色谱超临界流体色谱法..
一、超临界流体色谱的特点与原理 principle and character of supercritical fluid chromatography
1.超临界流体的特性。 对于某些纯物质来说,具有三相点 和临界点,如图所示,从图中可以 看出,物质在三相点,气、液、固 三态处于平衡状态,当处于临界温 度和临界压力以上时,则不论施加 多大压力,气体也不会液化,此时 即非气体,也非液体,而是以超临 界流体形式存在。
二、超临界流体色谱仪的结构与流程 instrument structure and the general process of SFC
1.结构过电子压力传感器和流量检测器, 计算机控制流动相的密度和流量;
(2)SFC的色谱柱和固定相
可以采用液相色谱柱和交联毛细管柱;
主要部件
(3)流动相
SFC的流动相:超临界流体;CO2、N2O、NH3
2.原理
SFC的流动相:超临界流体;CO2、N2O、NH3
SFC的固定相:固体吸附剂(硅胶)或键合到载体(或毛
细管壁)上的高聚物;可使用液相色谱的柱填料。填充柱SFC 和毛细管柱SFC; 分离机理:吸附与脱附。组分在两相间的分配系数不同 而被分离;
通过调节流动相的压力(调节流动相的密度),调整组
分保留值;
程 序 升 压
HPLC与SFC 比较
与GC法和HPLC法比较,因超临界流体的粘度接近于气相 色谱的流动相,对溶质的传质阻力小,可以使用更高的流速 洗脱,因此SFC的分离速度快于HPLC而与GC相当;超临 界流体的扩散率介于GC和LC之间,因而峰展宽小于在气体 中。 SFC中的流动相不是惰性的传输介质,这不同于GC而与 LC一样,溶质与流动相间有相互作用,利用此点可调控选 择因子α 在一定压力下,超临界流体溶解的分子的分压比在气体 中高几个数量级,这就可以实现对大分子、热不稳定性化 合物、 高聚物等的有效分离。
超临界流体色谱法
超临界流体色谱(supercrical fluid chromatography,SFC) 是以超临界流体作为流动相的色谱方法,是20世纪80年代 以来发展迅速的一个色谱分支,所谓超临界流体,是指在 高于临界压力和临界温度时的一种物质状态。它既不是气 体,也不是液体,但它兼有气体的低粘度、液体的高密度 以及介于气、液之间较高的扩散系数等特性。从理论上说 SFC既可以分析GC法难以处理的高沸点、不挥发性样品, 又有比HPLC法更高的柱效和更短的分离时间,且可使用 二者常用的检测器,也可与MS、FT-IR光谱仪等在线联接 ,因而可以方便地进行定性、定量分析。在中药药物分析 领域已有愈来愈多的应用。
超临界流体对于分离具有极其有用的物理性质,这些性 质恰好介于气体和液体之间。下表对气体、液体、和超临 界流体的有关物理性质进行了比较。
表 气体、液体、超临界流体物理性质的比较
流动相 气体 超临界流 体 液体 密度(g/ml) 约10-3 0.2-0.9 0.8-1.0 扩散系数 (cm2/s) 1-10-2 10-3-10-4 <10-5 粘度 (g/cm.s) 10-4 10-4-10-3 10-2
超临界流体色谱法
Supercrical Fluid Chromatography (SFC)
超临界流体的定义:
纯净物质根据温度和压力的不同,呈现出液体、气体、 固体等状态变化,如果提高温度和压力,来观察状态的变化 发现,如果达到特定的温度、压力,会出现液体与气体界面 消失的现象,该点被称为临界点。在临界点附近,会出现流体 的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物 性发生急剧变化的现象。当物质所处的温度高于临界温度, 压力大于临界压力时,该物质处于超临界状态。 温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体 (supercritical fluid,简称SCF)。 例如:当水的温度和压强升高到临界点(t=374.3 ℃, p=22.05 MPa)以上时,就处于一种既不同于气态,也不同于 液态和固态的新的流体态──超临界态,该状态的水即称之 为超临界水。
SFC的固定相:固体吸附剂(硅胶)或键合到载体(或
毛细管壁)上的高聚物;专用的毛细管柱SFC;
色谱柱
①填充柱 填充柱与HPLC柱相似,基于分配平衡实现分离,柱长可达 25cm,分离柱内径0.5-4.6mm。使用粒径为3-10µm的填料 填充。如硅胶、-NH2、-CN及C18、C8等化学键合相均可用 于SFC。其中以极性填料的分离效果更好。SFC在手性化合 物的分离上效果优于HPLC。 在实际操作中,往往会因压力变化而产生较大的柱压降,使 柱入、出口处的保留时间有很大差异,所以一般采用高于超 临界压力20%左右的压力以减小影响。在填料的选择上也要 注意与所分析的样品相适应,如分析极性或碱性化合物时, 填料覆盖度小,会产生不对称峰。若使用“封端”填料则会 得到改善。
压力效应:
SFC的柱压降大(比毛细管色谱大30倍),对分离有影响 (柱前端与柱尾端分配系数相差很大,产生压力效应); 超临界流体的密度受压力的影响在临界压力处最大,超过 该点,影响小,超过临界压力20%,柱压降对分离的影响小;
压力效应:在SFC中,压力变化对容量因子产生显著影响,
超流体的密度随压力增加而增加,密度的增加,能提高溶剂 效率,淋洗时间缩短。 CO2流动相,当压力改变:7.0→9.0×106 Pa,则: C16H34的保留时间 25min → 5min。
填充柱在重现性、载样量等方面要优于毛细管柱,操作简便, 也有用微填充柱的,将3-10μm的填料填充到内径几个毫米 或更小的毛细管柱中。 ②毛细管柱
较长用的填充毛细管柱内径≤0.5mm,柱长为10-30m;开管 毛细管柱主要是内径为50-100μm化学交连的各种硅氧烷柱 或其它类型的交连柱。 SFC色谱柱必须借助柱箱以实现精确的温度控制,范围可以 从室温至450°C,同时配低温控制系统,可在-50℃以下工 作。