电动流动分析的色谱分离研究

1.引言
    微流控分析系统是近年发展起来的一种新型全分析系统，Harrison等[1]发明了微芯片分析，Dasgupta等[2,3]提出了微流动注射分析。上述流动分析系统的分析速度快、耗样少、分离效率高，但检测难度大、驱动电压高。Chen等[4]将毛细管填充床电渗泵用于毛细管柱液相色谱分离，该流动分析系统能产生较高的输出压强。基于电渗原理，本课题组研制了一种多孔芯柱电渗泵[5]。它具有流量大、无脉动、泵效高、易控制、结构简单、驱动电压和输出压强适中等优点。以电渗泵驱动的电动流动分析系统适合计算机控制，可与不同检测技术结合，已成功用于多种离子[6~8]和表面活性剂[9]的测定。本研究采用新研制的增压电渗泵驱动、硅胶整体柱反相色谱分离和紫外吸收检测，建立一种可用于色谱分离的电动流动分析系统，并进行了苯和萘反相色谱分离的可行性研究。
2. 实验部分
2.1试剂和仪器
    甲醇、六亚甲基四胺、苯和萘等均为分析纯。实验溶液用３次蒸馏水配制，并经0.22 μm滤膜抽滤。
    DYY�12C电泳仪，20～5000 V（北京六一仪器厂）；UV�9100紫外�可见分光光度计（北京瑞利分析仪器公司）；    　自制增压电渗泵作移动相驱动，其电渗区为固定于玻璃管内的多孔玻璃芯柱（60 mm×9 mm i.d.）。使用5000 V泵电压和0.5 mmol/L六亚甲基四胺水溶液做载流时，泵空载流量和输出压强分别达到1.3 mL/min和1.1 MPa。</P>
  　有关多孔芯柱电渗泵的结构见文献[5,6]。其流量和流向通过改变泵电压和极性进行控制。进样体积由泵吸入流量和阀切换时间确定。电动流动分析系统结构如图
2.2 实验方法
  　电渗泵外加负电压500 V，时间为2 s，样品溶液通过电磁阀吸入到泵阀间管路中储存。然后，切断电磁三通阀电源，电渗泵与整体柱和检测器的管路相连。电渗泵外加正电压4200 V，同时用计算机对测量数据进行采集。样品溶液被流动相推入整体柱进行分离，被分离的样品顺次通过检测流通池，实验数据通过计算机上的紫外分光光度计软件进行采集与处理。
3结果与讨论
3.1甲醇体积分数对电渗泵流量和最大输出压强的影响  
    在实验中，自制增压电渗泵用作流动相的驱动泵，泵载流中有机相的体积分数对泵空载流量和最大输出压强有影响。图2为不同体积分数甲醇的载流对泵空载流量和驱动压强的影响。结果表明：电渗泵的输出压强随载流溶液中甲醇体积分数的增加而降低；泵流量先减小，后增加。其原因是多孔砂芯表面的zeta电势、载流介电常数和粘度系数随甲醇体积分数的增加而改变的综合影响。
3.2甲醇体积分数对移动相流量和分离度的影响
    当载流溶液通过C8硅胶整体柱时，所产生的柱反压使得移动相流量低于泵空载流量。甲醇体积分数会影响电渗泵流量和输出压强，所以也会影响过柱的移动相流量。同时，在反相色谱分离中，移动相中有机相的体积分数对分离度有很大的影响。甲醇的体积分数对移动相流量和样品分离度的影响如图3所示。实验结果表明：在30%~55%体积分数范围内，移动相流量随甲醇体积分数的增加而减小，载流溶液中甲醇体积分数为45%（V/V）时，苯和萘可以得到分离。当甲醇体积分数大于47%时，２种化合物的分离度变差；当甲醇的体积分数小于40%时，分析物的色谱峰展宽。这可能是由于苯和萘的溶解度随甲醇体积分数的减小而降低引起的。所以实验选择含 0.5 mmol/L六亚甲基四胺的45%甲醇溶液为流动相。3.3工作电压对移动相流量的影响
    电渗泵输出流量和最大输出压强均与工作电压成正比。工作电压由1.2kV增加到4.8 kV过程中,移动相流量由0.06 L/min线性地增加到0.30 mL/min。故分离中移动相流量可通过改变泵电压调节。
3.4泵吸入流量及阀切换时间对进样体积的影响
    进样体积可以通过电渗泵的吸入流量和电磁三通阀的切换时间进行控制。在电磁三通阀切换时间一定的条件下，泵吸入的流量越大，进样体积也越大。电渗泵的吸入流量可通过外加电压进行控制。以含0.5 mmol/L六亚甲基四胺的45%甲醇溶液为泵载流，泵电压为－500 V时，泵吸入流量为0.06 mL/min；电磁三通阀的切换时间为2 s时，进样体积为2.0 μL。
3.5苯和萘分离的色谱图
    以45%（V/V）甲醇为流动相，该电动流动分析系统进行苯和萘的分离的色谱图如图４所示。实验表明，苯和萘可以得到较好分离，苯分离效率为5000 plates/m。因此，该系统可用于液相色谱分离。