4.5 其他色谱仪器分析法

超临界流体色谱分析高效毛细管电泳分析4.5其他色谱仪器分析法4.5.1超临界流体色谱

Supercriticalfluidchromatograph,SFC

超临界流体色谱是以超临界流体作为流动相的色谱方法。

早在1879年J.B.Hannay等就发现了乙醇超临界流体能提高对金属卤化物的溶解能力。1958年人们首次实现了超临界流体色谱分析。物质通常以三种状态存在，即固态、液态和气态。常识告诉我们，物质在较低温度下，当不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当温度升高时，液体的体积会膨胀。但是，一些物质在特定的压力或温度下，还有一种状态叫超临界状态。某些物质存在着一个临界温度（Tc）和临界压力（Pc），在高于Tc和Pc后，物质不会成为液体或气体，这一点通常叫临界点。在临界点以上的范围内，物质状态介于气体和液体之间，这一范围内的流体被称为超临界流体。超临界流体即不是气体，也不是液体，但兼有气体的低粘度，液体的高密度以及介于气液之间的扩散系数特征。图4.5-1纯物质的相图表4.5-1气体、液体和超临界体物理性质的比较表4.5-2一些超临界流体的性质图4.5-2CO2密度与压力及温度的关系

超临界流体对溶质的溶解能力随密度增大呈比例增加。

常用的超临界流体为二氧化碳，其临界温度为31.1℃，即达到这个温度以上，怎样加大压力它也不会转变成液体，系统中存在的是“高密度的气体”。二氧化碳的临界压力为7.39MPa，如果小于这个压力，无论温度如何降低，它也不会液化。在分离检测原理上，SFC与气相色谱法和高效液相色谱法没有多大的区别。但是同气相色谱相比，超临界流体色谱仪的工作压力较高，一般为(7.0~45.0)MPa；和高效液相色谱仪也不一样，SFC的色谱柱温度较高，一般从常温到约250℃。操作过程可通过压力（或密度）的程序变化（相当于梯度洗脱）、温度程序变化（程序升温或降温）实现最佳的分离。

1-流动相贮罐；2-调解阀；3-干燥净化管；4-截止阀；5-高压泵；6-泵头冷却装置；7-微处理机；8-显示打印装置；9-热交换柱；10-进样阀；11-分流阻力管；12-分流加热出口；13-色谱柱；14-限流器；15-检测器；16-恒温箱；17-尾吹气图4.5-3超临界流体色谱仪流程超临界流体色谱仪兼有气相色谱和高效液相色谱仪两方面的特点，它即有气相色谱的恒温箱，又有高效液相色谱的高压泵，整个系统处于高压状态，要使系统稳定工作，必须有很好的气密性。二氧化碳是超临界流体色谱最常用的流动相，它的优点是成本低、无毒、不燃烧、容易纯化，易挥发，柱温(40~50)℃就已超过临界温度，另外同检测器匹配的性能也较好。它的不足是极性低，对极性大的化合物往往要加入改性剂（如甲醇等）才能满足分离和萃取的要求。限流器是SFC关键部件，它的作用一方面是使其两端保持在不同的相，另一方面又能通过它迅速实现相变，即迅速实现流动相的相变和样品转移。超临界流体色谱仪可用于食品中油脂、农药残留分析等方面。超临界水（Supercriticalwater）SFC看起来似乎缺少一种合适的流动相。超临界水合适吗？超临界水用途。地球上最高的水温是464℃，你相信吗？4.5.2高效毛细管电泳法HighPerformanceCapillaryElectrophoresis,HPCE

毛细管电泳CE是近十几年来高速发展起来的一种分离技术，是电色谱法的重要分支。从运行模式上可分为自由区带电泳CZE、等电聚集电泳CIEF、等速电泳CITP等。毛细管电泳又称高效毛细管电泳HPCE或毛细管电分离法CESM，是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力的新型液相分离分析技术，是继高效液相色谱之后的又一重大技术进展，它使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，被人们称之为20世纪90年代分析化学界最重要的事件之一。这种技术现已广泛应用于生物大分子如DNA测序、蛋白质分离上。在食品分析上，已有食品添加剂、药物残留分析等方面的大量报道。HPCE的特点：优点☆灵敏度高（可检出1pmol/L或更低），耗资少，不产生污染；☆

一般不需填充或复杂处理过程，价格相对较低，约为色谱柱的(10~20)%；☆运行环境是在水介质缓冲溶液中，而HPLC常常采用水和有机溶剂，易造成二次污染；☆样品消耗量很小，每次进样量仅是纳升级，可以活体进样；☆在直流电场驱动下运行，缓冲液的消耗量约为色谱溶剂消耗量的百万分之一；☆分离柱效高，尤其在分离生物大分子时，有不可取代的优点，理论塔板可达40万/m以上。☆应用范围广，而且对样品的预处理要求较低。无机、有机离子或电中性离子都可以用同一根毛细管柱进行分离，仅仅需要改变运行的缓冲液，而不需要象色谱分析那样经常更换不同固定相的色谱柱。缺点与不足☆定量的再现性差，纳升级进样在技术上尚需改进；☆灵敏度难以满足要求（需要在线富集或超高灵敏度的检测器）；☆电渗变化对分离重现性有较大影响。毛细管电泳分离的原理，主要是组分沿管轴方向运动的速度差异造成的。与赛跑一样，混合物在迁移过程中，各种样品分子因本身的速度不同，将逐渐分成不同的方阵（区带），快者在前，慢者落后，分离的时间或距离越长，方阵越小，数目越多，距离越大，“分离”就越好。电泳和色谱的分离都是速差过程，所不同的是作用力不同，电泳是电场力，色谱是分子间力和静电力。带电粒子在直流电场作用下于一定介质（溶剂）中所发生的定向运动就是电泳，单位电场下的电泳速度（v/E）称为电迁移率或淌度。研究结果表明，离子所带电荷越多，解离度越大、体积越小、溶液的粘度越小，电泳速度就越快。电渗概念是毛细管电泳经常涉及的，它是指毛细管中的溶剂因轴向直流电场作用而发生的定向流动，电渗的方向与管壁上固体表面电荷所具有的电泳方向相反；电渗的强度与管壁上不能迁移的离子或带电基团的数量或固液界面成正比。1-高