超高效液相色谱的原理及优点

超高效液相色谱的原理

超高效液相色谱的理论基础为范德米特(VanDeemeter)方程。HETP=AdP+B/v+CdP2v式中:HETP为理论塔板高度;A为涡流扩散系数;dP为填料粒径;B为分子径向扩散系数;C为传质因子;v为流动相线速度。由该方程可得出结论:颗粒度越小柱效越高;每个颗粒度尺寸有自己的最佳柱效的流速;更小的颗粒度使最高柱效点向更高流速(线速度)方向移动,而且有更宽的线速度范围。所以降低颗粒度不但提高柱效,同时也提高速度。但是,应当看到在使用小颗粒的固定相时,会使$p大大增加,使用更高的流速会受到固定相的机械强度和色谱仪系统耐压性能的限制。然而,只要使用很小粒度的固定相,并且只有在达到最佳线速度时,其具有的高柱效和快速分离的特点,才能显现出来。因此要实现超高效液相色谱分析,除必须制备出装填粒度小于2Lm固定相的色谱柱外,还必须提供高压溶剂输送单元、低死体积的色谱系统、快速的检测器、快速自动进样器和高速数据采集、控制系统等。上述几个单独领域最新成果的组合,才促成超高效液相色谱的实现。

超高效液相色谱的优点

基于1.7Lm小颗粒技术的超高效液相色谱与人们熟知的高效液相色谱(HPLC)技术,具有相同的分离原理。不同的是,超高效液相色谱不仅比HPLC具有更高的分离能力,而且结束了人们多年不得不在速度和分离度之间取舍的历史。使用超高效液相色谱可以在很宽的线速度、流速和反压下进行高效的分离工作,并获得优异的结果。

1. 提高分离度超高效液相色谱发挥了1.7Lm颗粒提供柱效增高的全部优越性。尤其是1.7Lm颗粒提供的柱效比5Lm颗粒提高了3倍。因为分离度与粒度的平方根成反比,1.7Lm颗粒的分离度比5Lm颗粒提高了70%。在梯度分离中也具有同样的优越性,此时分离能力用峰容量衡量。
2. 提高分析速度由于超高效液相色谱系统采用1.7Lm颗粒,柱长则可以比使用5Lm颗粒时缩短3倍而保持柱效不变,而且使分离在高3倍的流速下进行,结果使分离时间缩短而分离度保持不变。
3. 提高检测灵敏度浓缩样品和采用各种高灵敏度的检测器都能提高灵敏度,而在超高效液相色谱中通过减小颗粒度,使色谱峰变得更窄,信噪比(S/N)增大,灵敏度得到额外的提高。
4. 提高质谱离子化效率减小基质效应LC-MS已经是液相色谱发展的主流,能够充分发挥LC高分离度和MS高灵敏度的优势,超高效液相色谱与MS的联用使这种优势更加明显:一方面,超高效液相色谱系统达到最佳线速度时,其流动相流速一般在0.25~0.50ml/min之间,这与质谱能承受的流速更加匹配(API接口一般能承受0.20ml/min),使离子化效率增加,而新的nano超高效液相色谱的流量更可低至200nl/min,可以不需分流而直接进入质谱;另一方面,超高效液相色谱的分离度比HPLC有很大提高,其色谱峰扩展很小,峰浓度很高,这样不但有利于化合物的离子化,同时有助于与基质杂质分离,在一定程度上能降低基质效应,从而使灵敏度和重现性得到提高。