超临界流体色谱法.doc

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1、1超临界流体色谱法色谱是用于样品组分分离的一种方法，组分在两相间进行分配，一相为固定相，另一相为流动相。固定相可以是固体或涂于固体上的液体，而流动相可以是气体、液体或超临界流体。超临界流体色谱(Supercriticalfluidchromatography)就是以超临界流体做流动相依靠流动相的溶剂化能力来进行分离、分析的色谱过程。它是集气相色谱法和液相色谱法的优势而在20世纪70年代发展起来的一种色谱分离技术。超临界流体色谱不仅能够分析气相色谱不宜分析的高沸点、低挥发性的试样组分，而且具有比高效液相色谱

2、法更快的分析速率和更高的柱效，因此得到迅速发展。1.1概述1.1.1超临界流体及其特性自从1869年Andrews首先发现临界现象以来，各种研究工作陆续展开，其包括1879年Hannay和Hogarth测量了固体在超临界流体中的溶解度，1937年Michels等人准确测量了二氧化碳临界点的状态等等。对于某些纯净物质而言，根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化，即具有三相点和临界点，纯物质的相图如图11所示。在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被

3、称之为临界温度Tc；而在临界温度下，气体能被液化的最低压力称为临界压力Pc。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(Supercriticalfluid，SF)。图11纯物质的相图超临界流体由于液体与气体分界消失，它的流体性质兼具液体性质与气体性质，见表11所示。从表11中的数据可知，超临界流体的扩散性能和粘度接近于气体，因此

4、溶质的传质阻力较小，能更迅速地达到分配平衡，获得更快速、高效的分离。另一方面，密度与液体相似，这样可以保证超临界流体具有与液体比拟的溶解度，因此在较低的温度下，仍然可以分析热不稳定性和分子量大的物质，同时还能增加柱子的选择性。此外，超临界流体的扩散系数、粘度等都是密度的函数。通过改变液体的密度，就可以改变流体的性质，达到控制流体性能的目的。表11气体、液体和超临界流体的物理性质的比较名称密度ρ/g·ml-1粘度ŋ/g(cm·s)-1扩散系数D/cm2·s-1气体常压（15-60℃）(0.6-2)×10-

5、3(1-3)×10-40.1-0.4超临界流体Tc,Pc-Tc,4Pc0.2-0.50.4-0.9(1-3)×10-4(3-9)×10-40.7×10-30.2×10-3液体（有机溶剂，水，15-60℃）0.6-1.6(0.2-3)×10-2(0.2-2)×10-21.1.1超临界流体色谱法及其特点超临界流体具有液体相似的溶解能力，溶解能力比气体大，能溶解固体物质，这种溶解性质被用于分离过程，最先用于萃取技术-超临界流体萃取法（supercriticalfluidextraction,SFE）。后来，将超

6、临界流体用作色谱的流动相，建立了超临界流体色谱法。SFC因其超临界流体自身的一些特性，使得SFC的某些应用方法具有超过液相（LC）、气相（GC）两者的有点，有其独到之处，但它并不能取代这两类色谱，而是它们的有力补充。1.SFC与GC的比较a)SFC可以用比GC更低的温度，从而实现对热不稳定化合物进行有效的分离。由于柱温降低，分离选择性改进，可以分离手性化合物。b)由于超临界流体的扩散系数比气体小，因此SFC的谱带展宽比GC的要窄。c)SFC溶剂能力强，许多非挥发性组分在SFC中溶解度较大，可分析非挥发性的

7、高分子、生物大分子等样品。d)选择性较强，SFC可选用压力程序、温度程序，并可选用不同的流动相或者改性剂，因此操作条件的选择围较GC更广。2.SFC与LC的比较a)分析时间短，由于超临界流体粘度低，可使其流动速率比高效液相色谱（HPLC）快得多，在最小理论塔板高度下，SFC的流动相速率是HPLC的3-5倍左右，因此分离时间缩短。b)总柱效比LC高，毛细管SFC总柱效可高达百万，可分析极其复杂的混合物，而LC的柱效要低得多。当平均线速率为0.6cm/s时，SFC法的柱效可为HPLC法的4倍左右。a)SFC的

8、检测器应用广。SFC可连结各种类型的GC、LC检测器，如氢离子火焰（FID）、氮磷检测器（NPD）、质谱（MS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）以及紫外（UV）、荧光（FLD）等检测器。b)流动相消耗量比LC更低，操作更安全。通常，在SFC中由于极性和溶解度的局限，使用单一的超临界流体并不能满足分离要求，需要在超临界流体中加入改性剂。在SFC中，选择性是流动相和固定相两者的函数，在GC中溶质的保留受流动相压力及其性质的影响较小