间段。如表2中示出的，对于无停机时间对照，在施加的2.1V的反向偏置无源模式极性电压的16小时时间段之后，滞留时间和分析物峰值面积对于两次单独的进样基本类似。
表2.
这些令人惊讶和意外的结果表明，在一个或多个无源模式或停机时间(例如，没有水性流体流动)期间施加的反向偏置极性电压产生与系统的恒定操作类似的结果而没有任何停机时间。总体而言，这些结果转化为使用者的生产力，因为仪器启动时没有或最少的时间损失。
实例5
图6示出了对于第一个洗脱液生成器部件施加2.1V的反向偏置无源模式极性电压90小时的时间段之后，在实例1的正常操作参数下获得的测量结果。如图6中描绘的，在90小时的无源反向偏置停机时间后的仅10分钟之后(其中未注入样品的上色谱图)，背景电导率达到0.38μS/cm。更进一步，峰值在形状和尺寸方面得到了显著改善，表明分析物回收率显著增加，如由随后具有两次单独进样的色谱图示出的(参见图6的中间和下部色谱图)。这些令人惊讶和意外的结果表明，在90小时无源模式或停机时间(例如，没有水性流体流动)期间施加的反向偏置极性电压提供启动、平衡时间的显著减少以及分析物峰值面积的显著改善，指示分析物回收率的大幅增加。
实例6
表3显示了无停机时间对照的常用分析物的滞留时间和峰值面积，以及对于第一个洗脱液生成器部件施加的2.1V的反向偏置无源模式极性电压的90小时时间段。如表3中示出的，对于无停机时间对照，在施加的2.1V的反向偏置无源模式极性电压的90小时时间段之后，滞留时间和分析物峰值面积对于两次单独的进样基本类似。
表3
这些令人惊讶和意外的结果表明，在一个或多个无源模式或停机时间(例如，没有水性流体流动)期间施加的反向偏置极性电压产生与系统的恒定操作类似的结果而没有任何停机时间。
实例7
表4显示了对于第二个洗脱液生成器部件(与第一个洗脱液生成器部件的制造方法相同的不同单元)的反向偏置配置的一系列电流和电压设置。如表4中所示，施加2.35V的电压(在反向偏置极性-测量670μA电流)，产生或导致测试的设置的最低电导率-0.17μS/cm。
电流(μA) 电压(V) 电导率(μS/cm)
0 25
2 0.3 16.5
35 1.36 4.20
62 1.79 1.40
81 2.01 0.60
138 2.16 0.24
670 2.35 0.17
1170 2.53 0.18
1970 2.9 0.26
表4.
实例8
图7示出了对于第二个洗脱液生成器部件施加2.35V的反向偏置无源模式极性电压16小时的时间段之后，在实例1的正常操作参数下获得的测量结果。如图7(其中未注入样品的上色谱图)中描绘的，在16小时的无源反向偏置停机时间后的仅7分钟之后，背景电导率达到0.36μS/cm。更进一步，峰值在形状和尺寸方面得到了显著改善，表明分析物回收率显著增加，如由随后具有两次单独进样的色谱图示出的(参见图7的中间和下部色谱图)。这些令人惊讶和意外的结果表明，在16小时无源模式或停机时间(例如，没有水性流体流动)期间施加的反向偏置极性电压提供启动、平衡时间的显著减少以及分析物峰值面积的显著改善，指示分析物回收率的大幅增加。
实例9
表5显示了无停机时间对照的常用分析物的滞留时间和峰值面积，以及对于第二个洗脱液生成器部件施加的2.35V的反向偏置无源模式极性电压的16小时时间段。如表5中示出的，对于无停机时间对照，在施加的2.35V的反向偏置无源模式极性电压的16小时时间段之后，滞留时间和分析物峰值面积对于两次单独的进样基本类似。
表5.
这些令人惊讶和意外的结果表明，在一个或多个无源模式或停机时间(例如，没有水性流体流动)期间施加的反向偏置极性电压产生与系统的恒定操作类似的结果而没有任何停机时间。
实例10
表6显示了对于第三个洗脱液生成器部件(与第一个洗脱液生成器部件和第二个洗脱液生成器部件不同，但制造方法相同的单元)的反向偏置配置的一系列电流和电压设置。如表6中所示，施加2.24V的电压(在反向偏置极性-测量136μA电流)，产生或导致测试的设置的最低电导率-0.144μS/cm。
电流(μA) 电压(V) 电导率(μS/cm)
0 16
2 0.1 2.7
37 1.8 0.55
88 2.0 0.198
136 2.24 0.144
240 2.8 0.224
385 3.1 0.313
表6.
