色谱分析法超临界流体色谱法.pptx

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1、110.1超临界流体色谱法概述10.1.1超临界流体色谱的定义 使用超过临界温度和临界压力的流体（称超临界流体，Supercritical Fluid）作流动相进行组分分离的色谱法称为超临界流体色谱法（Supercritical Fluid Chromatography）。超临界流体就是物质（气体或液体）处于临界温度和临界压力以上，既不是液体也不是通常的气体，而是单一相态的流体。10.1.2超临界流体色谱（SFC）的特点SFC的流动相是超临界流体，具有与液体相近的密度，因此它有强溶解性能，适于分离分析难挥发和热稳定性差的物质。超临界流体的粘度近于气体，比液体低得多（约低两个数量级），柱过程阻力

2、小，可采用细长色谱柱以增加柱效。超临界流体的扩散系数在气体和液体之间，具有较快的传质速第1页/共27页2度，使分析速度加快（低于GC），峰形变窄，增加检测灵敏度。通过变更流动相压力等参数可改变超临界流体的密度，即可改变它的溶解能力、粘度和扩散系数，因此可以程度不同地改善色谱分离效能。在SFC系统中，设定变更流动相压力程序是SFC分离分析工作特点之一。可作流动相的超临界流体的物质较多，易得，便宜，优于HPLC流动相的选择。SFC系统中既可使用GC的检测器也可以使用HPLC的检测器。10.1.3超临界流体色谱法的发展10.1.4SFC系统流程图 SFC系统流程图见图10.1，流动相有两种情况输送：

3、（1）常压时为气体的流动相，可将高压气瓶中流动相减压至所需压力或用泵增加压力输送到色谱柱；（2）在室温常压下时为液体的流动相，采用无脉动注射泵来输送。第2页/共27页3图10.1 超临界流体色谱流程图10.2超临界流体色谱操作条件及其影响因素 根据不同样品的要求，可选择适宜的物质作SFC的流动相。例如，分析碳水化合物和核甙时选用NH3作流动相为好；分析嘌呤时选用CO2比用NH3好，但常采用的是CO2和正戊烷作流动相，操作起来更加方便。表10.1列出了一些化合物的临界物理性质。第3页/共27页410.2.2固定相10.2.3柱压力图10.2 恒温改变柱压力时正构烷烃的分离第4页/共27页5图10

4、.3 SFC法程序升压分离聚苯乙烯（M=2 100）图10.4 裂解石脑油族分离SFC图第5页/共27页610.2.4柱温图10.5 柱压不变或流动相密度不变时log K和柱温的关系10.2.5流动相线速度和填料粒度 色谱法中流动相的线速度和流动相的黏度成反比，最佳线速（uopt值）GC为最大，SFC为次之，HPLC为最小。第6页/共27页7图10.6 CO2 流动相线速和HETP的关系10.3超临界流体色谱法基础10.3.1SFC的Van Deemter方程 通过研究发现，描述超临界流体流速对柱效影响的Van Deemter方程和Golay方程依然可以成立，但填充柱的柱压降增大，以流体密度决

5、定其溶解能力的柱效损失较为严重。第7页/共27页810.3.2CSFC常用的公式、定义及Golay方程1)选择性指标2)分离度Rs与K，n的关系3)相对变数4)Golay方程10.3.3SFC法色谱保留值规律的基本方程 超临界流体色谱（SFC）是一种新的色谱方法和技术。它的保留值与柱温、流动相密度间存在着统计热力学的规律性。戴朝政、李浩春、卢佩章等采用统计热力学方法推导出了一基本关系式。1)需要回答的几个理论性问题2)基本方程式的简化3)SFC保留值公式的验证第8页/共27页910.4二氧化碳超临界流体色谱法 二氧化碳常作为SFC的流动相，这是由于CO2流体对大分子有机化合物和天然有机化合物具

6、有良好的溶解能力，它的临界温度（31.3）和临界压力（7.3 MPa）都较低，无毒性，不破坏和污染样品及色谱柱，来源广泛、易得，价格便宜。因此，CO2超临界流体色谱在国内外文献中比较多见。10.4.1仪器设备及试验流程图10.7 CO2的SFC系统组装图第9页/共27页1010.4.2 CO2超临界流体色谱法有关问题讨论1)关于相区的控制图10.8 CO2 PrPrRr图第10页/共27页112)色谱固定相颗粒直径的影响3)CO2的SFC流出曲线和组分色谱图图10.94)Van Deemter方程图解曲线图10.10 CO2的SFC方法的H-u图图10.11萘（A,B）及菲（C,D)的n-T图

