《现代分析仪器技术》课程教学资源（PPT课件）第18章 其他分离分析法

超临界流体色谱法 超临界流体色谱(supercrical fluid chromatography,SFC)是以超临界流体作为流动相的色谱 方法，是20世纪80年代以来发展迅速的一个色谱分支， 所谓超临界流体，是指在高于临界压力和临界温度时的 一种物质状态。它既不是气体，也不是液体，但它兼有 气体的低粘度、液体的高密度以及介于气、液之间较高 的扩散系数等特性。从理论上说SGC既可以分析GC法难 以处理的高沸点、不挥发性样品，又有比HPLC法更高 的柱效和更短的分离时间，且可使用二者常用的检测器 ,也可与MS、FT-IR光谱仪等在线联接，因而可以方便 地进行定性、定量分析。在中药药物分析领域已有愈来 愈多的应用

超临界流体色谱法 超临界流体色谱(supercrical fluid chromatography,SFC)是以超临界流体作为流动相的色谱 方法，是20世纪80年代以来发展迅速的一个色谱分支， 所谓超临界流体，是指在高于临界压力和临界温度时的 一种物质状态。它既不是气体，也不是液体，但它兼有 气体的低粘度、液体的高密度以及介于气、液之间较高 的扩散系数等特性。从理论上说SGC既可以分析GC法难 以处理的高沸点、不挥发性样品，又有比HPLC法更高 的柱效和更短的分离时间，且可使用二者常用的检测器 ，也可与MS 、FT-IR光谱仪等在线联接，因而可以方便 地进行定性、定量分析。在中药药物分析领域已有愈来 愈多的应用

一、超临界流体色谱的特点与原理 principle and character of supercritical fluid chromatography 1.超临界流体的特性。 对于某些纯物质来说，具有三相点 和临界点，如图所示，从图中可以 液态 临界点 看出，物质在三相点，气、液、固 三态处于平衡状态，当处于临界温 度和临界压力以上时，则不论施加 周态 多大压力，气体也不会液化，此时 气态 即非气体，也非液体，而是以超临 三相点 界流体形式存在。 纯物质的相图 T/℃

一、超临界流体色谱的特点与原理 超临界流体色谱的特点与原理 principle and character of supercritical fluid principle and character of supercritical fluid chromatography chromatography 1．超临界流体的特性。 对于某些纯物质来说，具有三相点 和临界点，如图所示，从图中可以 看出，物质在三相点，气、液、固 三态处于平衡状态，当处于临界温 度和临界压力以上时，则不论施加 多大压力，气体也不会液化，此时 即非气体，也非液体，而是以超临 界流体形式存在

超临界流体对于分离具有极其有用的物理性质，这些性 质恰好介于气体和液体之间。表对气体、液体、和超临界 流体的有关物理性质进行了比较。 表 气体、液体、超临界流体物理性质的比较 密度（gml) 扩散系数 粘度 流动相 (cm2/s) (g/cm.s) 气体 约103 1-10-2 10-4 超临界流 0.2-0.9 103104 104-10-3 体 0.8-1.0 <10-5 10-2 液体 表 一些超临界流体的性质 超临界点的 在4×10？Pa下的 流体 屈格界袒度/℃ 超临界压力/×10心P 密度修·m子 密度8·cm CO, 311 72.9 047 096 NO 365 71.7 0.45 094 NH, 1325 1128 024 040 n-C,Hn 152.0 375 0.23 0.50

超临界流体对于分离具有极其有用的物理性质，这些性 质恰好介于气体和液体之间。表对气体、液体、和超临界 流体的有关物理性质进行了比较。 表 气体、液体、超临界流体物理性质的比较 流动相 密度（g/ml ） 扩散系数 （cm 2/s ） 粘度 （g/cm.s ） 气体 超临界流 体 液体 约10-3 0.2-0.9 0.8-1.0 1-10-2 10-3-10-4 ＜10-5 10-4 10-4-10-3 10-2

2.原理 SFC的流动相：超临界流体；CO2、NO、NH SFC的固定相：固体吸附剂（硅胶）或键合到载体（或毛 细管壁)上的高聚物：可使用液相色谱的柱填料。填充柱SFC 和毛细管柱SFC; 分离机理：吸附与脱附。组分在两相间的分配系数不同 而被分离： 通过调节流动相的压力（调节流动相的密度），调整组 分保留值：

2.原理 SFC的流动相：超临界流体；CO2、N2O、NH3 SFC的固定相：固体吸附剂（硅胶）或键合到载体（或毛 细管壁）上的高聚物；可使用液相色谱的柱填料。填充柱SFC 和毛细管柱SFC； 分离机理：吸附与脱附。组分在两相间的分配系数不同 而被分离； 通过调节流动相的压力（调节流动相的密度），调整组 分保留值；

