工学高效液相色谱的发展及其应用

高效液相色谱的发展及其应用

摘要：了解高效液相色谱[1]的发展历史，知道高效液相色谱的组成结构、操作

原理以及方法等等。掌握它的分类方法，通过比较得出高效液相色谱分析方法的优点与缺点。明确高效液相色谱的应用，最终分析结果。

关键词：高效液相色谱；发展历史；应用

高效液相色谱是以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。

1、高效液相色谱的发展历史

1.1高效液相色谱的历史

高效液相色谱作为色谱分析法的一个分支，是在二十世纪60年代末期，在经典液相色谱法和气相色谱法的基础上，发展起来的新型分离分析技术。1960年中后期，气相色谱理论和实践的发展，以及机械、光学、电子等技术上的进步，液相色谱开始活跃。到60年代末期把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱就出现了高效液相色谱。

1.2高效液相色谱与其它色谱的比较[2]

1.2.1与经典液相色谱的比较

经典液相色谱法使用粗粒多孔固定相，装填在大口径、长玻璃柱管内，流动相仅靠重力流经色谱柱，溶质在固定相的传质、扩散速度缓慢，柱入口压力低，柱效低，分析时间冗长。

高效液相色谱法使用了全多孔微粒固定相，装填在小口径、短不锈钢柱内，流动相通过高压输液泵进入高柱压的色谱柱，溶质在固定相的传质，扩散速度大大加快，从而在短的分析时间内获得高柱效和高分离能力。

1.2.2与气相色谱法的比较

高效液相色谱法与气相色谱法有许多相似之处。气相色谱法具有选择性高、分离效率高、灵敏度高，分析速度快的特点，但它仅适于分析蒸气压低、沸点低的样品，而不适用于分析高沸点有机物、高分子和热稳定性差的化合物以及生物活性物质，因而使其应用受到限制。在全部有机化合物中仅有20%的样品适用于气相色谱分析。高效液相色谱法却恰可弥补气相色谱法的不足之处，可对80%的有机化合物进行分离和分析。

2、高效液相色谱

2.1高效液相色谱的特点

2.1.1高效液相色谱的优点

1.分辨率高于其它色谱法，可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果；

2.速度快，十几分钟到几十分钟可完成；

3.重复性高、样品不被破坏、易回收；

4.高效相色谱柱可反复使用；

5.自动化操作，分析精确度高；

6.应用范围广，百分之七十以上的有机化合物可用高效液相色谱分析，特别是高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物的分离分析，显示出优势。

2.1.2高效液相色谱的缺点

1.需要高压：一般可达150～350×105Pa。

2.柱外效应[3]：在从进样到检测器之间，除了柱子以外的任何死空间中，例如进样器、柱接头、连接管和检测池等，如果流动相的流型有变化，被分离物质的任何扩散和滞留都会显著地导致色谱峰的加宽，柱效率降低。

2.2高效液相色谱的分类[4]

根据分离机制的不同，高效液相色谱法可分为：

1.分配色谱：固定相是液体，利用液体固定相对试样中诸组分的溶解能力不同，

即试样中诸组分在流动相与固定相中分配系数的差异，而实现试样中诸组分分离的色谱法。根据固定相和液体流动相相对极性的差别，又可分为正相分配色谱和反相分配色谱。当固定相的极性大于流动相的极性时，可称为正相分配色谱或简称正相色谱；若固定相的极性小于流动相的极性时，可称为反相分配色谱或简称反相色谱。

2.吸附色谱：用固体吸附剂作固定相，以不同极性溶剂作流动相，依据样品中

各组分在吸附剂上吸附性能的差别来实现分离。

3.离子交换色谱：以离子交换剂作为固定相。是基于离子交换树脂上可电离的

离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换，依据这些离子以交换剂具有不同的亲和力而将它们分离。