7、第11页/共27页125)CO2的SFC法中柱温对柱效的影响10.5毛细管超临界流体色谱技术10.5.1毛细管超临界流体色谱法几个关键问题 1)固定液膜的耐洗脱性2)CSFC仪器的特性10.5.2 CSFC操作条件的选择 毛细管超临界流体色谱操作条件的选择尚无成熟的规律性，根据CSFC自身特点和类似于GC及LC的条件之处，吸收大量应用文章的精华和国内外从事SFC工作的诸专家著作所述，特提出CSFC系统操作条件的选择要点，具有实际应用价值，供读者在实践工作中作条件选择的基本原则。1)流动相及其线速度的选择2)温度的选择第12页/共27页13图10.12图10.13第13页/共27页14图10.1

8、4 Triton X100样品的负温度多阶程序分离图谱第14页/共27页153)压力和密度的选择(1）流动相密度与保留值的关系(2）密度的选择 图10.15n-C16在甲基硅氧烷柱上不同温度下的log-k-图4)固定相、液膜厚度、柱径、柱长、阻力器及检测器的选择第15页/共27页16(1）流动相密度与保留值的关系非极性样品中等极性样品极性样品含有空间异构体和光学异构体的样品图10.16 二甲基聚硅氧烷同步非线性密度/温度程序分离图第16页/共27页1710.5.3毛细管SFC装置简介 1）CSFC装置流程图10.17 毛细管SFC装置流程）毛细管SFC装置简介（图10.17为毛细管SFC装置流

9、程）（1）CO2净化及存储系统（2）泵系统（3）分析系统（4）微机控制系统第17页/共27页1810.6超临界流体色谱联用技术 SFC联用技术目前应用较成功且有商品仪器出售的主要是SFC/MS及SFC/FTIR。10.6.1 CSFC/MS联用技术图10.18 CSFC/HRMS 系统示意图10.6.2 CSFC/FTIR联用技术第18页/共27页19图10.19 CSFC/FTTIR联用方框图图10.20 多环芳烃的FTIR与UV图第19页/共27页2010.7超临界流体色谱的应用 由于SFC在分析测试应用中有其独特之处，能圆满解决用GC与HPLC尚不能解决的问题，因此，其应用技术的研究备受

10、重视，发展快速。目前该技术已经应用于分析药物、食品、甾族化合物、脂肪酸及其衍生物、农药及除草剂、炸药、染料、生物样品、聚合物及其添加剂等化工产品，现分述如下。10.7.1热不稳定性物质 分析热不稳定性物质二异氰酸盐时，在GC的高温条件下易聚合而在HPLC中则会产生 反应，使用CSFC分析，采用60 的CO2流动相，检测器为FID，可以得到单体、二聚物、三聚物及四聚物的结果如图10.21所示。第20页/共27页21图10.21 CSFC分离偶氮化合物图第21页/共27页22图10.22 四氢大麻醇代谢物的CSFC分析第22页/共27页2310.7.2药物 药物一般为极性组分，用GC分析时，由于其

11、极性过强及易热分解，一般都要进行衍生化处理；用HPLC分析，又因药物样品常缺少UV及荧光所需的发色团，给检测带来困难，加之HPLC分辨率较低，结果就更不能令人满意。10.7.3聚合物 对超出GC能分析的分子量范围内的组分，像平均分子量几千的聚乙二醇齐聚物等，由于SFC的流动相能较好地溶解它们，因此可以用SFC进行分析。实例如图10.23。第23页/共27页24图10.23 CSFC 分析Triton-100图10.24 CSFC对农药的分离第24页/共27页2510.7.4甾族化合物 甾族化合物是一类含有羟基的极性异构体混合物，性质很相近，极难分离，利用CSFC，采用选择性强的固定液可直接进行

12、分析。10.7.5农药及除草剂 农药含有S，P等杂原子，极性较强，对温度敏感，且很多农药不含发色基团，用GC和LC很难分析，痕量分析尤其困难。采用CSFC结合选择性强的检测器像FPD、NPD、ECD等，是痕量农药及除草剂分析的理想方法。实例如图10.24。10.7.6食品及天然产物 这类样品组成复杂，预处理繁琐费时，CSFC用于该方面已取得很好的结果。有报道CSFC在90 的CO2流动相条件下将一、二、三甘油酯完全分离，出峰22个，峰形尖而对称。第25页/共27页2610.7.7化工产品图10.26 染料混合物的CSFC谱图图10.25 CSFC分离炭黑提出物色谱图第26页/共27页感谢您的观看！第27页/共27页