CS195007B1 - Hydrodynamické Čerpadlo kapaliny - Google Patents

Description

Vynález se týká hydrodynamického čerpadla kapaliny, určeného k vyvolání hydrodynamického toku a vhodného pro použití například v izotachofóze nebo v chromatografil.

Při elektroaeparačních metodách, Jako je například izotachoforéza, se a výhodou používá hydrodynamického toku v protiproudovém uspořádání. Protiproud působí tak, jako kdyby se prodloužila kolona, v níž dochází k separaci. Protiproudového uspořádáni se používá při dělení látek v plněných kolonách i při dělení v kapilárách nebo kyvětách bez přítomnosti nosiče. Mimo to se hydrodynamického toku používá k vyplavování jednotlivých frakci při přepařativní izotachoforáze. Dosud známá zařízení používají k vytváření hydrodynamického toku hydroatatickóho tlaku vyvolaného rozdílem výSek hladin elekrólytů v katodové a anodová komůrce nebo různých typů mechanických'čerpadel (peristaltické čerpadlo, pístové čerpadlo) dále pak systému, kde kapalina je vytlačována z uzavřeného objemu tlakem plynu. Nevýhody těchto dosavadních zařízení spočívají v obtížném potlačování ruživých pulsů (u mechanických čerpadel), v komplikovaném a.mnohdy málo přesném nastavení, řeap. programování potřebného toku, popřípadě v těžkostech při změně smyslu toku.

lok kapaliny Je možno vyvolat přiložením vnějáího elektrického pole na membránu, která je ve styku a elektrolytem, přičemž mezi nimi vzniká elektrický potenciál, lento způsob je používán pro vyvolání toku kapalná mobilní fáze v chromatografickém systému, například v ná195 007

195 007 plnová koloně, v níž membránu tvoří v podstatě serbent. Nevýhodou tohoto uspořádání je, Se nelze použít například kovovou kolonu, přičemž volba složení náplně kolony a mobilní fáze je značně omezena požadavkem existence alektrokinetického potenciálu mezi nimi.

Tyto nevýhody odstraňuje hydrodynamická čerpadlo ^spaliny sestávající ze základního tělesa z elektricky nevodivého materiálu, například organického akla, v němž je vytvořena dutina rozdělená na nádoby, jehož podstatou je, že nádoby jsou opatřeny elektrodami a mezi aebou odděleny dvěma membránami, mezi nimiž je čerpací komora spojená s výstupní trubicí čerpadle.

Předností popisovaného čerpadla spočívají v jednoduchosti provedení a v malých rozměrech konstrukce, ve snadné a rychlé změně velikosti a amyalu hydrodynamického toku, ve snadném a přesném nastaveni i malých hodnot hydrodynamického toku bez rušivých pulsů. Další z přednosti spočívá v tom, že tok je ovládán přímo velikostí a polaritou elektrického napětí vloženého ha obě elektrody. Použitím dvojité membrány je současně eliminován vliv elektrolyticky generovanému plynu na velikosti toku. Další výhodou je, že čerpadlo podle vynálezu tvoří samostatnou jednotku a může být použito pro separační kolony z elektricky vodivých i nevodivých materiálů.

Vynález blíže objasni přiložený výkres, kde na obr. 1 je znázorněn příklad čerpadla a na obr. 2 je graficky vaznačena závislost výkonu zařízení na velikosti napětí na éLektrodách. čerpadlo na obr. 1 Je vytvořeno základním tělesem 1, přičemž dutina uvnitř tělesa 1 je rozdělena dvěma membránami 2a, 2b na první nádobu 3 a m první elektrodou čerpací komoru 8 a druhou nádobu 4 opatřenou druhou elektrodou 6, Čerpací komora 8 je spojena a výstupní trubicí 2 čerpadla a dále se separační kolonou 9, Nádoby 3 e 4 a Čerpací komora 8 jsou naplněny pracovní kapalinou, přičemž elektrokinetický potenciál existuje mezi pracovní kapalinou a alespoň jednou z membrán 2a, 2b a obě elektrody jsou a touto pracovní kapalinou v kontaktu.

