辛基型毛细管液相色谱整体柱的制备,表征及评价
整体柱的制备及其应用
整体住的制备及其应用1整体柱的发展历史整体柱是在空柱管中原位聚合得到的连续多孔高聚物固体材料，材料表面可以根据需要作相应的功能衍生化，是一种新型的用于分离分析或作为反应器的多孔介质［1］。
整体柱具有小尺寸的骨架和大尺寸的流通孔，因此具有较大的流通孔 / 骨架尺寸比，从而提高柱的通透性，降低背压［2］。
流动相在通孔中流通，聚合物表面的小孔增大了溶质与固定相作用的表面积，所有的流动相都流过柱床，不存在填料颗粒之间的间隙孔。
而在传统的色谱柱中，大部分流动相是流经填充颗粒然后通过扩散到达作用位点，这种以对流传质代替扩散传质的机理使得传质效率大大提高，可以实现快速和高效的分离［3］。
事实上，早在 50 多年前，就已经有人开始做整体化材料作为分离介质的尝试［4］。
但是由于当时所能制备的的凝胶状整体材料在流动相的压力下易破裂，这种材料没有发展起来。
之后制备出的机械强度较高且具有开放孔的聚氨酯虽然在液相和气相色谱中得到了一定的应用，但是一直没有引起色谱界的重视。
1990s,Hjerte n 米用水溶性的单体 N-N-亚甲基双丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚制备高溶胀性凝胶，并将其压入空柱中，该色谱柱成功地应用于蛋白质和多肽的分离。
但这种色谱柱还具有填充柱的特性，仅仅在受到挤压后才呈现整体柱的结构特性，并不能算是真正意义上的整体柱［5］。
随后在1992年，Frechet和Svec用偶氮二异丁腈（ABIN）作引发剂将甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA与乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA直接在空柱管中聚合制备同时具有中空和大孔的多孔刚性聚合物整体柱，这是第一次制备出真正的有机整体柱。
1996 年硅胶整体柱也成功制备，使得这项技术得到了全面发展［6,7］。
目前，整体柱已经被成功地应用于反相色谱、正相色谱、离子交换色谱、疏水作用色谱、亲水作用色谱、亲和色谱、体积排阻色谱和手性分离中，成功的分离了蛋白质、多肽、氨基酸、类固醇、多环芳烃和低聚寡核苷酸等物质。
整体柱
们今天的研究奠定了基础。传统的高效液相色谱柱多为填料色谱柱，可以根据填料 的孔径分类， 也可以根据填料微球的直径分类。 整体柱(Monolithic column)又称为整 体固定相(Monolithic stationary phase)、连续床(Continuous bed)、棒柱(Rod)等 [ 20] 。 整体柱除了具有传统填充色谱柱的优点外，还可以省去色谱柱的填充过程，使得制 备填充物和装柱两个过程合二为一。所以整体柱的研究必然是一个新的热点。 1.2 高效液相色谱整体柱的分类 整体柱基本可以分为有机整体柱和无机整体柱两个大类。 1.2.1 有机整体柱 有机聚合物整体柱在制备方面选材范围广，适用的 pH 值范围宽，与硅胶整体柱 相比具有制备过程简单的优点，在近些年得到了迅速的发展。制备过程通常是将单 体混合物及致孔剂注入到空柱中， 经热、 紫外光或γ -射线引发使单体混合物在柱体 内聚合，然后用合适的溶剂除去柱体内的致孔剂和残留的单体 [ 21] 。根据有机聚合物 整体柱在制备过程中所选用的单体以及交联剂的不同可以将其分为不同种类，具体 如下 [ 22] 1.2.1.1 聚甲基丙烯酸酯类整体柱 聚甲基丙烯酸酯类整体柱主要以甲基丙烯酸缩水甘油酯 (GMA)、2-丙烯酰胺-2甲基丙烷-1-磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸丁酯(BMA) 、甲基丙烯酸酯为功能单体，以 亚甲基双甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂，以甲醇、正丙 醇、环己醇、1，4-丁二醇、壬醇等一种或几种混和醇为致孔剂 [ 23, 24-26] 。在制备过程 中，可以通过改变单体和致孔剂的比例以及种类来达到制备不同功能的整体柱的目 的。 1.2.1.2 聚丙烯酰胺类整体柱 该类整体柱采用的单体有丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、N-异丙
新型亲水整体柱的制备及其在毛细管液相色谱和加压电色谱中的应用
酯（ Ｅ Ｈ ＭＡ） 亚 乙 基 二 甲基 丙 烯 酸 酯 （ Ｄ 和 Ｅ ＭＡ） 共 聚获得 聚合 物毛 细 管柱 ， 在 毛 细 管柱 内通 过硫 酸 并
二 甲酯 的硝 基 甲烷 溶 液 对 柱 床 进行 烷 基化 ， 而获 从
得季胺 基 团 ， 来 分 离 茶 碱 和 嘌 呤 等 极 性 化 合 物 。 用
性 好 等 特 点 。Ｌ ｍｍｅｈ ｆｒ等 最 早 采 用 ２ 甲基 ａ ｒ ｏｅ ．
丙 烯 酸 二 甲 胺 乙酯 （ ＭＡ ＭＡ） ２ 甲 基 丙 烯 酸 羟 乙 Ｄ Ｅ 、一
丙基－ Ⅳ＿ 甲基一 丙 烷 磺 酸 内 盐 （ Ｐ 、 Ｅ Ａ Ⅳ， 二 Ⅳ＿ Ｓ Ｐ） Ｐ Ｔ （ 国 Ｓｇ － ｌｒ ｈ公 司） 烟 酰胺 （ 美 ｉｍａＡ ｄ ｃ － ｉ ； 上海 百 泰化 学 科技有 限公 司 ） 腺 苷 、 嘌 呤 、 黄 嘌 呤 、 苷 、 ； 腺 次 尿 肌
同时 以 毛 细 管 液 相 色 谱 （ Ｌ ｃ Ｃ）和 加 压 电 色 谱
（ Ｃ Ｃ） ｐ Ｅ 为分 析平 台 ， 现 了对包 括 胺类 、 实 酚类 和 核 苷类 亲水 物质 的分离 分析 。
Ｉ 由于 其相 对传 统 反相 液 相色 谱 对极 性 化 合 物 的 ｃ） 分离优 势 ， 为微分 离技术 提供 了更 多 的选 择空 间 ， 已
