色谱分析法第十章_超临界流体色谱法教材教学课件.ppt

1 第十章　超临界流体色谱法  2 10.1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 ①SFC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。 ②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），柱过程阻力小，可采用细长色谱柱以增加柱效。 ③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 3 度，使分析速度加快（低于GC），峰形变窄，增加检测灵敏度。 ④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。 ⑤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。 ⑥SFC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：（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。 4 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。 5 10.2.2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 6 图10.3 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 7 10.2.4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。 8 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，以流体密度决定其溶解能力的柱效损失较为严重。 12 2)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10.9 4)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 13 5)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 14 图10.12 图10.13 15 图10.14 Triton X100样品的负温度 多阶程序分离图谱 16 3)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′-ρ图 4)固定相、液膜厚度、柱径、柱长、阻力器及检测器的选择 17 (1）流动相密度与保留值的关系 ①非极性样品 ②中等极性样品 ③极性样品 ④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 18 10.5.3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 ２）毛细管SFC装置简介（图10.17为毛细管SFC装置流程） （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 19 10.6超临界