SE-30毛细管色谱柱的研制及应用文献综述
2020-04-13 17:14:53
目标产物和副产物的分离问题,直接关系到提纯后的产物能否产生经济效益,为了准确掌握每个组分的成分,检测分析在这个时候发挥了不可替代的作用。色谱学是一种研究化学分离与分析的技术学科,可以应用在食品科学、化学、化工、生物学、医学、药物研究、卫生、地质学等领域[1]。
尽管色谱分析不是唯一的方法,但作为一种辅助手段,其作用已经越来越明显[2]。常见的柱色谱可以分为填充柱色谱和毛细管色谱,填充柱色谱主要有气固色谱和气液色谱,毛细管色谱柱主要是气液色谱。
过去我们依赖不锈钢填充柱,但是其柱效低,灵敏度差,而且对于一些质量要求很高的产品不能达到理想的目标,所以我们选择了柱效和灵敏度更高的毛细管色谱柱,如SE-30,SE-54,PEG-20M等通用柱[3]。要得到准确和纯净的目标产物,就必须对粗品进行组分分析,确定重要组分和杂质含量,所以色谱柱分离在化工领域中拥有重要的地位,色谱分析也是分析化学的一个主要分支,它在化工分析领域里也起到了极其关键的作用[4]。
色谱法是一种常用的分离方法,最适用于复杂混合物的分离。它利用了混合物中诸组分在两相间的分配原理以达到分离目的,两相中有一相是固定的,称为固定相,另一相是流动的,称为流动相。当各组分在两相混合物中不同的物化性质,不同组分在两个不相混溶的相中分布会有差异,而当两相作相对运动时,各组分将在两相中反复多次分布。相中各组分随着流动相移动而向前移动,又根据其移动距离的不同,完成成分分离和组分分析。色谱柱在这种分析过程中起到的作用极其重要,因此关于它的研究,会给色谱学以及分析化学都带来巨大的进步。
我国毛细管色谱的研究始于1959年,大连化物所先用一段塑料绳为色谱柱,称为带色谱,进行了一些初步的理论、技术研究工作[5]。近年来大连化物所的玻璃键合相毛细管、石化院的交联石英毛细管、南京工业大学秦金平的酸、碱专用柱和异构体专用柱(如分离二甲苯体系)的相继出现[6]。在国外,1957年Golay发明了毛细管柱,奠定了毛细管气相色谱法的理论基础[7]。而在1979年石英弹性毛细管柱问世,使得毛细色谱大大加快了发展进度[8]。经过几十年的曲折发展,毛细管气相色谱无论在理论,仪器,方法等方面都已经进入了十分成熟的阶段,目前几乎70%以上的化工产品都可以用它们分离[9]。
毛细管具有柱效高,色谱流出的峰宽小,化学惰性好,热稳定性好的优点,从而使痕量的极性组分能以尖锐的色谱峰流出,提高了分离度,同时也降低了最小检出量。SE-30系列毛细管气相色谱柱是以聚二甲基硅氧烷为固定相的非极性色谱柱,主要用于胺类、烃类、酚类、农药杀虫剂、香精等的分析。对大部分非极性化合物按沸点顺序出峰,且使用柱温最高达320℃以上,是分析高沸点化合物的首选色谱柱,也是色谱分析实验室必备的通用色谱柱之一,是目前应用最广泛的色谱柱类型[11]。
对于一些同分异构体的难分离组分,可以采用特殊的固定液包括有机皂土,液晶,环糊精等来制备特殊专用柱来进行分离。在SE-30毛细管色谱柱上增加别的官能团,还能将两者的优点结合在一起,创造出一种具有独特性能的新型固定相。有时为了一些特殊要求引进其它基团,如乙酰基、苄基、叔丁基硅烷基等,烷基化环糊精以甲基取代物为主[12-13]。
北京理工大学的魏清泉老师通过氢化硅烷化来嫁接离子液体到聚甲基硅氧烷上,并用格罗测试混合物和含有26种化合物(烷烃,醇,脂族或芳族化合物的酯,酚,胺,苯胺,醇等)的混合物测试这种新型固定相的分离能力,以及用柱流失资料来评价其的热稳定性。分离结果表明,柱中所有的化合物都有完美的峰形,而且直到250℃之前没有显著的柱流失出现,相比之下,最普通的单阳离子咪唑离子液体在190℃时柱流失严重。由此可见,离子液体-聚甲基氢硅氧烷(ILs-PMS)同时集合了两者优点结合在一起,创造出一种具有独特性能的新型固定相。
毛细管柱可以分析极其复杂的混合物,但是石英玻璃毛细管柱存在表面活性点,如果不对毛细管柱内壁进行预处理,制备的色谱柱往往出现分离效果差、拖尾、耐高温性能差等问题。性能良好的毛细管柱应具备柱效高、吸附活性低、热稳定性好及保留性能重复性好的特点,若要达到上述的要求,去活是必不可少的步骤。去活的方法很多,但是没有一种是万能的去活方法,必须依照柱子的材质和所涂固定相的不同而采取不同的方法。毛细管柱的处理方法有:氯化氢腐蚀法、聚乙二醇去活法以及硅烷化去活法。
SE-30毛细管色谱柱具有柱效高,极性低等特点,大部分组分按沸点顺序出峰,是毛细管色谱柱中必备的通用柱之一,但其制作工艺复杂,许多都依赖进口。本论文将简单介绍毛细管色谱柱的制作方法。着重对气液型毛细管色谱柱SE-30应用的研究,并对其分离性能进行评价。