专利名称：消滞色谱柱、消滞色谱仪及其分析方法
技术领域：
本发明涉及液相色谱分析仪，特别涉及消滞色谱柱、消滞色谱仪及其分析方法。
背景技术：
液相色谱分析仪主要由色谱柱、进样系统、输液泵、检测器、数据系统等部分 组成。色谱柱包括柱管和填充于其内腔中作为固定相的吸附剂。使用液相色谱分析仪 时，样品被流动相带入色谱柱中，由于被检测样品中不同物质与固定相作用吸附能力的 强弱不同，不同物质依吸附能力的强弱顺序离开色谱柱到达检测器，检测器检测到物质 被洗提出来的信号，通过比对这些信号来进行待测定样品的定性和定量分析。色谱分析要求分离效能越高越好。色谱仪分离性能的好坏很大程度决定于色谱 柱的效能。长期以来人们对色谱柱不断地进行改进，以期具有更高的分离能力。色谱柱 的柱效能是由许多因素决定的，理论研究表明，由于液体的粘滞作用，色谱柱在操作时 作为吸附剂的固定相颗粒表面存在一个由流动相组成的几乎不可移动的滞流层，被分析 物质在自由扩散的作用下，穿过滞流层与吸附剂颗粒表面的物质交换。吸附剂颗粒表面 存在的滞流层阻碍了流动相与固定相之间物质的自由传输，因此成了制约液相色谱柱效 能和分析速度的重要原因。显然，如果设法消除吸附剂颗粒表面的滞流层，使流动相中 的被检测物质直接与吸附剂颗粒表面进行交换，色谱柱的柱效能将会得到显著提高，液 相色谱仪的分析速度也将得到加快。色谱柱内的吸附剂通常采用的是多孔、大比表面积的二氧化硅为载体。根据 电化学理论，二氧化硅接触水溶液后其表面的硅醇基会电离，硅醇基电离后二氧化硅 表面带电荷，靠近二氧化硅表面的溶液则会感应出相反电荷，这就是所谓的双电层结 构。双电层位于滞流层的底部，根据电荷相互作用的原理，如果对双电层结构施加一 个电场，双电层结构的溶液在库伦力的作用下就会移动，溶液的这种运动被称为电渗 流。随着电渗流的产生，电渗流带动吸附剂颗粒表面滞流层，滞流层也就随之消失。 ZL200620034672.5公开了一种对消滞色谱柱采用径向施加电压的方法，如图1所示，径 向施加电压的消滞色谱柱采用金属柱管，管壁作为一个电极，管中心有另外一个电极， 因此其消滞电压是施加于管壁与中心电极上，色谱柱内固定相表面滞留层将会消失，流 动相与固定相之间的传质得以加速，即传质阻力得以克服。但由于这种办法存在中心电 极，工作时，色谱柱中间电流密度大，温度高，柱管的中间和边缘存在较大温差，色谱 柱的柱效能会受到影响，从而影响了液相色谱仪的分析效能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能消除吸附剂颗粒表面滞流层且柱效能 高的色谱柱、色谱仪及其分析方法。本发明解决技术问题所采用的技术方案是消滞色谱柱，包括柱管和填充于其内腔中作为固定相的吸附剂，所述柱管采用不导电的绝缘材料制成，或所述柱管采用金 属材料制成，但金属柱管内壁设置不导电的绝缘材料。消滞色谱仪，包括色谱柱、进样系统、输液泵、检测器和数据系统，所述色谱 柱采用权利要求1所述的消滞色谱柱。消滞色谱仪的分析方法，分析时，沿色谱柱的轴向施加电压，在柱管内形成沿 色谱柱的轴向电场，在电场作用下吸附剂表面产生电渗流，进而消除固定相表面的滞流 层，使流动相中的被检测物质直接与吸附剂颗粒表面进行交换，色谱柱的柱效能得到显 著提高，色谱仪的分析速度加快，从而提高色谱分析效率。进一步的，所述电压施加于两片电极上，而两片电极分别放置于进样系统的溶 剂瓶和废液瓶中，依靠金属管线和接头，将消滞电压引至色谱柱的进口和出口两端，使 两个接头之间具有不同电势，从而在柱管内形成沿色谱柱的轴向电场。更进一步的，所述电压是直流电、交流电或脉冲电。本发明的有益效果是由于本发明的色谱柱不存在中心电极，由过去的沿色谱 柱的径向施加电压改变为轴向施压，色谱柱发热均勻，色谱柱中心与边缘温差小，能显 著提高色谱柱的柱效能，使色谱仪具有更高的分离能力和更快的分析速度。
