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HILIC色谱柱发展中的一个重要的里程碑
点击次数:2746 发布时间:2015-07-27
   HILIC色谱柱的出现是气相色谱发展中的一个重要的里程碑,它使GC在分离效率和分析速度两方面都大大提高。1957年,戈雷用聚乙烯毛细管考察空气峰的分离情况,受到启发,他用玻璃管、金属管做试验,成功地在内径为250μm的金属毛细管内壁用1%聚乙二醇的二氯甲烷溶液涂渍了一层很薄的固定液,所得到的结果比当时采用填充柱的柱效高约7~8倍,显示了这个新方法的优点。1979年柔性石英HILIC色谱柱的出现使毛细管色谱的发展推向一个新的高潮,柔性石英毛细管弹性好,不易折断,使用更为方便,应用范围更广,据统计目前所的高潮,柔性石英毛细管弹性好不易折断,使用更为方便,应用范围更广,据统计目前所用用柱子中石英毛细管已占60%以上。液相色谱整体材料的衍生化主要为聚合后衍生,即单体先聚合成基质再接上特定的官能团。如聚丙烯酸缩水甘油酯类聚合物因为含有环氧基团就可以方便地用于衍生化。使用聚合后衍生方式,基质的化学结构不变,聚合反应条件不用重新摸索,但在柱衍生化条件不能过于剧烈。
  HILIC色谱柱的改性和涂渍技术一个高性能的HILIC色谱柱应该是选择性好、柱效高、液膜均匀、表面惰性,它不仅能分离好所要分析的样品,而且能长期稳定,对样品不吸附、不反应。为了改善固定液对原料管内表面的润湿性,多年的经验表明必需对其改性。毛细管内壁改性主要有两种方法,一种是化学改性,另一种是物理改性。化学改性主要是通过沥滤、淋洗、脱水改性去活的办法,物理改性又叫内壁粗糙化,这个方法在涂渍及制备中等极性和极性固定液柱子时用得较多。
  HILIC色谱柱因中间是空心的,对载气是无阻的,又命名为空心柱。现在常用的色谱柱内径为250~530μm左右,长度为10~50m左右,使用的zui长的可达100m,材质主要有金属、玻璃、石英。目前HILIC色谱柱一根内径250μm,长度为20m的壁涂层柱约有100000理论塔板数,比长为5~10m的填充柱的柱效要高得多。美国色谱专家斯科特曾采用低固定液含量、均匀细颗粒填充的长柱子,研制成填充柱,柱效达30000理论板数,用于解决复杂的成分分析,但随着HILIC色谱柱的出现和不断发展,填充柱几乎完全被色谱柱所代替。
  在不影响骨架的前提下,HILIC色谱柱中孔径的大小可以控制,这使色谱柱的流动阻力和扩散比填充柱小很多。对于传统的填充柱,表观压力降与填料的孔结构可以用Kozeny-Carman方程式表示:Usf=(1/Kva2)(Δp/ηL)ε,其中Usf为表观流速,K为填料的形状因子,a为填料的比表面积)起来。该等式在空隙度(porosity) ε为0.4左右(填充柱的通常值)与实际情况符合较好,而HILIC色谱柱的ε可达0185,这时该方程就不能直接使用了。 Liapis等根据HILIC色谱柱的微观细节建立相应的网状模型,但未考虑到对表观流动阻力贡献显著的垂直于骨架的前沿流。 Vervoor和Gzil等利用相关软件提出四面体骨架模型,从而建立了表观的压力降与整体硅胶柱特定孔结构之间的关系。
  一个好的固定液应该有好的选择性,好的稳定性,即化学性质稳定、热稳定,宽的使用温度范围以及好的润湿性,润湿性对制备一个好的、液膜稳定的HILIC色谱柱十分重要。另外固定液粘度的温度系数也应尽可能的小,至少在实际使用温度范围内应尽可能小,过大的温度系数会使形成的液膜在柱温变化时发生液膜重排而失效。
  HILIC色谱柱原位聚合不仅省时省力,还意味着柱子不必受装柱技术和填料的限制。相对于填充柱,整柱的空隙率较高,柱压低,使快速的分离分析和制备成为可能。有机相HILIC色谱柱存在因流动相变会发生溶胀或收缩、机械强度差、比表面积小、柱容量差以及聚合过程中产生的微孔不利于小分子样的分析等问题,现有报道大都用于生物大分子的分离。硅骨架HILIC色谱柱也存在必须预先聚合好装入套管中,制备繁琐,比表面积较小的问题。对这些问题的研究将使HILIC色谱柱得到新的发展。
 
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