Čerpadlo podle vynálezu vytváří hydrodynamický tok jako následek toku elekroosmotického. Blaktřooamotický tok vzniká v důsledku nerovnoměrné distribuce elektrických nábojů na rozhraní nepohyblivé tuhé fáze a elektrolytu při vloženi vnějšího elektrického napětí. <Je-li touto nepohyblivou tuhou fází membrána propustná pro používanou pracovní kapalinu .a panují-li na stranách membrány tlaky P-j. a Pg, je objemová rychlost elektroosmotického toku membránou V daná výrazem

I

V = -- - K/P_L - P₂ , kde označuje dielektrickou konstantu pracovní kapaliny a vodivostí a. viskositou , I je elektrický proud a je tzv. elektrokinetický (zeta) potenciál, tj. rozdíl potenciálů mezi vnější Helmholtzovou rovinou a vnitřkem pracovní kapaliny (J. Dvořák, J. Koryta, V. Boháčková, Slektrochemie, Academia Praha, 1966, atr. 221). Konstanta K je experimentálně měřitelná veličina udávající objem pracovní kapaliny proteklý za jednotku Sasu membránou při jednotkovém rozdílu tlaků mezi oběma stranami membrány, čerpadlo pracuje za provozu následovně: Připojením obou elektrod £ a 6 ^z<5roji stejnosměrného napětí Začne pracovní kapalina protékat nejméně jednou z obou.membrán 2a, 2b a vyvolá hydrodynamický tok. Pracovní kapalina počna vytékat z čerpací komory 8 do výstupní trůbice 2 čerpadla, přičemž, velikost toku z čerpací komory 8 je dána rozdílem toků pracovní kapaliny přes membrány 2a, 2b. Při provedených zkouškách byla

19S 007 použita membrána 2a zhotovená ze skelné frity S4 a membrána 2b z celofánu, obě o průměru 6 mm. Jako pracovní kapaliny bylo použito 0,111 kyseliny octové. Při změně polarity stejnosměrného napětí se změnil 1 smysl toku, to znamená, že čerpadlo nasávalo pracovní kapalinu z výstupní trubice.

Závislost výkonu tohoto čerpadla, to je velikost toku I/S pracovní kapaliny z čerpací komory 8, na použitém stejnosměrném napětí V znázorňuje graf na obr. 2. Horizontální křivka naznačuje napětí U/V a vertikální křivka velikost toku I/S.

Volbou materiálu membrán 2a. 2b. jejich tlouělkou a průřezem, déle volbou pracovní kapaliny a velikostí napětí na elektrodách 2 a 6 lze ovlivnit výkon zařízení a oblast tlftků, kterých toto zařízení může dosáhnout. Velikost a směr toku lze programovat změnou napětí vloženého na elektrody 5 a 6.

Čerpadlo podle vynálezu lze použít jako přídavného zařízení nebo jako zařízení pevně připojeného k izotachoforetické koloně. Podobně lze čerpadlo podle vynálezu použít i u ostat nich elektroseparačních metod, u chromatografických kolonových metod a všude tam, kde je třeba vytvářet snadno a přesně nastavitelný a ovladatelný hydrodynamický tok.

Claims (1)

1. P fi E D II Ě I VYNÁLEZU

   Hydrodynamické čerpadlo kapaliny, sestávající ze základního tělesa z elektricky nevodivého materiálu, například z organického skla, v němž je vytvořena dutina rozdělená na nádoby, vyznačené tím, Že nádoby (3 a 4) jsou opatřeny elektrodami (5 a 6) a mezi sebou odděleny dvěma membránami (2a a 2b), mezi nimiž je čerpací komora (8) spojená s výstupní trubici (7) čerpadla. »