的研究 热点 。
目前 ， 水作 用 毛 细管 整 体 柱 主要 可 以 分 为有 亲
机 聚合 物整体 柱 和硅胶整 体柱 两大 类 。有 机 聚合物 整 体柱 具有 选材 范 围广 、 用 ｐ 范 围宽 、 物 兼容 适 Ｈ 生
（ Ⅳ＇ ｔｙｅ ｅ ｉ ｃｙａ ｄ ） 邻 苯 二 酚 、 烯 Ⅳ， － ｈ ｌｎ ｂｓ ｒｌｍｉｅ 、 ｍｅ ａ 丙 酰胺 、 ，－ １４ 丁二醇 和 乙二醇 均为分 析纯 （ 海 国药 集 上 团 ） 甲苯 为分析 纯 （ 海凌 峰 化学 试剂 有 限公 司 ） ； 上 ； 胸腺 嘧 啶 、 嘧 啶 、 Ⅳ一 甲基一 甲基 丙 烯 酰胺 基 尿 Ⅳ， 二 Ⅳ＿
毛细管气相色谱分析法
适和不脱尾为宜。对复杂的样品应采用程
序升温。
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五、 毛细管柱气相色谱系统
（一） 进样系统
进样器（样品导入部件）
进样系统
分流器 分流比阀
针形阀和电磁阀
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毛细管柱色谱进样方式分为两类：
分流进样和不分流进样。
根据操作方式，不分流进样又包括柱 上进样和直接进样。
u
2k 3(1 k)2
d
2 f
Ds
u
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5
与填充柱速率理论比较：
（1）毛细管柱中，A=0
（2）在毛细管柱中，因无填料，因此，
阻碍因子γ=0
（3）在毛细管柱中，以柱半径r代替
填料颗粒直径dp，且Cs一般比填充柱小，
气相传质阻抗常为色谱峰展宽的重要 因素。
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三、 速率方程讨论
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柱温与相对保留值的关系：
lg a b
T
温度范围较窄时，可以写成下式：
a aT b
根据a′数值的大小，曲线的斜率有三种情况： （1） a′为负值，表示降低柱温，会使相对保留
值增大； （2） a′近于0，无论柱温如何变化，相对保留值
保持不变； （3） a′大于0，柱温降低，相对保留值也减小。
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（二）最佳适用载气线速度
从速率方程可知，最小板高时的最佳流速：
uopt B (Cm Cs )
对于毛细管柱而言，固定液液膜薄，值较大，Cs Cm，因此，
uopt
B u 4Dm r
3(1 k)2 1 6k 11k 2
一种包夹硅球型大内径毛细管整体柱的制备及评价
一
种 包 夹 硅 球 型 大 内径 毛 细 管 整 体 柱 的 制 备 及 评 价
李金祥 ， 晓伟 ， 付 韩 晶
中 图 分 类 号 ： ６７ ８ ０ ５ ． 文 献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３８ ２ （０ １ ０ －０ １ ３ １７ — ０ ２ １ ） １ ４ － ０ ０ ０
整 体柱 通常 可 分 为 有 机 整体 柱 、 机 整 体 柱 无
和有 机一 机 混合 型整 体柱 三类 ． 中有 机 聚合 物 无 其
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作者 简介 ： 李金祥 （９ ４ ） 男 ， １６ 一 ， 黑龙江绥化人。教授 ， ， 博士 主要研究方 向为色谱 。Ｅｍ ｉ ｌ １＠ｙｈｏ ｃ ． ｎ － ａ ：ｊ ｌ ａ ｏ．ｏ ｃ 。 ｌｉ ｍ４ ｎ ｒ
围宽 ， 可通过 调 整 聚合 混 合 液 组成 和聚 合 反 应 条 件 方便 地控 制 固定 相 的孔结 构等 诸多 优点 而成 为
波 清洗 器 ， 海 科 导 超 声 仪 器 有 限 公 司 生 产 ； 上
Ｋ Ｋ １０ Ｂ型扫 描 电子 显 微 镜 （ Ｅ ， 国科 Ｙ Ｙ一 ０ ０ Ｓ Ｍ） 中 学 院科 学仪器 厂 生 产 ； ．１ Ｂ２ ２酸度 计 ， 日本 Ｈ ｒ ａ ｏｉ ｂ 生产 ； 内径 ５ ０ ｍ 的熔 融石 英 毛细 管 ， 北 永年 ３ 河
紫 外可见 光检 测 器 ， 国 Ｌ ｂ Ａｌ ｎｅ生 产 ； 自 美 ａ ｌａ ｃ ｉ 配
收稿 日期 ：０ ００ －１修 回 日期 ：００ ９ ２ ２ １ －７０ ； ２１－ － ００
TMPTA整体柱的制备及应用研究
摘要密级：学校代码：10075分类号：学号：********理学硕士学位论文TMPTA整体柱的制备及应用研究学位申请人：白晓梅指导教师：刘海燕副教授学位级别：理学硕士学科专业：药物分析学授予单位：河北大学答辩日期：二○一四年六月Classified Index: CODE: 10075 U.D.C.: NO: 20111327A Dissertation for the Degree of M. ScienceStudy on the Preparation andApplication of TMPTA MonolithicColumnsCandidate : Bai XiaomeiSupervisor : Asso. Prof. Liu HaiyanAcademic Degree Applied for : Master of ScienceSpecialty : Pharmaceutical AnalysisUniversity: Hebei UniversityDate of Oral Examination : June, 2014摘要近几年来，整体柱作为一种新型的高效液相色谱（HPLC）分离介质得到了快速发展，并且广泛应用于样品分析。