实例11
图8示出了对于第三个洗脱液生成器部件施加2.24V的反向偏置无源模式极性电压16小时的时间段之后，在实例1的正常操作参数下获得的测量结果。如图8(其中未注入样品的上色谱图)中描绘的，在16小时的无源反向偏置停机时间后的仅7分钟之后，背景电导率达到0.36μS/cm。更进一步，峰值在形状和尺寸方面得到了显著改善，表明分析物回收率显著增加，如由随后具有两次单独进样的色谱图示出的(参见图8的中间和下部色谱图)。这些令人惊讶和意外的结果表明，在16小时无源模式或停机时间(例如，没有水性流体流动)期间施加的反向偏置极性电压提供启动、平衡时间的显著减少以及分析物峰值面积的显著改善，指示分析物回收率的大幅增加。
实例12
表7显示了无停机时间对照的常用分析物的滞留时间和峰值面积，以及对于第三个洗脱液生成器部件施加的2.24V的反向偏置无源模式极性电压的16小时时间段。如表7中示出的，对于无停机时间对照，在施加的2.24V的反向偏置无源模式极性电压的16小时时间段之后，滞留时间和分析物峰值面积对于两次单独的进样基本类似。
表7.
这些令人惊讶和意外的结果表明，在一个或多个无源模式或停机时间(例如，没有水性流体流动)期间施加的反向偏置极性电压产生与系统的恒定操作类似的结果而没有任何停机时间。
本发明可以在不背离本发明的精神或必要特性的情况下以其它具体形式体现。所描述的实施例应在所有方面均被视为仅是说明性的而非限制性的。因此本发明的范围由所附权利要求书而非前述说明指示。落入权利要求书的等效方案的含义和范围内的所有改变都将涵盖在权利要求书的范围内。
前述具体实施方式参考具体的示例性实施例。然而，将理解，在不脱离本文设想的范围和所附权利要求中阐述的情况下，可以进行各种修改和改变。更具体地，虽然已经更具体地描述了本公开中的说明性示例性实施例，但是本公开不限于这些实施例，而是包含具有修改、省略、组合(例如，跨各种实施例的方面)、基于前面的详细描述，本领域技术人员将理解的改变和/或改进的任何和所有实施例。
本公开的范围内将考虑对本文中示出的发明的特征的改进和进一步修改，以及本文中示出的原则的额外应用，这些改进和修改将发生在相关领域的技术人员和拥有本公开的技术人员身上。除非特征被描述为需要与其组合的另一个特征，否则本文中的任何特征都可以与本文公开的相同或不同实施例的另一个特征组合。更进一步，为了避免示例实施例的模糊方面，本文没有特别详细地描述说明性系统、方法、设备等的各种众所周知的方面。
权利要求书中的限制将基于权利要求书中采用的语言而宽泛地解释，而不限于前述具体实施方式中描述的实例，这些实例将被理解为非排它性的。此外，在本文所述的任何方法或过程中引用和/或在权利要求书中引用的任何步骤，可以按任何顺序执行，不一定限于权利要求书中呈现的顺序，除非在权利要求书中另有说明(明示或暗示)。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书及其法律等同物来确定，而不应由上述描述和实例确定。
还将了解，本发明的某些实施例的各种特征、构件、元件、零件和/或部分与本发明的其它实施例兼容和/或可以与本发明的其它实施例组合、包含于和/或并入本发明的其它实施例中。因此，相对于本发明的具体实施例的某些特征、构件、元件、零件和/或部分的公开不应解释为将所述特征、构件、元件、零件和/或部分的应用或包含限制在具体实施例中。相反，将理解，其它实施例还可以包含所述特征、构件、元件、零件和/或部分，而不一定偏离本发明的范围。同样，某些实施例可以包含比在具体实例中公开的特征更少的特征，而不一定偏离本公开的范围。
此外，本发明可以在不背离本发明的精神或必要特性的情况下以其它具体形式体现。所描述的实施例应在所有方面均被视为仅是说明性的而非限制性的。因此本发明的范围由所附权利要求书而非前述说明指示。落入权利要求书的等效方案的含义和范围内的所有改变都将涵盖在权利要求书的范围内。

Claims (31)

1.一种通过离子交换色谱系统的离子交换屏障抑制洗脱液的易位的方法，所述方法包括：
跨第一电极和第二电极施加电压或电流，所述电压或所述电流具有第一极性，所述第一电极安置在所述离子交换屏障的第一侧上，所述第二电极安置在所述离子交换屏障的第二侧上，具有所述第一极性的所述施加的电压或电流在所述第二电极处电解生成洗脱液离子并且生成第一电场以促进洗脱液反离子通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的所述易位，其中所述洗脱液反离子和所述洗脱液离子结合形成所述洗脱液；以及
