超臨界流體色譜法.ppt

第十二章 超臨界流體色譜法,定義 超臨界流體色譜法 （Supercritical Fluid Chromatography ,SFC） 是以超臨界流體作為流動(dòng)相的一種色譜方法。 所謂超臨界流體，是指既不是氣體也不是液體的一些物質(zhì)，它們的物理性質(zhì)介于氣體和液體之間。,發(fā)展現(xiàn)狀 超臨界流體色譜技術(shù)是2O世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種嶄新的色譜技術(shù)。由于它具有氣相和液相所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，并能分離和分析氣相和液相色譜不能解決的一些對(duì)象，應(yīng)用廣泛，發(fā)展十分迅速。 據(jù)Chester估計(jì)，至今約有全部分離的25涉及難以對(duì)付的物質(zhì)，通過(guò)超臨界流體色譜能取得較為滿意的結(jié)果。,一、超臨界流體的特性,1 物質(zhì)的臨界點(diǎn) 我們知道，某些純物質(zhì)具有三相點(diǎn)和臨界點(diǎn)。純物質(zhì)的相圖見(jiàn)圖。由三相圖看出：物質(zhì)在三相點(diǎn)下，氣、液、固三態(tài)處于平衡狀態(tài)。而在物質(zhì)的超臨界溫度下，其氣相和液相具有相同的密度。當(dāng)處于臨界溫度以上，則不管施加多大壓力，氣體也不會(huì)液化。在臨界溫度和臨界壓力以上，物質(zhì)是以超臨界流體狀態(tài)存在。即在超臨界狀態(tài)下，隨溫度、壓力的升降，流體的密度會(huì)變化。此時(shí)的物質(zhì)既不是氣體也不是液體，卻始終保持為流體。,2 超臨界流體的特性 超臨界流體具有對(duì)于分離極其有利的物理性質(zhì)。它們的這些性質(zhì)恰好介于氣體和液體之間。超臨界流體的擴(kuò)散系數(shù)和粘度接近于氣相色譜，因此溶質(zhì)的傳質(zhì)阻力小，可以獲得快速高效分離。另一方面，其密度與液相色譜類(lèi)似，這樣就便于在較低溫度下分離和分析熱不穩(wěn)定性、相對(duì)分子質(zhì)量大的物質(zhì)。,另外，超臨界流體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，如擴(kuò)散、粘度和溶劑力等，都是密度的函數(shù)。因此，只要改變流體的密度，就可以改變流體的性質(zhì)，從類(lèi)似氣體到類(lèi)似液體，無(wú)需通過(guò)氣液平衡曲線。超臨界流體色譜中的程序升密度相當(dāng)于氣相色譜中程序升溫度和液相色譜中的梯度淋洗。 通常作為超臨界流體色譜流動(dòng)相的一些物質(zhì)，其物理性質(zhì)列在表中.,2超臨界流體色譜儀,1985年出現(xiàn)第一臺(tái)商品型的超臨界流體色譜儀。下圖表示了超臨界流體色譜儀的一般流程。 圖中很多部分類(lèi)似于高效液相色譜儀，但有兩點(diǎn)重要差別：,（l）具有一根恒溫的色譜柱。這點(diǎn)類(lèi)似 氣相色譜中的色譜柱，目的是為了提供對(duì)流 動(dòng)相的精確溫度控制。 （2）帶有一個(gè)限流器（或稱(chēng)反壓裝置）。 目的用以對(duì)柱維持一個(gè)合適的壓力，并且通 過(guò)它使流體轉(zhuǎn)換為氣體后，進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行 測(cè)量。實(shí)際上，可把限流器看作柱末端延伸 部分,三壓力效應(yīng),在SCF中，壓力的變化對(duì)容量因子k產(chǎn)生顯著影響，由于以超流體作為流動(dòng)相，它的密度隨壓力增加而增加，而密度的增加引起流動(dòng)相溶劑效率的提高，同時(shí)可縮短淋 洗時(shí)間。 例如，采用CO2流體作流動(dòng)相，當(dāng)壓力由 7.O106Pa增加到90106Pa時(shí)，對(duì)于十六碳烷烴的淋洗時(shí)間可由25min縮短到5min。在SFC中，通過(guò)程序升壓實(shí)現(xiàn)了流體的程序升密，達(dá)到改善分離的目的。,四、固定相和流動(dòng)相,用于SFC中的色譜柱可以是填充柱，也可以是毛細(xì)管柱。目前，毛細(xì)管超臨界流體色譜（CSFC）由于具有特別高的分離效率，倍受人們的青睞。 在SFC中，最廣泛使用的流動(dòng)相要算是 CO2流體，它無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、易獲取并且價(jià)廉，對(duì)各類(lèi)有機(jī)分子都是一種極好的溶劑。,它在紫外區(qū)是透明的；臨界溫度31，臨界壓力7.29106Pa；在色譜分離中，CO2 流體允許對(duì)溫度、壓力有寬的選擇范圍。 有時(shí)可在流體中引入1%10%甲醇，以 改進(jìn)分離的選擇因子值。除CO2流體外， 可作流動(dòng)相的還有乙烷、戊烷、氨、氧化亞 氮、二氯二氟甲烷、二乙基醚和四氫呋喃等。,五、檢測(cè)器,在高效液相色譜儀中經(jīng)常采用的檢測(cè)器，如紫外、熒光、火焰光度等都能在SFC儀中很好應(yīng)用。但SFC比起HPLC還具有一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是可采用GC中火焰離子化檢測(cè)器（FID）。我們知道，F(xiàn)ID對(duì)一般有機(jī)物分析具有較高的靈敏度，這也就提高了SFC對(duì)有機(jī)物測(cè)定的靈敏.,六、超臨界流體色譜法與其他色譜法比較,l 與高效液相色譜法比較 實(shí)驗(yàn)證明SFC法的柱效一般比HPLC法要高：當(dāng)平均線速度為0.6cmS-1時(shí)，SFC法的柱效可為HPLC法的3倍左右，在最小板高下載氣線速度是4倍左右；因此SFC法的分離時(shí)間也比HPLC法短。這是由于流體的低粘度使其流動(dòng)速度比HPLC法快，有利于縮短分離時(shí)間。,2 與氣相色譜法比較 出于流體的擴(kuò)散系數(shù)與粘度介于氣體和液體之間，因此SFC的譜帶展寬比GC要??；另外，SFC中流動(dòng)相的作用類(lèi)似LC中流動(dòng)相，流體作流動(dòng)相不僅載帶溶質(zhì)移動(dòng)，而且與溶質(zhì)會(huì)產(chǎn)生相互作用力，參與選擇競(jìng)爭(zhēng)。 還有，如果我們把溶質(zhì)分子溶解在超臨界流體看作類(lèi)似于揮發(fā)，這樣，大分子物質(zhì)的分壓很大，因此可應(yīng)用比GC低得多的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)大分子物質(zhì)、熱不穩(wěn)定性化合物、高聚物等的有效分離。,應(yīng)用范圍的比較 下圖描繪了SFC與其他色譜方法測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量范圍的比較。由圖看出SFC比起GC法測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的范圍要大出好幾