超临界流体色谱法

超临界流体色谱法，英文简称SFC，是一种以超临界流体作为流动相的色谱方法。超临界流体色谱技术是20世纪80年代才发展起来的一种崭新的色谱技术。由于利用了超临界流体独特的性质，使得能够分离和分析液相和气相色谱不能解决的一些对象。超临界流体色谱技术发展很快，应用也十分广泛。据Chester估计，至今约有全部分离的25%涉及难以对付的物质，通过超临界流体色谱能取得较为满意的结果。

超临界流体色谱特点

相比较固相、液相色谱法，超临界流体色谱的主要特点就是利用了超临界流体介于液体、气体之间所拥有的特性。我们先需要了解下物质临界点和物质三相。

物质的相

物态叫做“相”，物质一般具有三相——固相、液相、气相（固态、液态、气态），物态的变比常叫做相变。或者说，在某一系统中，具有相同物理性质均匀的部分亦称为相。相与相间必有明显可分的界面。例如，食盐的水溶液是一相，若食盐水浓度大，有食盐晶体，即成为两相。水和食油混合，是两个液相并存，而不能成为一个相。

某些纯物质具有三相

三相点也称“三态点”，般指各种稳定的纯物质处于三个相（态）平衡共存时的状态。三相点具有确定的温度和压强。 

水、冰和汽三相共存时，其温度为273。16K（0。01℃），压强为6。106×102帕。由于在三相点物质具有确定的温度，因此用它来作为确定温标的固定点比选汽点和冰点具有优越性，所以三相点这个固定温度适于作为温标的基点，现在都以水的三相点的温度作为确定温标的固定点。

物质临界点

物质在三相点下，固、液、气，三态处于平衡状态。而在物质的超临界温度下，其气相和液相具有相同的密度。当处于临界温度以上，则不管施加多大压力，气体也不会液化。在临界温度和临界压力以上，物质是以超临界流体状态存在。即在超临界状态下，随温度，压力的升降，流体的密度会变化。此时的物质既不是气体也不是液体，却始终保持为流体。临界温度通常高于物质的沸点和三相点。

超临界流体的特性

超临界流体恰好介于气体和液体之间，具有对分离极其有利的物理性质。超临界流体的扩散系数和粘度接近于气相色谱，因此溶质的传质阻力小，可以获得快速GX分离。另一方面，其密度与液相色谱类似，这样就便于在较低温度下分离和分析热不稳定性，相对分子质量大的物质。另外，超临界流体的物理性质和化学性质，如扩散，粘度和溶剂力等，都是密度的函数。因此，只要改变流体的密度，就可以改变流体的性质，从类似气体到类似液体，无需通过气液平衡曲线。超临界流体色谱中的程序升密度相当于气相色谱中程序升温度和液相色谱中的梯度淋洗。

超临界流体色谱分离操作条件

超临界流体色谱法基本原理是以超临界流体作流动相，以固体吸附剂（如硅胶）或键合在载体（或毛细管壁）上的有机高分子聚合物作固定相的色谱方法。

SFC与GC分离操作条件不同，其操作压力较高，一般为（70-450)×105Pa;和HPLC也不一样，其色谱柱工作温度较高，从常温到250℃。流动相的压力和密度在每一温度下以同样方式影响保留值，甚至在类似GC区也一样，增加压力，k值降低。而在较低温度下与HPLC的保留行为相似，k值随压力增加而降低。

SFC常采用程序压力、程序温度操作，包括线性压力／密度程序、非线性压力／密度程序、线性温度程序和非线性温度程序。在实际分析中可根据情况灵活选择。对一些较复杂试样，可采用同步密度、温度程序操作。

超临界流体色谱仪

超临界流体色谱仪由进样系统、高压泵、色谱柱、限流器、检测器等部分构成，整个系统基本上处于高压、气密状态。

1、进样系统

超临界流体色谱仪一般采用HPLC手动或自动进样阀。对于填充柱，采用带试样管的Rheodyne型六通进样阀。对毛细管柱，采用类似气相色谱的动态分流及微机控制开启进样阀时间的定时分流进样；亦可与SFE在线连用柱头进样等。进样重复性不仅与进样方式有关，而且与进样温度、压力有关，需严格控制。

2、高压泵

超临界色谱仪常用的高压泵主要是两种，一种是螺旋注射泵，另一种是往复柱塞泵。一般泵的缸体要冷却至0-10℃，要求工作压力≧400×105Pa，流量0。01一5。00mL/min范围内可调，并能快速程序升压或程序升密度，压力脉动尽可能小，重现性好，此外还要求泵体耐腐蚀。通过控制泵速而改变混合流体体积比。

3、色谱柱

常用色谱柱型主要有毛细管柱或开管柱、毛细管填充柱和填充柱。开管柱为内径50一100μm石英厚壁毛细管，固定相液膜厚0。25到几个微米，一壁厚≧200μm，可承受（400--600)×105Pa的高压，柱长10-20m。填充毛细管柱为内径250-530μm厚壁毛细管，填料粒径3-10μm，长20-100cm。填充柱填料粒径等与HPLC类似，柱内径2-4。6mm，长10-20cm。

4、限流器

即阻尼器，是一种超临界流体色谱仪中不可缺少的关键部件。根据检测器类型，限流器分别置于检测器前或后，为氢火焰离子化检测器（FID)，限流器的入口端是色谱柱，出口端是检测器，它的作用是一方面保持分离系统流动相处子超临界状态，检测器则工作于常压气态；另一作用是色谱柱流出物，包括流动相和试样组分，通过限流器迅速实现相变和转移。

5、检测器

各种GC和HPLC检测器均可用于超临界流体色谱仪。使用Z多的是FID，限流器到FID喷嘴的Z佳距离是5-7mm。流动相含有机改性剂时，不适用于FID，因而采用蒸发光散射检测器（ELSD）作为通用检测器。元素选择性检测器，如电子捕获（ECD)、火焰光度检测器（PFD)、氮磷检测器（NPD）等均用于多氯联苯、有机磷、硫、氨基甲酸酯农药等测定。

超临界流体色谱的应用

超临界流体色谱（SFC）可弥补气相色谱（GC）和高校液相色谱（HPLC）在分析性能上的某些不足，分离效能和分析速度介于两种色谱方法之间。SFC可分析不宜用GC分析的一些物质，如强极性、强吸附性、热稳定性差、难挥发的化合物；它可分析相对分子质量比GC大几个数量级的物质。几种色谱技术可分离试样的相对分子质量范围。SFC可分析HPLC难以检测的各种化合物，如无紫外吸收的各种天然产物、高分子聚合物。

超临界流体色谱技术已经广泛应用于天然物，药物，表面活性剂，高聚物，多聚物，农药，炸yao和火箭推进剂等物质的分离和分析。以及氨基酸、多肽、石油中高级脂肪烃（>C100)、高级脂肪醇、烃基聚硅氧烷、聚乙二醇、聚醚、金属有机化合物、聚烯烃等。此外，SFC已用于热力学和溶液理论研究。测定溶质在高压下的吸附、萃取、扩散过程和相关物理化学常数。SFC分离乙二醇齐聚物的典型色谱图。