整体柱和传统的填充柱相比具有一定的优势，比如制备方法简单，传质速率快，渗透性高和易于表面修饰等。
本文首先以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）作为反应单体，偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）为交联剂，采用自由基原位聚合方法制备了有机聚合物整体柱。
考察了聚合条件的改变对孔结构的影响。
通过红外光谱、扫描电镜等方法对该整体柱的结构进行了表征，并且对其机械稳定性和渗透性进行了研究。
最后通过对一系列有机小分子的分离考察了目标整体柱的色谱保留行为。
其次，本文还制备了聚（三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-N-异丙基丙烯酰胺-乙二醇二甲基丙烯酸酯）[poly(TMPTA-co-NIPAAm-co-EDMA)] 整体柱。
辛基键合硅胶色谱柱
辛基键合硅胶色谱柱辛基键合硅胶色谱柱是一种新型的分离材料，具有优异的分离效果和广泛的应用领域。
本文将从以下几个方面进行论述：辛基键合硅胶色谱柱的基本原理、制备方法、应用领域和未来发展方向。
一、辛基键合硅胶色谱柱的基本原理辛基键合硅胶色谱柱是一种以辛基键为键合基固定在硅胶表面上的色谱柱。
辛基键具有很强的亲疏水性，可以与不同极性的化合物发生相互作用，从而实现对化合物的分离。
在实际应用中，辛基键合硅胶色谱柱主要用于分离极性化合物和中等极性化合物，如酸、碱、酯类、醇类、酮类、胺类、杂环化合物等。
二、辛基键合硅胶色谱柱的制备方法辛基键合硅胶色谱柱的制备方法主要包括以下几个步骤：1. 硅胶表面活化处理：将硅胶表面进行活化处理，使其具有反应性，便于后续的键合反应。
2. 辛基键合反应：将活化后的硅胶表面与辛基键反应，形成辛基键合硅胶。
3. 柱填充：将辛基键合硅胶填充到色谱柱中，形成辛基键合硅胶色谱柱。
三、辛基键合硅胶色谱柱的应用领域辛基键合硅胶色谱柱在生物医药、环境检测、食品安全等领域具有广泛的应用。
1. 生物医药领域：辛基键合硅胶色谱柱可以用于药物分析、药代动力学研究、生物样品的处理等方面。
例如，可以用辛基键合硅胶色谱柱对血浆中的药物进行分离和测定，对药物的代谢和排泄过程进行研究。
2. 环境检测领域：辛基键合硅胶色谱柱可以用于环境中有机污染物的分离和测定。
例如，可以用辛基键合硅胶色谱柱对水中的农药、有机污染物等进行分离和测定。
3. 食品安全领域：辛基键合硅胶色谱柱可以用于食品中有害物质的检测。
例如，可以用辛基键合硅胶色谱柱对食品中的农药、添加剂等进行分离和测定。
四、辛基键合硅胶色谱柱的未来发展方向目前，辛基键合硅胶色谱柱已经成为一种常用的分离材料，但是其在一些方面还存在着一些不足，需要进一步的改进和发展。
1. 提高分离效率：目前，辛基键合硅胶色谱柱的分离效率和分离速度还有待提高。
可以通过改进键合基的结构和优化柱填充工艺等方面来提高分离效率。
气相色谱柱填充柱,毛细管柱
第二章气相色谱柱第一节气相色谱柱的类型气相色谱法（gas chromatography, 简称GC）亦称气体色谱法，气相层析法。
其核心即为色谱柱。
气相色谱柱有多种类型。
从不同的角度出发，可按色谱柱的材料、形状、柱内径的大小和长度、固定液的化学性能等进行分类。
色谱柱使用的材料通常有玻璃、石英玻璃、不锈钢和聚四氟乙烯等，根据所使用的材质分别称之为玻璃柱、石英玻璃柱、不锈钢柱和聚四氟乙烯管柱等。
在毛细管色谱中目前普遍使用的是玻璃和石英玻璃柱，后者应用范围最广。
对于填充柱色谱, 大多数情况下使用不锈钢柱，其形状有U型的和螺旋型的，使用U 型柱时柱效较高。
按照色谱柱内径的大小和长度，又可分为填充柱和毛细管柱。
前者的内径在2~4mm，长度为1~10m左右；后者内径在0.2~0.5mm，长度一般在25~100m。
在满足分离度的情况下，为提高分离速度，现在也有人使用高柱效、薄液膜的10m短柱。
根据固定液的化学性能，色谱柱可分为非极性、极性与手性色谱分离柱等。
固定液的种类繁多，极性各不相同。
色谱柱对混合样品的分离能力，往往取决于固定液的极性。
常用的固定液有烃类、聚硅氧烷类、醇类、醚类、酯类以及腈和腈醚类等。
新近发展的手性色谱柱使用的是手性固定液，主要有手性氨基酸衍生物、手性金属配合物、冠醚、杯芳烃和环糊精衍生物等。
其中以环糊精及其衍生物为色谱固定液的手性色谱柱，用于分离各种对映体十分有效，是近年来发展极为迅速且应用前景相当广阔的一种手性色谱柱。
在进行气相色谱分析时，色谱柱的选择是至关重要的。
不仅要考虑被测组分的性质，实验条件例如柱温、柱压的高低，还应注意和检测器的性能相匹配。
有关内容我们将在以后章节中加以详细讨论。
第二节填充气相色谱柱填充气相色谱柱通常简称填充柱，在实际分析工作中的应用非常普遍。
据资料统计，日常色谱分析工作大约有80%是采用填充柱完成的。
填充柱在分离效能和分析速度方面比毛细管柱差，但填充柱的制备方法比较简单，定量分析的准确度较高，特别是在某些分析领域（例如气体分析、痕量水分析）具有独特用途。
一种极性毛细管整体柱的制备及其在酚类化合物萃取中的应用
Ｌ ａ ｂ Ａ ｌ ｌ ｉ ａ ｎ ｃ ｅ 液相色谱泵（ 美国 Ｌ ａ ｂ Ａ ｌ ｌ ｉ ａ ｎ ｃ ｅ ） ；
Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ２ １ Ｕ Ｖ ． ０ １ ／ ０ ２紫外 一 可 见 光检 测 器 （ 日本 Ｊ ａ ｓ ｃ ｏ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 配 自制 的 ２ ． ２ 检测池； Ｎ 一 ２ Ｏ ０ ０双通 道 色谱工作 站 （ 杭州亿 捷科 技 有 限公 司 ） ； Ｂ － ２ １ ２酸
