液相色谱仪液体样品预处理技术--富集分类及原理分析
柱上富集可以分为液相色谱柱上富集和毛细管电泳柱上富集。液相色谱柱上富集与固相篇萃取原理基本相同,此处不再作过多讨论,主要介绍毛细管电泳柱上富集。
毛细管电色谱柱上富集可以分为进样过程富集和连续堆积两类。样品溶液与运行缓冲溶液组成存在差别时,可能会导致溶质分子作用力场的改变或溶质形态的变化,造成溶质在两区带中的迁移速率存在差别,使溶质在柱内输运过程中的分布改变,区带被压缩或拉伸。不仅可以通过调节两区带化学组成和操作条件等手段来实现溶质在电色谱柱内的富集,也可以采用改变固定相性质的手段达到使样品在柱内不同区域迁移速率不同,进而达到样品局部堆积的目的。连续堆积技术的原理与进样富集类似,一般可以认为是进样过程富集在整个分离过程中的延续。
根据溶质在电色谱柱中的输运特征,通过调节样品溶液和运行缓冲溶液组成,并选择适宜的操作条件,可以达到较好的柱内富集目的。电色谱柱内富集机制包括自富集、固相微萃取、场增强等多种过程。
1.场放大作用
当运行缓冲液的离子强度大于样品溶液的离子强度时,作用在后者上的电场强度要大于前者。因此,带电溶质在样品区带内的迁移速率相对较快,而进入流动相区带后速度要降低,从而导致溶质在两区带的界面处发生堆积。
2.有机调节剂对场强的影响
当样品溶液与流动相中有机调节剂浓度不同时,介电常数也不同,从而会导致两区段场强的差异。与离子强度引起的场增强效应相同,这一作用会导致带电溶质在两区带中的迁移速率不同,从而使样品在两区带界面处发生堆积。
3.固相微萃取过程
毛细管电色谱与毛细管区带电泳的主要差别为在前者的柱内存在固定相,因此流动相的组成直接影响溶质在两相间的分配。
对于带电溶质,在进样过程中,由于固定相样品容量有限,可以认为在进样完成后,溶质在柱头固定相中达到饱和。这一过程相当于在柱头进行了一次固相微萃取过程。对于中性溶质,在超长时间进样的情况下,柱头固定相中的溶质可能会达到饱和,产生类似于固相微萃取的溶质堆积现象。
4.自富集
与高效液相色谱柱头进样过程相似,在毛细管电色谱进样完成后,由于溶质在固定相表,溶质在柱内并非均匀分布。同毛细管区带电泳相比,溶质吸附导致的堆积使样品区带长度压缩,且分布不均匀,因此不能简单地把这一区带视为楔形进样区带。从统计意义上讲,样品分布变化导致谱带方差改变,使进样谱带相对较窄,一般称之为“自富集”作用。
在场增强进样下,带电溶质在两区带的边界处也存在相似的效应。溶质进入到流动相区带后,速度迅速减慢,随后的迁移过程与一般的毛细管电色谱过程相当。但从进样的角度讲,溶质在固定相与流动相间的分配同样导致“自富集”作用,使溶质在运行区带中的真实进样长度与理论结果相比较短。
5.样品区带压缩作用
当样品溶液与流动相不同时,在样品区带和流动相区带内溶质在两相间的分配系数不同。尤其在运行缓冲溶液具有较强的洗脱强度时,进样完成后,运行缓冲溶液将保留在固定相上的样品区带迅速洗脱。这一过程与毛细管胶束电动色谱中“扫”的富集作用相同。
6.溶质形态的改变
利用溶质在样品溶液与运行流动相中形态的不同,可进行样品富集。当不同形态的溶质带电性质差别较大时,其在两区带内的迁移速度差异较大,此时富集作用尤为显著。改变溶质形态的方法有调节两区带的pH或络合剂种类和浓度。
