文档介绍：第八章 超临界流体色谱及其它
场流分离的基本原理
场流分离仪器
沉降场流分离
热场流分离
流体场流分离
第三节 场流分离
Supercritical fluid chromatograph and others
Field flow fractionation;FFF
2017/11/11
场流分离的基本原理 1. 概述
场流分离(FFF)是一种混合物的流动分离技术,但不是严格意义上的色谱分离。
通过在外部施加力场的作用下,利用溶质在流经一个空的柱槽时根据溶质在物理性质方面的差异如质量、体积、扩散系数、电荷等,使溶质分布在流动相中的不同区域实现分离的技术。
所施加的力场可以是电场、磁场、热梯度、重力场等各种形式,外力场的作用力方向与流动方向垂直。
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2. 基本原理
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停留时间与弛豫过程
当试样进入柱槽时,载液将被中断一段时间,称为停留时间,以使溶质有足够时间在分离场和扩散力的作用下在柱槽的富集板附近形成平衡层,这一过程被称作弛豫过程。
在弛豫过程,溶质在横向分离场产生的驱动力F作用下向液槽聚集壁移动,移动速率u可用下式表示:
f为摩擦系数;R为摩尔气体常数;T为温度;D为扩散系数。
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当组分在壁上的聚集与扩散平衡后,形成平行于槽壁的、分离的、窄的颗粒层,每一层具有指数浓度分布,越靠近槽壁浓度越高,浓度分布层厚度(l)分布可表示为:
层厚度l与槽厚度w的比为:
为了使λ尽可能小,施加的力场必须尽可能大。
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3. FFF中的保留比定义为
保留比定义为:
Vr-液槽的空体积,V0-被分离组分的保留体积,t0为不保留溶质的出峰时间,tr为保留时间。
理论保留值可由下式计算:
对充分保留的组分(λ<),上式可简化为极限形式:
受扩散控制的FFF过程的保留时间计算通式为:
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依据样品的分子量或粒子直径范围不同分为正常型和位阻型两类:
(1) 正常型
直径小于1m的溶质或粒子的分离是按正常型分离的。正常型分离的洗脱顺序与凝胶色谱相反,小分子先于大分子被洗脱。
(2)位阻型
直径为1~100m的粒子的分离行为不同于小粒子。
直径大的粒子处于平均流速较快的区域故有较快的移动速度,先于小粒子流出,与正常型正好相反,而与凝胶色谱相同。
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场流分离仪器
外力场类型:热FFF;沉降FFF。
仪器的基本组件:FFF通道、场发生器和场梯度控制器、流体泵、检测器和记录仪。
FFF通道:塑料或金属片上形成的带状通道,~,长100cm,宽2~3cm。
通道的设计应允许场力线通过,因而不同体系需要采用不同材质的通道。
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沉降场流分离
约1μm或更大的且有足够密度的颗粒可用沉降FFF分离技术,即在重力场的作用下获得分离。
载液的密度显著地影响到组分的保留,故对于精密的工作应准确地知道载液的密度,通过加入密度调节剂来调整载液密度,使各组分的保留值差增加。
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应用
可用来筛分各种分散性乳液样品和表征聚甲基丙烯酸甲酯聚合样品,也可用于几种病毒的相对分子质量测定,聚合的血清白蛋白微球和几种油水乳浊液的分级。
分子太小而不被沉降时,则无法使用沉降FFF技术。
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