进一步增强． 确定了整体柱的最佳制备条件． 以苯
酚为 模 式测 试 物 ， 通 过 对 洗 脱 液组 成 、 进样体积 、
进样速度、 样品ｐ Ｈ值等条件 的优化实验 ， 确定 了
最 佳 的萃取 条件 ， 并 在该 条件 下 测 定 了该 整 体 柱 对 水样 中苯 酚 的富集 倍 率 ．
烯酸酯为交联剂 ， 偶 氮二异丁腈为引发剂 ， 十二 醇和环 己醇为二元致 孔剂 ， 在１ ５ ０ ｍ内径 的石 英毛 细管 内通 过原位聚合制备 了一种极性 毛细 管整 体柱 ． 然后在酸性条 件下 ， 对 甲基丙 烯酸缩水 甘油酯 的环氧 环进行 开环 反应生成二醇 ， 增 加了固定 相表面的极性． 确定 了整体柱的最佳制 备条件 ： 反应 温度为 ６ ０ ℃， 反应 时间为 ６ ｈ ， 开环时间为 ４ ｈ ， 单体总浓度 ４ ５ ％（ ｖ ／ ｖ ） ． 利用制得 的整体柱 对水 样 中的苯酚进 行 了在 线 富集． 在优化 了影 响
整体柱的简介及分类
优点：单体来源广，制备简单; 能承受较高的pH范围及较高的温度; 良好的生物相容性；
缺点：因为骨架是纯有机聚合物，刚性不够， 耐热稳定性差，不耐有机溶剂溶胀。
高文惠. 硅胶整体柱的制备及其色谱性能的研究[D]. 河北大学, 2004.
有机聚合物整体柱
按照有机聚合物整体柱合成的单体种类进行分类：
1：聚丙烯酰胺类整体柱
1：无机硅胶整体柱
A: 聚丙烯酰胺类 B：聚甲基丙烯酸酯类 C: 聚苯乙烯类
2：有机聚合物整体柱
3：有机-无机杂化整体柱
高文惠. 硅胶整体柱的制备及其色谱性能的研究[D]. 河北大学, 2004.
一：硅胶整体柱
无机整体柱中所用的原料主要是硅烷化试剂，所制出的柱子叫硅胶整体柱 优点：均匀的孔结构、 比表面积大, 孔结构容易控制, 以及具有理想的机械强度 缺点：容易缩合 制备过程繁琐，成柱条件苛刻 不耐酸碱腐烛，流动相中应用范围窄
2：聚甲基丙稀酸酯类整体柱 3：聚苯乙烯类整体柱
高文惠. 硅胶整体柱的制备及其色谱性能的研究[D]. 河北大学, 2004.
三：有机ห้องสมุดไป่ตู้无机杂化整体柱
针对硅胶整体柱和有机聚合物整体柱的优缺点，科研工作者制备了兼顾二 者优点的有机-无机杂化整体柱，既耐酸碱，又耐有机溶剂溶胀，而且种类繁多， 制备方法简单。
熊喜悦. 几类高选择性整体柱的制备研究[D]. 湖南师范大学, 2013.
简介
引发剂：在聚合反应中引发剂能引起单体分子产生自由基,从而促使聚合 反应的发生。引发剂用量过少,单体聚合速度慢；引发剂用量太大,单体 聚合速度快,最后形成的聚合物小颗粒也相对变小,聚合物棒中的孔径也 变小。
如：偶氮二异丁腈（AIBN)
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分子印迹液相色谱整体柱_李振莹
1 分子印迹技术
分 子 印 迹 技 术 ( molecular imprinting technique , MIT) 是在模拟自然界中酶2底物及受体2抗体作用的 基础之上发展起来的一项合成具有预选择性固定相 的技术 。该技术制备的印迹聚合物具有亲和性与选 择性好 、抗恶劣环境能力强 、稳定性好 、使用寿命长 和应用范围广等优点 ,已广泛用于化学催化[1] 、固相
Yin 等[26] 在制备那格列奈印迹整体柱时 ,使用 丙烯酰胺作为功能单体比使用 MAA 有更好的分离 效果 。这是因为在极性溶剂中 ,酰胺基团比羧基具 有更强的氢键 ,能形成更稳定的单体2模板复合物 。 Sun 等[27] 在分析丙烯酰胺分子和印迹分子茶碱的空 间结构时认为 ,由于茶碱中与 N 上连接的氢的空间 位阻小 ,可形成 3 个有效位点 。Seebach 等[28] 分别测 定了使用丙烯酰胺 (AM) 、12乙烯基咪唑 (12VI) 、42乙 烯基吡啶 (42VPY) 和 MAA 为功能单体时 ,L2苯丙氨 酸印迹整体柱的分离能力 ,发现保留值大小的顺序 为 MAA > AM > 42VPY > 12VI ,而分离度则为 42VPY > 12VI > AM > MAA 。
Ou 等[11] 发现印迹整体柱还可以分离功能基团 相仿的其他手性化合物 ,例如使用 5 , 5′, 6 , 6′, 7 , 7′, 8 , 8′2八氢21 ,1′2双222萘酚 (OHBN) 为模板的整体 柱 ,除了可以分离左右旋的 OHBN 外 ,也可以分离左 右旋的联二萘酚 。同样 ,使用联二萘酚为模板的整
毛细管整体柱制备过程中所用致孔剂的研究进展
毛细管整体柱制备过程中所用致孔剂的研究进展吴琼;张恒强;马闯;玄兆坤;陈鸿利【摘要】Capillary monolithic column is a continuous fixed bed formed by in situ polymerization in a capillary column.The choice of the porogen is very important in the preparation of the monolithic column .In general , it should be able to dissolve the monomer , crosslinking agent and initiator , and make the polymer reaction solution into a homogeneous system, and is easily removed after the reaction in order to make the stationary phase forms a uniform porous structure . The commonly used porogen in the preparation of monolithic columns in recent years was reviewed .%毛细管整体柱是在毛细管内原位聚合形成的连续固定床。