图1是现有技术的径向施加电压的消滞色谱仪示意图。图2是本发明的轴向施加电压的消滞色谱仪示意图。
具体实施例方式色谱柱的柱管一般都是采用金属材料制成，本发明的消滞色谱柱的柱管采用不 导电的绝缘材料制成；或柱管采用金属材料制成，但金属柱管内壁必须设置不导电的绝 缘材料。柱管内充填通常使用的作为固定相的吸附剂，使柱管内充满细小的固定相颗 粒。在色谱分析时，沿色谱柱的轴向施加适当的电压，由于本发明的消滞色谱柱的柱管 采用不导电的绝缘材料制成，或采用内壁设置绝缘材料的金属材料制成，因此通电后可 以在柱管内形成沿色谱柱的轴向电场，在电场作用下吸附剂表面产生电渗流，进而消除 固定相表面的滞流层，使流动相中的被检测物质直接与吸附剂颗粒表面进行交换。由于 滞流层的传质阻力消除，色谱柱的柱效能得到显著提高，液相色谱仪流动相的最佳流速 提高，而且由于本发明不存在中心电极，因此色谱柱发热均勻，温差小，色谱柱的柱效 能更高，色谱分析速度也将加快，分析效率也会更高。本发明施加的电压可以是直流电、交流电或脉冲电，根据色谱分析的实际要 求，电压幅度可以连续调控。本发明采用沿色谱柱的轴向施加电压，具体可采用图2的方式，即将消除滞流 层的电压施加于两片电极上，而两片电极分别放置于进样系统的溶剂瓶和废液瓶中，依 靠金属管线和接头，将消滞电压引至色谱柱的进口和出口两端，使两个接头之间具有不 同电势，产生一个电势差，从而在柱管内形成沿色谱柱的轴向电场。当然，电压也可以 施加于色谱仪的其它部位，只要能在色谱柱内形成轴向电场就可以了。
权利要求
1.消滞色谱柱，包括柱管和填充于其内腔中作为固定相的吸附剂，其特征在于所 述柱管采用不导电的绝缘材料制成，或所述柱管采用金属材料制成，但金属柱管内壁设 置不导电的绝缘材料。
2.消滞色谱仪，包括色谱柱、进样系统、输液泵、检测器和数据系统，其特征在 于所述色谱柱采用权利要求1所述的消滞色谱柱。
3.消滞色谱仪的分析方法，其特征在于分析时，沿色谱柱的轴向施加电压，在柱 管内形成沿色谱柱的轴向电场，在电场作用下吸附剂表面产生电渗流，进而消除固定相 表面的滞流层，使流动相中的被检测物质直接与吸附剂颗粒表面进行交换，色谱柱的柱 效能得到显著提高，色谱仪的分析速度加快，从而提高色谱分析效率。
4.如权利要3所述的消滞色谱仪的分析方法，其特征在于所述电压施加于两片电 极上，而两片电极分别放置于进样系统的溶剂瓶和废液瓶中，依靠金属管线和接头，将 消滞电压引至色谱柱的进口和出口两端，使两个接头之间具有不同电势，从而在柱管内 形成沿色谱柱的轴向电场。
5.如权利要3或4所述的消滞色谱仪的分析方法，其特征在于所述电压是直流电、 交流电或脉冲电。
全文摘要
本发明所要解决的技术问题是提供一种能消除吸附剂颗粒表面滞流层且柱效能高的色谱柱、色谱仪及其分析方法。消滞色谱柱，包括柱管和填充于其内腔中作为固定相的吸附剂，所述柱管采用不导电的绝缘材料制成，或所述柱管采用金属材料制成，但金属柱管内壁设置不导电的绝缘材料。由于本发明的色谱柱不存在中心电极，由过去的沿色谱柱的径向施加电压改变为轴向施压，色谱柱发热均匀，色谱柱中心与边缘温差小，能显著提高色谱柱的柱效能，使色谱仪具有更高的分离能力和更快的分析速度。
文档编号G01N30/60GK102012411SQ201010516298
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者戴朝政 申请人:戴朝政