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超临界流体色谱仪简介

2019.12.14

超临界流体色谱仪(SFC)是以超临界流体作为流动相的色谱仪,是 20 世纪 80 年代发展起来的一种崭新的色谱技术。SFC 具有 GC 和 LC 所没有的优点,并能分离和分析 GC 和 LC 不能解决的一些对象,应用广泛,发展十分迅速。至今约有全部分离的 25% 涉及难以分离的物质,通过 SFC 能取得较为满意的结果。

一、超临界流体:

1、临界温度:

纯净物质根据温度和压力的不同会呈现出气相、液相和固相等状态变化。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,此时的温度称为临界温度。

2、临界压力:

在临界温度下,气体能被液化的最低压力称为临界压力。

3、超临界状态:

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。

4、超临界流体:

温度和压力均处于临界点以上的液体称为临界流体。

5、超临界流体性质:

(1)性质介于液体和气体之间,具有气体的低粘度和液体的高密度,扩散系数位于两者之间。

(2)超临界流体的密度与压力有关,可通过改变超临界流体的密度(程序改变)调节组分分离。

(3)易于控制。

1)在临界点附近,流体的密度、粘度、溶解度、热容量和介电常数等所有流体的物理性质会发生急剧变化。在临界点附近,压力和温度的微小变化,可以引起流体密度很大的变化,通过改变流体的密度,可以改变流体的性质,从类似气体到类似液体。

2)超临界流体的物理性质如扩散和粘度等都是密度的函数。

二、工作原理:

吸附与脱附,组分在两相间的分配系数不同而被分离。

在 SFC 中,压力变化对容量因子 k 影响显著。由于以超临界流体作为流动相,密度随压力的增加而增加,从而提高流动相的溶剂效率,缩短洗脱时间。通过程序升压实现了流体的程序升密,程序升密度相当于 GC 中程序升温和 LC 中梯度洗脱。

SFC 柱压降比毛细管色谱大 30 倍,柱前端与柱尾端分配系数相差很大。

超临界流体的密度在临界压力处最大,超过临界压力 20%,柱压降对分离影响小。

三、高压泵:

采用无脉冲注射泵,通过电子压力传感器和流量检测器,计算机控制流动相的密度和流量。

四、固定相:

固体吸附剂(硅胶)和键合到载体(毛细管壁)上的高聚物。

五、流动相:

超临界流体:CO2、N2O 和 NH3。

超临界 CO2 作为流动相的优点:

(1)无色,无味,无毒,易得,价廉。

(2)对各类有机物溶解性好。

(3)在紫外光区无吸收。

(4)临界温度为 31℃,临界压力为 7.29×106Pa。

(5)在色谱分离中,超临界 CO2 流体允许对温度和压力有宽的选择范围。

(6)缺点是极性太弱,可加少量甲醇等改性。

六、色谱柱:

SFC 色谱柱可以是填充柱,也可以是毛细管柱。

由于 SFC 毛细管柱分离效率特别高,而倍受青睐。

七、检测器:

可采用 LC 的检测器,也可采用 GC 的 FID 检测器。

八、SFC 类似于 LC,但有两点重要差别:

1、具有一根恒温的色谱柱,目的是为了对流动相提供精确的温度控制。

2、有一个限流器(反压装置),目的是对色谱柱维持一个合适的压力,并且使流体转换为气体后进入检测器进行检测。

九、应用:

广泛用于天然物、药物、表面活性剂、高聚物、多聚物、农药和火箭推进剂等分析。        

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