HPLC(Yüksek Performans Sıvı Kromatografi) Pompa Sistemleri

Analitik HPLC kolonları daha önce de belirttiğimiz gibi çok düşük çapa sahip toz parçacıkların (1.7-5 mikrometre) metal yapıda silindirlerin içine doldurulması ile üretilir. Amaç bu kolonların içine vereceğimiz analitlerin uygun bir polariteye sahip mobil faz beslemesi ile ayrılmasını sağlamaktır. söz konusu  hareketli fazın bu kolonlardan istediğimiz akış hızında geçirilebilmesi  için çok güçlü pompa sistemleri olmalıdır ki ,  gerekli ön basıncı sağlayabilsin. İşte bu pompa sistemleri genel olarak HPLC pompaları olarak adlandırılır. firmalar arası rekabetten dolayı çok farklı varyasyonlarda üretilseler de temel olarak 3 farklı çeşit olarak üretilirler. bu temel anlayışlar üzerinden üretim ve geliştirme yapılarak diğer modifikasyonlar piyasaya sürülmüştür.

Temel olarak sistem ; bir pompa başı içinde ileri geri hareketlerle emme-basma prensibi ile çalışan iki adet pistonun hareketi prensibine dayanır. Bu pistonları, pompa başına entegre biçimde konuşlandırılmış ,  sıvının tek yönlü hareketini sağlayan giriş ve çıkış vanaları destekler. aynı zamanda bu pistonların hem hareketinin rahat olmasını sağlayan hem de yüksek basıncı içinde hapsedecek yüksek basınç contaları vardır. pistonlar emme basma işlemini bu pistonların içinde yapar. Pistonlar genellikle safir ya da safire benzer, yüzey gözenek oranı çok düşük ve sertliği yüksek olan malzemelerden üretilir ki, konvansiyonel olarak çok yüksek(400 bar gibi) basınçlara ulaşılabilsin.Normal şartlar altında pompa pistonlarının hareketinden dolayı kesikli akış elde edilir ki bu istenmeyen bir şeydir. Çünkü akış istenen ölçüde sabitlenemez ise istenen akış programlaması da yapılamaz ve analitlerin ayrışımı ve tanımlanması güçleşir. Bu duruma farklı disipliner anlayışlar farklı çözümler getirerek sonuca ulaşmışlardır. En bilineni damper denen ek bir parçanın akış yolu üzerine entegre edilmesi ile basıncın ve akışın dengelenmesidir. Bir diğer yol ise pompa piston hareketinin basınç değişimine göre hareket ettirilerek akışın meka-tronik olarak kontrolüdür. Bütün bu mekanik temel olarak  3 pompa türünde de bulunur. pompalarda farklılık yaratan mevcut farklı mobil fazları karıştırma yeteneklerine göre üretilmeleridir.


1. İzokratik(tek kanallı) Pompalar: Bu pompalar tek kanallı yani sadece tek bir çözgen ya da çözgen karışımını sürekli olarak hareketli faz olarak besleyen en basit pompa sistemleridir. Eğer uygulama , analiz süresi boyunca birden fazla mobil fazın değişimli karışımını programlamayı gerektirmiyorsa , analiz boyunca sabit konsantrasyonlu bir karışım beslemesine ihtiyaç var ise , en ekonomik çözümdür.Tek dezavantajı hazırlamış olduğunuz hareketli faz her seferinde oranı dikkatli biçimde hazırlanmış bir karışım olmalıdır ki analizlerdeki çıkış zamanları(tanımlamalarda çok önemli olan) değişmesin. Bu aynı zamanda bekletilmiş karışım halindeki organik fazların oranları da değişeceği için , hergün yenilenmelerini gerektirebilir.

2.  İkili (Binary) Pompa Sistemleri: Bu pompa türü temelde iki adet pompa başından oluşur. Her bir pompa  başı farklı bir hareketli fazı sisteme basar ve pompa başlarından sonra yüksek basınç altında istenen hareketli faz karışımı çok düşük bir ölü hacimde elde edilir. Ölü hacmin düşük olması , karışım yapan pompalar için özellikle çok düşük akışlı analizlerde önemlidir. Çünkü programlanan konsantrasyon değişimleri çok kısa sürelerde kolona aksettirilebilir ve bu da ayrımın kontrolü ve etkinliğini arttırır.Dolayısı ile günümüzde 1.7 mikron dan daha düşük parçacık boyutuna sahip olan kolonlarla yapılacak analizlerde bu tip pompalar daha çok tercih edilir.






3. Gradyen (4 kanallı (quaternary)) Pompa Sistemleri; Tek bir
Pompa başından oluşur. 4 değişik hareketli fazı istenen oranda karıştırma , programlama ya da ayrı ayrı kullanma şansı verir. Pompa başından önce konuşlandırılmış 4 kanallı , elektronik olarak kontrol edilebilen ve programlanabilen bir dörtlü düşük basınçta karıştırma vanasına sahiptir. pompa başından önce bulunduğu için ölü hacim genellikle çok yüksektir ve özellikle düşük akışlarda metod geliştirme işleri için uygun olmayabilir.



Bu üç pompa sisteminden analize en uygun bir tanesi ya da hibrit bir pompa minimum analiz gereksinimleri,ekonomik koşullar ve analiz sayıları da göz önünde bulundurularak seçilmelidir.

Yüksek Basınç Pompa  sistemlerinde çıkabilecek arızalar ve çözümleri kısaca şöyle olabilir;

1. Basıncın yükselmemesi( pompanın sıvı basamaması): Bunun en genel sebebisistem içinde çok fazla hava olmasıdır ki hemen her pompanın bir tahliye vanası (purge valve) vardır bu tahliye vanası açılıp , gerekli hareketli fazın pompa başı girişine kadar geldiğinden emin olunup ( böyle değil ise pompa başı girişi el yordamı ile sökülüp geniş hacimli bir şırınga ile sıvı çekilir ve tekrara takılır.) sistem çalışabileceği en yüksek basma hızına çıkarılıp birkaç dakika çalıştırılır . Daha sonra tekrar normal akış değerlerine getirilip vana kapatılır.
2. Dalgalanan Basınç Değeri: Genellikle tampon içeren hareketli faz uygulamalarında daha sık rastlanır. Eğer sistemler , tamponlu hareketli faz içeren analizlerden sonra düzgün temizlenmez ve o şekilde bırakılırsa tuz oluşabilir. Bu tuzlar pompa başındaki akışın tek yönlü olmasını sağlayan vanaların iç mekanizmalarını bozar ve bu vanalar sıvının geri kaçmasına engel olamaz . bu durumda büyük basınç dalgalanmaları ve akışta kontrolsüzlük yaşanır. Çoğu yazılım bu durumu kontrol ettiğinden analize izin vermez. Bu tuzu çözebilme yeteneğine sahip sıvılar hareketli faz ile değiştirilip pompa çalıştırılarak tuz iyice arınana kadar sitem yıkanmalıdır.
Bir başka sebep de damper ya da buna benzer vazifeyi üstlenmiş basınç ve akış regülasyonu sağlayan parçaların arızasıdır ki ilk çözüm iş görmezse bu parçaların değişimi gerekebilir.
Yüksek basınç contalarının yıpranması veya pistonlardaki çizikler de bu tür basınç dalgalanmalarına sebep olabilir ancak bu tür problemler gözle görülebilecek kaçaklara da sebep olduğu için kendilerini hemen ele verirler. Çözüm bu sarf parçaların gerektiğinde ya da laboratuvar politikasına göre bakımdan bakıma değiştirlmesidir.