4.亲和色谱：也称为亲和层析，是一种利用固定相的结合特性来分离分子的色

谱方法。亲和色谱在凝胶过滤色谱柱上连接与待分离的物质有一定结合能力的分子，并且它们的结合是可逆的，在改变流动相条件时二者还能相互分离。

5.体积排阻色谱：用化学惰性的多孔性凝胶作固定相，按固定相对样品中各组

分分子体积阻滞作用的差别来实现分离。以水溶液作流动相的体积排阻色谱法，称为凝胶过滤色谱；以有机溶剂作流动相的体积排阻色谱法，称为凝胶渗透色谱法。

2.3高效液相色谱的组成

(1)高压泵:高效液相色谱使用的色谱柱是很细的（1~6 mm），所用固定相的粒度也非常小（几微米到几十微米），所以流动相在柱中流动受到的阻力很大，在常压下，流动相流速十分缓慢，柱效低且费时。为了达到快速、高效分离，必须给流动相施加很大的压力，以加快其在柱中的流动速度。为此，须用高压泵进行高压输液。高效液相色谱的高压泵的要求是流量恒定，无脉动，并有较大的调节范围；能抗溶剂腐蚀；有较高的输液压力。

（2）梯度洗提装置:梯度洗提就是载液中含有两种（或更多）不同极性的溶剂，在分离过程中按一定的程序连续改变载液中溶剂的配比和极性，通过载液中极性的变化来改变被分离组分的分离因素，以提高分离效果。有高压梯度和低压梯度。

（3）色谱柱：是色谱仪最重要的部件。通常用后壁玻璃管或内壁抛光的不锈钢管制作的，对于一些有腐蚀性的样品且要求耐高压时，可用铜管、铝管或聚四氟乙烯管。发展趋势是减小填料粒度和柱径以提高柱效。

（4）进样装置：注射器进样装置时进样所用微量注射器及进样方式与气相色谱法一样。进样压力小于150×105Pa，当进样压力大于150×105Pa时，必须采用停流进样。

（5）检测装置：主要用于监测经色谱柱分离后的组分浓度的变化，并由记录仪绘出谱图来进行定性、定量分析。通常的检测器有紫外光度检测器、光电二极管阵列检测器、荧光检测器、差示折光检测器、电导检测器。

（6）数据处理装置：高效液相色谱的分析结果除可用记录仪绘制谱图外，还可使用微处理机和色谱数据工作站来记录和处理色谱分析的数据。

3、高效液相色谱的应用[5]

3.1高效液相色谱的应用范围

高效液相色谱法适于分析高沸点不易挥发的、受热不稳定易分解的、分子量大、不同极性的有机化合物；生物活性物质和多种天然产物；合成的和天然的高分子化合物等。它们涉及石油化工产品、食品、合成药物、生物化工产品及环境污染物等，约占全部有机化合物的80%，其余20%的有机化合物，包括永久性气体，易挥发低沸点及中等分子量的化合物只能用气相色谱法进行分析。

3.2高效液相色谱的应用局限性

第一，在高效液相色谱法中，使用多种溶剂作为流动相，当进行分析时所需成本高于气相色谱法，且易引起环境污染。当进行梯度洗脱操作时，它比气相色谱法的程序升温操作复杂。

第二，高效液相色谱法中缺少如气相色谱法中使用的通用型检测器（如热导检测器和氢火焰离子化检测器）。近年来蒸发激光散射检测器的应用日益增多，有望发展成为高效液相色谱法的一种通用型检测器。

第三，高效液相色谱法不能替代气相色谱法，去完成要求柱效高达10万块理论塔板数以上，必需用毛细管气相色谱法分析组成复杂的具有多种沸程的石油产品。

第四，高效液相色谱法也不能代替中、低压柱色谱法，在200千帕至1兆帕柱压下去分析受压易分解、变性的具有生物活性的生化样品。

结论

高效液相色谱是从气相色谱和液相色谱发展而来的，其发展十分迅猛，目前应用也很广泛。它的结构和操作流程比较完善。高效液相色谱的应用范围也十分广泛。但我们也要发现其不足之处，进一步完善高效液相色谱，为样品分析提供更为方便的分析方法。

参考文献

[1]于世林，高效液相色谱方法及应用[M].北京市：化学工业出版社 ,2005.04

[2]王俊德；商振华；郁蕴璐，高效液相色谱法[M].1992年03月第1版

[3]吴宁生；顾光华，高效液相色谱[M].1989年08月第1版

[4]张金专;华菲,;张晔,高效液相色谱在火灾调查中的应用[J].消防技术与产品信息，2005.10

[5]冀晓磊; 陈如春; 黑均安，高效液相色谱分析应用心得[J].CJFD收录刊,2006(04)