在整体柱的制备中，致孔剂的选择是非常重要的一个环节。
一般来说体系所选择的致孔剂应该能够溶解单体、交联剂和引发剂，使聚合物反应液成为一个均一的体系，且在反应后易被除去使固定相形成均匀孔状结构。
本文对近年来制备毛细管整体柱常用的致孔剂体系做一简要综述。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)013【总页数】3页(P13-15)【关键词】整体柱;毛细管柱;致孔剂【作者】吴琼;张恒强;马闯;玄兆坤;陈鸿利【作者单位】河北民族师范学院化学与化工学院，河北承德 067000;河北民族师范学院化学与化工学院，河北承德 067000;河北民族师范学院化学与化工学院，河北承德 067000;河北民族师范学院化学与化工学院，河北承德 067000;河北民族师范学院化学与化工学院，河北承德 067000【正文语种】中文【中图分类】O63毛细管电色谱是在毛细管中填充或在毛细管内壁涂布、键合色谱固定相，依靠电渗流推动流动相，使中性和带电荷的样品分子根据它们在色谱固定相和流动相间吸附、分配平衡常数的不同和电泳速率的不同而达到分离分析的一种电分离模式，它结合了高效液相色谱的高选择性和毛细管电泳的高效性，具有快速分离、操作简单、低消耗等多方面优点，是一种新型的分离技术，近年来发展迅速。
PDMS-CH_2CH_2CH_2CN毛细管气相色谱柱的制作与测评
图 １ 酚在 Ｐ Ｍ － Ｈ ｃ ２｝ Ｃ Ｄ Ｓ Ｃ ２Ｈ Ｃｉ Ｎ毛细管气相色谱柱的分离 ２ 分离柱 ： ｎ × ５ ｍｉｄ 石英毛细管柱 ； ５ ｌ ２０ ．． 固定相 ：Ｄ Ｓ Ｐ Ｍ
—
气 ３ ｉ 将 毛 细 管 吹 干． ０ ４０ ｇ Ｐ ＭＳ — ０ ｍｎ 将 ．１７ Ｄ Ｃ ２Ｈ Ｃ ２Ｎ、０ Ｌ丙酮 、 ０ 乙烯基基三 甲氧基 Ｈ Ｃ ２Ｈ Ｃ ３０ｌ ａ ２ ０ 硅烷及 １０ 三氟 乙酸混合 均匀． 此溶液 压人 毛细 ５ 将 管并让 其在毛细管 内停留约 ２ ｉ， ０ｍｎ然后将 多余 溶液压
一
戊酮）ｕ： 一 ｉｏｍ ａｅ １ 硝基丙烷）Ｓｐｒ ｉｅ 吡啶） ； １ ｎ
色谱柱． 文采用溶胶——凝胶法制备 的新型毛细 本 管气 相 色谱 柱 ， 其 最 高 承 受 的温 度 能 够 达 到 使 ２０Ｃ， ５ ￣ 而且 具有 较强 的分离 性 能 ， 分离 范 围广 Ｊ ．
一
二、 结果 与讨论
１ 几类化 合 物的分 离 ．
、
实 验 部 分
１ 主要 仪器 和药 品 ．
２１ ０ １年 １ ２月 第２ ７卷 第 ６期
江苏教育学院学报（ 然科学） 自
Ｊｕ ａ ｆ ｉ ｇｕＩｓｔｔ ｏ ｄ ｃｔ ｎ（ ａｕａ Ｓ ｉ ｃｓ ｏ ｒ ｌ ａ ｓ ｎｔｕｅ ｆ ｕ ａ ｏ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎ ｅ ） ｎ ｏＪｎ ｉ Ｅ ｉ ｅ
Ｄｅ ．． ０ １ ｅ ２ １
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ６ １２ ．
Ｐ Ｍ — Ｈ Ｈ Ｈ Ｎ毛细管气相色谱柱的制作与测评 Ｄ Ｓ Ｃ２ ２ ２ Ｃ Ｃ Ｃ
王 小 军
（ 南京师范大学生命科 学学院 ，江苏南京 ２ ０ ４ ） １０ ６
色谱柱柱效的评价和提高方法总结
色谱柱柱效的评价和提高方法总结柱效色谱柱的柱效能是评价色谱性能的一项重要指标，混合物能否在色谱柱中得到分离，除取决于选择合适的固定相外，还与色谱操作条件及色谱柱的装填状况等因素有关。
在一定的色谱操作条件下，色谱柱的柱效可用理论塔板数或理论塔板高度来衡量。
一般说来塔板数愈多，或塔板高度愈小，色谱柱的分离效能愈好。
如何对柱效进行评价实验仪器与试剂仪器：高效液相色谱仪（带自动进样器，或配置微量进样器）、分析天平。
试剂：苯、萘、联苯（均为分析纯）、甲醇（色谱纯）、纯净水。
实验步骤色谱条件：色谱柱：C18，4.6×150mm，5μm；流动相：甲醇-水（80：20，v/v）；检测波长：254nm；流速：1mL·min-1；柱温：30℃；进样量：10μL。
操作步骤：分别精密配制含苯、萘、联苯浓度均为约1mg·mL-1的3份对照品溶液各10mL。
分别精密吸取上述对照品溶液各2mL置于10mL容量瓶中，加流动相稀释，并定容至刻度，摇匀，得到含苯、萘、联苯的混合对照品溶液。
按照上述色谱条件操作，进样，记录色谱图。
计算各色谱峰的理论塔板数及各峰间分离度。
实验数据处理如何提高HPLC柱效要提高液相色谱的效率可从以下几方面入手。
以下介绍了几种国际上流行的测量和计算柱效值的方法。
提高液相色谱柱柱效的方法（1）降低移动相的流速,但会使分析时间延长。
（2）减少固定相的量,但色谱柱中样品的负载量也随之减小。
（3）减小固定相的颗粒度,但不能过分,过分后色谱柱的渗透率也会减小。
（4）选用低粘度的移动相,以利于快速传质,但却不利于多组份分析。
（5）适当提高柱温,可降低移动相的粘度,但柱效和分离度也随之降低。
（6）尽量减小停滞移动相的体积,但却加快了移动相的流速。
从以上介绍可看出,在色谱分析过程中,各种因素是互相联系和制约的。
只有通过对柱效值的跟踪测算,对自己分析方法不断的研究和实践,才能找到最佳的工作条件。
色谱分析 第六章 毛细管气相色谱法(capillary gas Chromatography)