选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第一极性反转到第二极性以生成第二电场，所述第二电场抑制所述洗脱液通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的易位。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电极与安置在离子源贮存器中的液体离子源在所述离子交换屏障的所述第一侧处电连通，所述洗脱液反离子安置在所述液体离子源中，所述第二电极与安置在洗脱液生成室中的液体在所述离子交换屏障的所述第二侧处电连通，具有所述第一极性的所述施加的电压或电流生成所述第一电场以促进所述反离子通过所述离子交换屏障朝所述第二电极的所述易位，具有所述第二极性的所述施加的电压或电流生成所述第二电场以抑制所述洗脱液朝所述第二电极的所述易位。
3.根据权利要求2所述的方法，其中具有所述第一极性的所述电压或电流使所述第一电极用作阳极并且使所述第二电极用作阴极，并且具有所述第二极性的所述电压或电流使所述第一电极用作阴极并且使所述第二电极用作阳极，其中所述离子交换屏障包含阳离子交换屏障。
4.根据权利要求3所述的方法，其中具有所述第一极性的所述施加的电压或电流在所述第一电极处电解地生成水合氢离子并且在所述第二电极处电解地生成氢氧化物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中具有所述第二极性的所述施加的电压或电流在所述第二电极处电解地生成水合氢离子并且在所述第一电极处电解地生成氢氧化物。
6.根据权利要求2所述的方法，其中具有所述第一极性的所述电压或电流使所述第一电极用作阴极并且使所述第二电极用作阳极，并且具有所述第二极性的所述电压或电流使所述第一电极用作阳极并且使所述第二电极用作阴极，其中所述离子交换屏障包含阴离子交换屏障。
7.根据权利要求6所述的方法，其中具有所述第一极性的所述施加的电压或电流在所述第二电极处电解地生成水合氢离子并且在所述第一电极处电解地生成氢氧化物。
8.根据权利要求7所述的方法，其中具有所述第二极性的所述施加的电压或电流在所述第一电极处电解地生成水合氢离子并且在所述第二电极处电解地生成氢氧化物。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子交换屏障在提供离子传输桥的同时基本上防止液体流动。
10.根据权利要求1所述的方法，其中抑制所述洗脱液通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的所述易位抑制所述洗脱液在所述第二侧上的累积。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第二极性反转到所述第一极性。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第一极性反转到第二极性的所述步骤与选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第二极性反转到所述第一极性的所述步骤之间等待第一时间段。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一时间段大于或等于约4小时，优选地大于或等于约8小时，更优选地大于或等于约12小时，更加优选地大于或等于约16小时，更加优选地大于或等于约24小时，更加优选地大于或等于约36小时，更加优选地大于或等于约48小时，更加优选地大于或等于约60小时，更加优选地大于或等于约72小时，更加优选地大于或等于约84小时，更加优选地大于或等于约90小时。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括起始自动启动程序，所述自动启动程序在第二时间段内发生。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括起始平衡程序，所述平衡在第三时间段内发生。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第三时间段小于或等于约60分钟，优选地小于或等于约45分钟，更优选地小于或等于约30分钟，更加优选地小于或等于约15分钟，更加优选地小于或等于约10分钟。
17.一种用于抑制洗脱液通过离子交换屏障的易位的系统，所述系统包括：
第一电极，所述第一电极与安置在离子源贮存器中的液体离子源电连通，所述液体离子源含有所述洗脱液，所述洗脱液包括洗脱液反离子；
第二电极，所述第二电极与安置在洗脱液生成室中的液体电连通；
离子交换屏障，所述离子交换屏障安置在所述离子源贮存器与所述洗脱液生成室之间，使得当跨所述第一电极和所述第二电极施加具有第一极性的电压或电流时，安置在所述离子源贮存器中的所述离子源中的所述洗脱液反离子被驱动通过所述离子交换屏障进入安置在所述洗脱液生成室中的所述液体中，并且当跨所述第一电极和所述第二电极施加具有第二极性的电压或电流时，抑制所述离子源中的所述洗脱液通过所述离子交换屏障易位到安置在所述洗脱液生成室中的所述液体中；以及
装置，所述装置用于反转跨所述第一电极和所述第二电极的所述电压或电流的所述极性。