压力效应： SFC的柱压降大（比毛细管色谱大30倍），对分离有影响 (柱前端与柱尾端分配系数相差很大，产生压力效应)； 超临界流体的密度受压力在临界压力处最大，超过该点， 影响小，超过临界压力20%，柱压降对分离的影响小： 压力效应：在SFC中，压力变化对容量因子产生显著影响， 超流体的密度随压力增加而增加，密度增加提高溶剂效率， 淋洗时间缩短。 C0,流动相，当压力改变：7.0→9.0×106Pa,则： C16H34的保留时间25min→5min

压力效应： SFC的柱压降大（比毛细管色谱大30倍），对分离有影响 （柱前端与柱尾端分配系数相差很大，产生压力效应）； 超临界流体的密度受压力在临界压力处最大，超过该点， 影响小，超过临界压力20%，柱压降对分离的影响小； 压力效应：在SFC中，压力变化对容量因子产生显著影响， 超流体的密度随压力增加而增加，密度增加提高溶剂效率， 淋洗时间缩短。 CO2流动相，当压力改变：7.0→9.0×106 Pa，则： C16H34的保留时间 25min → 5min

程序升压 10 15 5 10 t/min h如m a)等压 (b)程序并压 图 程序升压对SFC分离改善的效应 实验条件：柱DB-1;流动相：CO;湿度：0C；检测器：FD 样品：】一胆笛辛酸附 2一胆图癸酸霜 3一胆甾月桂酸酵 4一胆甾十四碳烷酸胎 5一胆笛十六碳烷酸酿 6一胆倒十八碳烷酸酯

程 序 升 压

0.080 HPLC与SFC 0.070 比较 HPLC 0.060 0.050 uI/H 0.040 0.030 SFC 0.020 0.010 3 0.000 0 0.2 0.40.60.81.012 u/cm.s-1 图 HPLC与SFC的H-u 关系曲线比较

HPLC与SFC 比较

与GC法和HPLC法比较，因超临界流体的粘度接近于气相 色谱的流动相，对溶质的传质阻力小，可以使用更高的流速 洗脱，因此SFC的分离速度快于HPLC而与GC相当；超临 界流体的扩散率介于GC和LC之间，因而峰展宽小于在气体 中。 SFC中的流动相不是惰性的传输介质，这不同于GC而与 LC一样，溶质与流动相间有相互作用，利用此点可调控选 择因子a 当考虑溶质分压时，也可利用SFC的两重性，即被测物 质在超临界流体中的溶解性非常接近其挥发性，而发生温 度却较低，因此，在一定压力下，超临界流体溶解的分子 的分压比在气体中高几个数量级，这就可以实现对大分子、 热不稳定性化合物、高聚物等的有效分离

与GC法和HPLC法比较,因超临界流体的粘度接近于气相 色谱的流动相,对溶质的传质阻力小，可以使用更高的流速 洗脱，因此SFC的分离速度快于HPLC而与GC相当；超临 界流体的扩散率介于GC 和LC之间，因而峰展宽小于在气体 中。 SFC中的流动相不是惰性的传输介质，这不同于GC而与 LC一样，溶质与流动相间有相互作用，利用此点可调控选 择因子α 当考虑溶质分压时，也可利用SFC的两重性，即被测物 质在超临界流体中的溶解性非常接近其挥发性，而发生温 度却较低，因此，在一定压力下，超临界流体溶解的分子 的分压比在气体中高几个数量级，这就可以实现对大分子、 热不稳定性化合物、 高聚物等的有效分离

超临界流体色谱仪的结构与流程 instrument structure and the general process of 结构流程 炉 出口 样品进样阀 限流器 门柱 注射泵 检测器 压力/密度 温度 控制 数据 电位计 控制 微处理机 数据 键盘 屏幕 图 超临界流体色谱仪流程图

二、超临界流体色谱仪的结构与流程 instrument structure and the general process of SFC 1.结构流程

2.主要部件 (1)SFC的高压泵 无脉冲的注射泵；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： (2)SFC的色谱柱和固定相 可以采用液相色谱柱和交联毛细管柱； SFC的固定相：固体吸附剂（硅胶）或键合到载体（或 毛细管壁)上的高聚物；专用的毛细管柱SFC:

2.主要部件 （1）SFC的高压泵 无脉冲的注射泵；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； （2）SFC的色谱柱和固定相 可以采用液相色谱柱和交联毛细管柱； SFC的固定相：固体吸附剂（硅胶）或键合到载体（或 毛细管壁）上的高聚物；专用的毛细管柱SFC；