利用体积排阻快速原位表征整体固定相的孔结构

    杨长龙1 ,2 ,3 邹娟娟2 ,4 张庆合2 张维冰2 李 彤3 2 胡浩权1

    1 (大连理工大学化工学院,大连116024) 2 (大连依利特分析仪器有限公司, 大连116011)

    3 (齐齐哈尔大学化工学院,齐齐哈尔161006) 4 (南京理工大学工业化学研究所,南京210094)

    摘 要 利用体积排阻色谱原理,在自制的径向色谱柱上,测定了具有窄分子量分布且已知平均分子量

    418～190 000的聚苯乙烯标准品的保留数据,这些数据可用于计算柱子的外部(55. 1 %) 、内部(4. 9 %) 和总孔

    隙率以及整体材料孔尺寸分布的信息。此种技术用于整体填料孔结构的表征,具有无破坏性、原位、快速的特

    点。整体固定相的外部和总孔隙率高于颗粒填充柱,表明整体柱的高通透性;流速与压力关系的分析,证明了

    整体固定相在高流速下具有低背压的特征。

    关键词 整体固定相,体积排阻色谱,孔径分布

    2003212229 收稿;2004204226 接受

    本文系“十五”国家科技攻关计划项目资助课题(No. 2001BA210A01)

    1 引 言

    整体填料由多孔整体单元构成,包括两种相互连接的孔网络,即大孔、中孔和微孔。大孔又称通孔,孔径大于50 nm ,占总孔隙率的80 %以上,其孔网络为流体流动提供了通道,并保证样品分子能够到达

    整个中孔及微孔网络的活性位点上。密集的大孔网络使整体填料具有很高的孔隙率,高孔隙率及其相

    对较大的平均孔径使其表现出很高的渗透性1 ～3 ;中孔网络占总孔隙率的8 %左右,其孔径为2～50

    nm;微孔网络占总孔隙率的12 %左右,其孔径小于2 nm。整体固定相的特征表面积主要是由中孔及微

    孔网络构成4 ～6 。两种结构的孔网络相结合,使整体柱具有优越的流动特性、热动力学特性及动力学特

    性。整体填料的中孔及微孔结构和特征表面积与传统的多孔颗粒相似, 因此对于样品的保留因子数量

    级相同,分离效能近似。与传统的颗粒色谱填料相比,整体填料具有敞开形式的内部孔道,被分离的溶

    质分子可借助对流作用传递到固定相内表面,并与活性位点作用4 对流传递速率远高于分子扩散速率。

    因此,流动相与固定相间传质速率提高,在改善分离的同时,可以显著缩短分离分析的时间,被称为第4

    代色谱固定相5 ......