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《中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)》 2003年
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高压电渗泵及其在微柱液相色谱中的应用研究

陈令新  
【摘要】: 填充床电渗输液微型泵(简称电渗泵)是近年来出现的一种电场激励电渗流的输液技术,它是目前研究的微型泵中唯一可以产生高压并能够连续输液的微流量泵。其显著的特点是高压微流量,无活塞无阀无动态密封;结构设计简单、灵活,形式多样,是微型泵技术的重要突破。 利用双电层理论,结合毛细管电色谱、毛细管电泳和液相色谱柱理论建立了填充床电渗泵的理论模型,研究了电渗泵压强与流量的产生机制,以及泵的热动力学效率,根据理论进一步研究分析了影响电渗泵压强和流量的各种因素。这将为电渗泵的制作与实用化奠定理论基础和提出解决方案。 基于电渗泵的理论,实验考察了一级电渗泵研制的条件,讨论了影响电渗泵压强和流量的因素,主要包括zeta电位ζ,电场强度E,柱长度L、柱横截面积A,流体介电常数ε和流体粘度系数η。总结了控制电渗压力和获得稳定可调节流量的条件。在此基础上设计组装了电渗泵原理样机,主要由微型填充柱、空心电极、高压直流电源、除气装置等构成,这种系统可以获得最高20MPa的压强和20μL/min以下的流量,并将其应用在微柱液相色谱上输送流动相。 为了在微系统中设计应用低电压驱动的高输出压强电渗泵,提出了多级泵原理。它是个似非而是的创新性产物,是巧妙地应用电渗、电路和流体传导的多学科知识融合交叉的结果。通过原理的阐述,说明了这种并联供电多级串联泵能够使压强倍增而驱动电压却不增加的原因——相同的驱动电压下,多级泵(n)的输出压强P_(EOP)(n)是一级泵输出压强P_(EOP)(1)的n倍,而流量与一级泵的流量相同。这一原理为电渗泵的研制提供了新思路和实验依据,具有极为重要的技术价值。 突破了小于50nm的细粒度填料不能产生电渗的限制,尝试通过对粒度为10nm左右填料的表面处理和新的填充技术,在实验上得到40MPa以上输出压强和2μL/min以下流量,可以驱动极细内径柱液相色谱。理论上可以使电渗泵实现100MPa以上的输出压强,我们受实验材料和测量仪器的限制,没有实现这一理论预测。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O657.7

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【引证文献】
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【参考文献】
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2 陈令新,关亚风;微流量输液泵[J];分析化学;2003年06期
3 陈令新,关亚风,马继平;电渗泵中电渗流的控制[J];分析化学;2003年05期
4 陈令新,柳若芍,马继平,关亚风;压电传感器现场监测石英表面电荷分布[J];传感器技术;2003年01期
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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