载气控制方式的选择
填充柱分析采用恒流方式 毛细柱分析采用恒压方式，恒线速度方式
6kg/cm2
SPL/Splitless INJ 1
毛细柱 填充柱1
INJ2
填充柱2
返回
电子压力控制系统示意图
2.进样系统－一般采用分流/不分流进样器
• 进样技术 ： “Achilles heel” 。 • 毛细管柱的柱容量很小，要使柱子不超载，进入
• 1983 年 惠普公司推出 大孔径毛细管柱，可直 接代替填充柱
• 20世纪90年代 Alltech 公司推出“集束毛细管 柱”，919只内径为40um的毛细管柱
• 20世纪90年代后期耐高温色谱柱、手性色谱柱
（二）毛细管气相色谱柱的类型
高雷：开管柱（open tubular column） 习惯称毛细管柱（Capillary column ）
WCOT
10~100 50~800 0.1~0.8 0.1~1 100~1500
<100 1000~4000
0.1~2 高 低
10~100
SCOT
10~50 200~1000
0.5~0.8 0.8~2 50~300 50~300 600~1200 0.2~2 中等
低 20~160
毛细管柱与填充柱分离一些硝基化合物的比较 （a）填充柱1.5m，涂QF-1，恒温； （b）毛细管柱，21m，涂OV-101
1. 填充型毛细管柱 （1）填充毛细管柱： 近年很少使用。
(2) 微填充柱： 目前应用不多。
Packed Capillary
2. 开管型毛细管柱
（1）常规毛细管柱 ：内径为0.1～0.3mm， 一般为0.25mm左右
a.壁涂毛细管柱：简称WCOT柱。目前多数为该种类型。 b.多孔层毛细管柱( Porous-Layer Open Tubular
高效制备液相色谱柱技术的研究进展_李瑞萍
收稿:2003年3月,收修改稿:2003年6月*通讯联系人 e -mail:jun x ionghuang@高效制备液相色谱柱技术的研究进展李瑞萍 黄骏雄*(中国科学院生态环境研究中心 北京100085)摘 要 本文概述了高效制备液相色谱柱的柱型结构、填料以及柱填充方法等研究的最新进展,讨论了制备柱与分析柱的不同特征,对目前普遍使用的压缩型制备柱的类型、结构及填充方法作了较为全面的评述,总结比较了工业化制备色谱填料不同于分析色谱填料的特点,探讨了高效制备液相色谱柱技术的应用和发展前景。
关键词 高效制备液相色谱 制备柱 装柱技术 固定相中图分类号:O657.7 文献标识码:A 文章编号:1005-281X(2004)02-0273-11Recent Progress of Column Technology in PreparativeHigh Performance Liqu id ChromatographyLi Ruiping Huang Junxiong*(Research Center for Eco -Environmental Sciences,Chinese Acade my of Sciences,Beijing 100085,China)Abstract Recent progress of the column types,packing materials and packing technology in preparative high per -formance liquid chromatography in industrial scale was described.The differences of characteristics between preparative column and analytical column were also presented.Various types,structures and packing methods of compression co-l umns commonly used in PHPLC in recent years were comprehensively revie wed.The criteria of packing materials used in industrial preparative chromatography was compared with analytical chromatography.Perspective in the applications and developments of column technology was also discussed.Key words preparative high performance liquid chromatography;preparative column;packing technology;pac king materials一、引 言早在20世纪初出现的色谱分离技术目前已成为有机化学和生物化学中一项十分重要的分离与纯化技术。
探讨填充柱和整体柱
现在所使用的大部分液相柱都是填充柱(packed column)，即将所需要的填料先做成球形或无定形的颗粒，然后用高压气泵或是高压液泵将其填充到液相钢管柱中。
这就是许多人常用的液相柱子，商品化的很多，可按不同要求选购。
另一种就是我要说的整体柱。
它的制备就是将预聚合液先引入到柱子当中（钢管柱或玻璃管柱），两端封好，在合适的条件下发生反应，在柱管内形成一个多孔的固态整体，直接将其用在液相柱上。
从该过程中大家可以看出，其制备过程非常简单，省却了许多步骤。
然而其更突出优点是与填充柱相比，它具有更好的通透性。
简单的讲，在填充柱当中，所用填料越细小，得到的柱效会越高，但同时会带来通透变差柱压升高的问题。
因为即便你填上了细小的填料，如果你的流动相流速达不到一定要求的话是体现不出高柱效的。