18.根据权利要求17所述的系统，其中用于反转跨所述第一电极和所述第二电极的极性的所述装置包括开关。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述开关包括双刀双掷(DPDT)开关。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述离子交换屏障结构上被配置成在提供离子传输桥的同时基本上防止液体流动。
21.根据权利要求17所述的系统，进一步包括跨所述第一电极和所述第二电极施加的电压或电流，所述电压或电流具有所述第二极性，使得抑制所述离子源中的所述洗脱液通过所述离子交换屏障易位到所述液体中。
22.根据权利要求21所述的系统，进一步包括具有所述第二极性从而产生电场的所述电压或电流，所述电场抑制所述离子源中的所述洗脱液反离子通过所述离子交换屏障易位到所述液体中。
23.一种用于抑制洗脱液通过离子交换屏障的易位的系统，所述系统包括：
第一电极，所述第一电极与安置在离子源贮存器中的离子源电连通；
第二电极，所述第二电极与安置在洗脱液生成室中的液体电连通；
离子交换屏障，所述离子交换屏障安置在所述离子源贮存器与所述洗脱液生成室之间；
电压或电流，所述电压或电流跨所述第一电极和所述第二电极施加，所述电压或电流具有极性；以及
极性反转开关，所述极性反转开关用于反转跨所述第一电极和所述第二电极的所述电压或电流的所述极性。
24.一种抑制洗脱液在洗脱液生成室中累积的方法，所述方法包括：
提供或获得洗脱液生成模块，所述洗脱液生成模块包括：
离子渗透屏障；
离子源贮存器，所述离子源贮存器安置在所述屏障的第一侧上，所述离子源贮存器具有安置在其中的液体离子源，所述液体离子源包括所述洗脱液；
第一电极，所述第一电极与所述液体离子源电连通；
洗脱液生成室，所述洗脱液生成室安置在所述屏障的第二侧上，所述屏障基本上防止液体在所述洗脱液生成室与所述离子源贮存器之间流动，所述洗脱液生成室具有安置在其中的水性流体；以及
第二电极，所述第二电极与所述水性流体电连通；以及
跨所述第一电极和所述第二电极施加电压或电流，所述电压或电流具有第一极性，具有所述第一极性的所述施加的电压或电流生成第一电场，所述第一电场抑制所述洗脱液通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的易位。
25.根据权利要求24所述的方法，其中抑制所述洗脱液离子通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的易位抑制所述洗脱液在所述第二侧上的累积。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一电场将所述水性流体的水分子分割以形成：
OH-离子；或者
H+或H3O+离子。
27.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
起始所述水性流体通过所述洗脱液生成室的流动；以及
选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第一极性反转到第二极性，具有所述第二极性的所述电压或电流生成第二电场，所述第二电场促进物种离子通过所述屏障从所述第一侧到所述第二侧的易位。
28.根据权利要求26所述的方法，进一步包括在一时间段内平衡所述洗脱液生成模块，所述时间段小于或等于约60分钟，优选地小于或等于约45分钟，更优选地小于或等于约30分钟，更加优选地小于或等于约15分钟，更加优选地小于或等于约10分钟。
29.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择性地将所述电压或电流的所述极性从所述第一极性反转到所述第二极性发生在无源或关闭模式期间。
30.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电场抑制所述洗脱液反离子通过所述离子交换屏障从所述第一侧到所述第二侧的易位。
31.一种运输洗脱液生成器的方法，所述洗脱液生成器包括：
第一电极，所述第一电极与安置在离子源贮存器中的液体离子源电连通，所述液体离子源含有物种离子；
第二电极，所述第二电极与安置在洗脱液生成室中的液体电连通；以及
离子交换屏障，所述离子交换屏障安置在所述离子源贮存器与所述洗脱液生成室之间，使得当跨所述第一电极和所述第二电极施加具有第一极性的电压或电流时，所述离子源中的所述洗脱液反离子被驱动通过所述离子交换屏障进入所述液体中，并且当跨所述第一电极和所述第二电极施加具有第二极性的电压或电流时，抑制所述离子源中的所述洗脱液通过所述离子交换屏障易位到所述液体中，
电池，所述电池电耦合到所述第一电极和所述第二电极，其中所述电池被配置成施加具有所述第二极性的所述电压或电流，所述方法包括：
将所述洗脱液生成器从制造位点运输到接收位点。
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