利用弹性流不稳定性提高色谱柱的动力学性能
流体动力学
2024-07-17 v1 软凝聚态物质
混沌动力学
应用物理
摘要
尽管经过数十年的研究与开发，Slurry 装填 HPLC 柱的优化效率仍受制于从墙面到中空区域的固有远距离流动异构性。本文展示了通过在操作时向流动相中加入一定量(500ppm)大型柔性合成聚合物(18MDa 部分水解的丙烯酰胺, HPAM)(1% NaCl 水溶液)来解决此问题的实例。将聚合物加入后，使流动相具有弹性，当流速超过阈值时，使孔隙空间内的流动变得不稳定。我们通过测量摩擦因数随雷诺数变化的压降来验证了这种弹性流不稳定性的发展。在先前的工作中，我们发现这种流动不稳定性以大规模时空速度涡动特征表现，可能促进分析剂在柱内的离散。通过对准稀释示踪剂硫脲进行轴向离散测量，我们确证了在不稳定性临界值以上运行可显著降低峰形不对称性，从而显著提高柱的效率。这些实验为证明弹性流不稳定性可被利用以减轻柱内横向流动异构性对 Slurry 装填 HPLC 柱效率的负面影响提供了概念验证。尽管该方法自身存在局限性和约束条件，但我们的工作为未来针对可在常用液色谱流动相中溶解并能够产生弹性流动不稳定性以提高 HPLC 柱分辨率的聚合物的针对性开发奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2407.11311,
title = {Harnessing an elastic flow instability to improve the kinetic performance of chromatographic columns},
author = {Fabrice Gritti and Emily Y. Chen and Sujit S. Datta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.11311},
year = {2024}
}