而整体柱就体现了他的优势，当其骨架为2微米的时候，其通透性相当于直径5微米的填充柱。
在制备的柱子当中，有常规液相上用的和超高压液相上用的两类，主要是柱子直径上的区别。
后者常用毛细管柱。
有必要说一下的是超高压所用的柱子与电色谱(electrochromatography)所用的柱子是相通的，一根柱子做成之后在电色谱中可以用，在超高压液相上也可以用。
电色谱曾被认为是一种非常非常有前途的分离方式，柱效非常高，可达200,000塔板数/米以上，因为该种方法的驱动力是电渗流（electroosmotic flow），不需要压力（但在使用过程中可辅助以压力），它的流动方式是活塞式的，致使在纵向上的扩散减少。
而普通的高效液相，在压力的驱动下流型是抛物线式的，所以其柱效高的也只能达到50,000塔板数/米左右。
但电色谱在做了一段时间后，大家发现了一些比较难以克服的问题，特别是重现性方面的问题，因为电渗流受影响因素较多，较难以严格控制。
另外在使用的过程中经常产生气泡，很烦人。
现在一些仪器公司已经放弃了电色谱仪的研制，甚至有人认为电色谱已经死了(dead)。
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3. 2 单体比例的影响 当致孔剂用量保持不变时 ,随着单体混合物中 MAOE含量的降低 ,孔隙率变小 ,聚合物颗粒变细 ,
这可能是由于交联剂 EDMA 的增加 ,更易形成致密的聚合网络 。因此 ,聚合物的聚合度增大 ,导致色谱 柱渗透性下降 ,流速增加时 ,柱压上升的速度加快 (如图 3) 。 3. 3 色谱评价
图 1 柱 a～d中柱压与流速的关系曲线 Fig. 1 Dependence of the back p ressure on the eluent flow rate for columns a～d a～d同表 1 ( a～d are the same as in Table 1) 。
图 2 柱 a～d的孔径分布曲线 Fig. 2 Pore size distribution p rofile of the columns a～d a～d同表 1 ( a～d are the same as in Table 1) 。
4 68
分析化学
第 33卷
2. 2 c2HPLC 整体柱的制备 2. 2. 1 毛细管的预处理 参考文献 [ 7, 8 ] ,毛细管空柱分别用 0. 1mol/L HC l、H2O、0. 1 mol/L NaOH 和 H2 O 各冲洗 1. 0 h,然后用 N2 吹干 。将配制好的 γ2甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷 (γ2MAPS)与甲醇 的混合溶液 3 mL (VMAPS /VMeOH = 1 ∶1) ,注入 5 m 长的已经预处理的毛细管 ,并将毛细管两端封口 ,置于 45℃反应 24 h,最后用 N2 吹扫 6 h,使毛细管内壁键合一层带烯基的硅烷化物质 ,两端封口备用 。 2. 2. 2 辛基型整体柱的制备 辛基型整体柱的制备参考文献 [ 11 ]。反应溶液的配比见表 1。其中致 孔剂的重量配比固定为正丙醇 ∶1, 42丁二醇 ∶水 = 60∶30∶10,将反应溶液超声 10 m in,冲氮气 5 m in后 ,注 入长约 23 cm 已经预键合的毛细管 ,将毛细管两端封口 ,置于 60℃反应 12 h,反应完后 ,按分离需要切 去两端多余毛细管至适当长度 ,以甲醇为流动相 ,用液相色谱泵冲柱约 4 h,去除床层内致孔剂 、残留反 应试剂以及反应产生的一些低聚度物质 。
dehyde) ; 2. 苯酚 ( phenol) ; 3. 苯胺 ( aniline) 。
图 6为所制得整体柱 g在 c2HPLC系统下 ,不
同流速对苯化合物的分离结果 。流速为 60μL /m in时 ,待测溶质全部出峰需 60 m in (图 6A ) ;当流速升
高到 100μL /m in时 ,所需时间则缩短为 35 m in (图 6B ) ,仍保持较好的分离效果 ,说明所制得整体柱具
(厦门大学化学系 教育部现代分析科学重点实验室 , 厦门 361005)
摘 要 本研究采用以甲基丙烯酸辛酯为单体 ,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂 ,偶氮二异丁腈为引发剂 ,正 丙醇 、1, 4丁二醇和水三元混合物为共溶剂 ,制备了内径为 0. 53 mm 的毛细管整体柱材料 。详细考察了单体 / 交联剂比例 、单体混合物与致孔剂之间的比例 ,对所制得材料的通透性 、孔径分布 、粒度大小等性能的影响 ;应 用包括扫描电镜和压汞法对其进行表征 ;在毛细管液相色谱 ( c2HPLC)操作模式进行了初步色谱评价 ,结果表 明 :所制得的整体柱具有优良的通透性能 ,可在高达 100μL /m in的流速下进行快速分离 ,同时在离子对模式 下对 3种金属离子进行了分离 ,取得了较理想的效果 。
2 实验部分
2. 1 仪器与试剂 高效液相色谱系统 ,包括岛津 LC10ADvp高压泵 , SCL 210Avp 系统控制器 , Rheodyne 7520型手动微量
进样阀 (0. 2μL定量环 ) , SPD 2M10Avp二极管阵列检测器 (常通流通池 20μL ,半微量流通池 2. 5μL ) ;紫 外 RF210AXL荧光检测器 (常通流通池 12μL ,半微量流通池 2. 0μL ) ; CLASS2VP 5. 0色谱工作站。
图 3 柱 f～h中柱压与流速的关系曲线
图 4 流动相中乙腈含量与保留因子的关系曲线
Fig. 3 Dependence of the back p ressure on the eluent flow Fig. 4 The relationship s of the content of acetonitrile in
石英玻璃毛细管 (0. 53 mm i. d. , 河北省永年锐丰色谱器件有限公司 ) ;甲基丙烯酸辛酯 (MAOE) (纯度 99% ) 、乙二醇二甲基丙烯酸酯 ( EDMA ,纯度 97% ) 和 γ2甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷 (γ2 MAPS) (含量 95% )均购自日本东京化城 ;偶氮二异丁腈 (A IBN ) (上海试剂四厂 ) ,使用前重结晶 ;正丙 醇和 1, 42丁二醇皆为分析纯 ,购自上海化学试剂公司 ,使用前经蒸馏提纯 ;乙腈 (色谱纯 , Fairfield,美 国 ) ; Zn、M g和 Cd的标准溶液由光谱纯金属配制而成 ;所用水为超纯水 。
rate for columns f～h
mobile phase and the retention factor of three analytes
f～h同表 1 ( f～h are the same as in Table 1) 。
流速 ( flow rate) : 60 μL /m in; λ = 254 nm。1. 苯甲醛 ( benzal2
w1/2 (1) + w1 /2 (2)
式中
tR
、V
ex
、w
1 2
、F、r和
L 分别表示溶质的保留时间
,柱外死体积 、半峰宽 、流速 、毛细管半径和长度 。
3 结果与讨论
3. 1 致孔剂用量的影响 从表 1可以看出 ,当单体混合物中各组分百分含量保持不变时 ,致孔剂对整体柱的性能有很大影
响 。随着致孔剂用量的减少 ,孔隙率变小 ,这可能是由于致孔剂含量减少时 ,聚合物的聚合度较高 ,因此 聚合物颗粒变细 ,并导致色谱柱渗透性下降 ,柱压随流速增加而上升的速度越快 (如图 1) 。当致孔剂含 量减少到 45%时 (柱 e) ,聚合物的渗透性很差 ,以致不能用高压泵冲洗 。聚合物的孔径分布曲线 (如图 2)说明致孔剂用量的增加 ,使其孔径变小 。表 1中聚合物粒度由电镜图估计 。
第 33卷
分析化学 ( FENX I HUAXUE) 研究ห้องสมุดไป่ตู้告
第 4期
2005年 4月
Chinese Journal of Analytical Chem istry
467～470
辛基型毛细管液相色谱整体柱的制备 、表征及评价
黄晓佳 王秋泉 3 黄本立
待测物质的保留因子 k与流动相中乙腈含量的关系曲线如图 4所示 。实验结果表明 ,随着流动相 中乙腈含量的增加 , 3种化合物的 logk 呈线性下降 ,表现出典型的反相色谱性能 [1 ] 。一些碱性和酸性化 合物在所制得整体柱 g上的分离谱图如图 5A 和 B 所示 。从图中可以看出 ,弱碱性化合物吡啶和苯胺
MAOE EDMA ( % , w /w ) ( % )
A IBN (%)
聚合溶液 Polymerization m ixture
单体混合物
致孔剂
Monomer m ixture (%)
Porogen solvent (%)
孔隙率 Total porosity
(εT )
a
59. 5
39. 5
1
35
65
2004204226收稿 ; 2004208220接受 本文系国家自然科 学基金 面上项 目 (No. 20175019 ) 、高 等 学 校 博 士 学 科 点 专 项 科 研 基 金 ( No. 20040384002 ) 、厦 门 市 科 技 创 新 (No. 3502Z20031058) 、中国博士后科学基金 (No. 2003034438)和厦门大学预研基金 (No. 2003 sdyy08) 资助
本研究 ,首次采用以甲基丙烯酸辛酯为单体 ,在 0. 53 mm 内径的石英玻璃毛细管内原位聚合制备 了具有优良通透性能的整体柱材料 ,详细考察了单体 /交联剂比例 ,单体混合物与致孔剂之间的比例对 所制得材料的通透性 、孔径分布 、粒度大小等性能的影响 ;应用包括扫描电镜 ( SEM )和压汞法对其进行 表征 ;同时在 c2HPLC操作模式下进行了初步的色谱评价 ,取得了较理想的效果 。
关键词 毛细管高效液相色谱 , 整体柱材料 , 制备
1 引 言
毛细管液相色谱 ( c2HPLC)与常规液相色谱相比 ,具有流动相 、固定相和样品消耗低 ,环境污染小 ,分 离效率高 ,易于与其它检测方法在线联用等优点 ,在生化 、医药 、环境等领域发挥了重要的作用 [1, 2 ] 。通常 色谱柱的制备采用的装填法存在 3大缺陷 [ 3, 4 ] : (1)在微尺寸色谱柱中装填球形颗粒填料 ,在较高流量条件 下有很大的柱压 ,这对色谱柱的使用寿命和仪器的维护有很大的影响 ,若流量太小 ,将导致分析时间的延 长 ; (2)微尺寸色谱柱的装填困难 ,需要很高的装柱技巧 ; (3)对于石英玻璃毛细管色谱柱 ,需要在柱的两端 烧结过滤筛板 ,传统填充柱的空间利用率低。而最近几年发展的通过原位聚合而形成的整体柱固定相 ,由 于具有优异的通透性能 、高空间利用率、制备简单、低柱压和对于石英玻璃毛细管整体柱无需烧结过滤筛 板等优点 [5～8 ] ,因此发展毛细管液相色谱整体柱材料是克服 c2HPLC发展障碍的理想方法 。到目前为止 , 整体柱主要限制在常规高效液相色谱 [5, 6 ] (柱内径通常为 3. 2～4. 6 mm不锈钢管 )和毛细管电色谱 [7, 8 ] (柱 内径通常为 25～100μm的石英毛细管 ) ,虽然也有报道在 c2HPLC下使用的整体材料 ,但其柱管内径仍在 100～320μm 之间 [9, 10 ] ,这将导致色谱容量低和需要较高的装备条件 。