TTPT毛细管色谱柱的应用文献综述

 2021-10-24 15:39:14

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1.离子液体毛细管色谱柱研究背景

1.1离子液体简介

离子液体(ionic liquid),又称室温离子液体(room or ambient temperature ionic liquid)或室温熔融盐(room temperature molten salt or fused salt),液态有机盐(liquid organic salt)等。其定义是指在室温或接近室温下呈现液态的,完全由阴阳离子所组成的盐。在由离子组成的化合物中,阴阳离子之间的库仑力是与构成离子化合物的半径呈现反比例关系的,而化合物的熔沸点与阴阳离子之间的作用力呈正比,即粒子之间的作用力越大,其熔沸点就越高,反之亦然。所以,离子化合物的熔沸点与阴阳离子之间的半径呈反比例关系。当构成离子化合物的阴阳离子的半径较大时,它们之间的距离就变大,此时,该离子化合物的熔沸点就较低,以至于在室温下呈现熔融状态或者是液态,这就是所谓的室温离子液体.

离子液体具有较好的溶解性能,对无机物、有机物甚至大分子聚合物都有较好的溶解能力;可以根据不同的需求设计出不同结构的离子液体,即离子液体能够功能化,这是离子液体的另一大特点;离子液体具有特定的电化学性质,电位窗口较宽。鉴于以上特点离子液体被广泛的应用于很多领域,例如生命科学领域、环境工程领域、分析化学领域等。

1.2离子液体研究进展

近年来,随着人们对离子液体的研究的不断深入以及现代分离分析技术的不断发展,离子液体的应用受到了重视。在以绿色化学为倡导的理念下,离子液体的优良特性逐渐露出端倪。离子液体污染小,合成简单而且易于纯化,再加上其独特的化学性质,,越来越受到广大科学工作者的青睐。从 1997~2006 年 SCI 论文的发表情况来看,目前对离子液体作为一种新型溶剂或 软功能材料的应用研究已经涉及众多领域,并在能源、环境、生命科学、航空航天技术等领域展现出良好的前景。从 1914 年 Sudgen 等合成得到第一个离子液体到1976 年 Osteryoung 等对铝酸盐离子液体进行系统研究,从 1992 年 Wilkes 等合成得到第一个对水和空气稳定的新型离子液体到 1999 年以Welton 在《Chemical Review》发表关于离子液体的第一篇综述文章为标志的人们对离子液体研究的广泛关注。1986 年 Appleby 等在 Nature 上发表了一种新型的离子液体,他们利用 1,3-二烷基取代咪唑与氯铝酸合成的离子液体作为非水溶剂,用以研究过渡金属配合物的电子吸收波谱。到 21 世纪人们对任务特定(task specific)或功能型(functionalized)离子液体达成的广泛共识,离子液体一步一步的向人们走来。

1.3 离子液体在气相色谱中的应用

1999 年,从事离子液体工作的 Armstrong 及小组成员,以离子液体为固定相成功地分离检测了烃类、醇、酚等有机化合物。实验表明,该色谱柱对极性、非极性化合物都表现出良好的分离选择性。但是,将离子液体直接涂敷在毛细管内,重复性差,难以在实际分析中广泛应用。

2004 年,他们通过自由基聚合反应制备了一种新离子液体聚合离子液体,这种新型聚合离子液体固定液效地克服了上述的缺点和不足。提高离子液体的使用温度,改善其涂渍性能,是将离子液体应用于色谱固定相的瓶颈。另外,分离样品的性质(极性大小、所带基团对电子的亲和能力大小等),会对分离组分在色谱柱上的保留时间有所影响。

2007 年,Armstrong及李凯慧等对提高固定相的热稳定性及柱效进行研究。首先选择传统固定相 OV-1,然后将 OV-1 与自制的哑铃型离子液体(GDIL)混配,这样既保留了 OV-1 的优良特性(粘度适中、成膜性好),于涂渍,有保留了离子液体的特性(使用温度高、热稳定性好),在一定程度上提高了柱效。朱海燕等以季铵盐类离子液体为固定液制备了毛细管柱,并考察了色谱柱的性能。通过对难分离的芳香族异构体化合物的分离,表明该色谱柱对于位置异构的芳香族化合物的分离效果较好。

离子液体作为气相色谱固定相的应用,越来越引起古达科学工作者的重视,利用离子液体做固定相在色谱分析中的优势也日益突出,相信随着对离子液体理化性能的研究的深入,必将会出现大批商品化的离子液体色谱柱。

2. TTPT离子液体的研究进展

KanikiTumba等用气-液相色谱法研究了在三己基十四烷基四氟硼酸磷离子液体中,多种温度下数十种有机物的无限稀释的活度系数,有机溶质活度系数很小(比咪唑和吡啶离子液体还小,尤其是醇、酮、芳烃),即高度的亲和力、相互作用,证明了 TTPT 优越的溶解性、稳定性,以及其在分离方面的可行性。这与其他研究人员获得TTPT 活度系数数据一致,其中长烷基链增加了溶解度(萃取能力)。

Swapnil Dharaskar等研究以四氟硼酸三已基磷为溶剂,从液体燃料中提取硫的实验, 从环境和工业的角度来看,从燃料中提取硫是必不可少的。萃取脱硫(EDS)技术是实现法定硫含量要求的最有前途的技术之一,在众多的萃取剂和溶剂中,离子液体(Ls) 由于其理想的绿色溶剂特性而更有能力。本研究证明以三己基(十四烷基)四氟硼酸磷([THTDP]BF4)为萃取溶剂,从液体燃料中萃取了二苯并噻吩(DBT)、噻吩、苯并噻吩等烷基取代硫衍生物是最有前途的,同时成本低、可多次循环使用。

3.毛细管色谱柱简介

毛细管柱起源于填充柱,是由填充柱发展而来的。毛细管柱的性能参数主要包括理论塔板数 n、气体的吸留时间 tM和分离数等。对于毛细管柱而言,涂渍量即固定液液膜厚度 d 也是一个重要柱参数。d 一般为 0.2~0.4μm,当 d>0.5μm 时,固定液则不稳定。 按照毛细管色谱柱的制备方法可将毛细管柱分为三大类:常规开管型毛细管色谱柱、填充型毛细管色谱柱和化学键合或交联柱。开管型毛细管柱又可分为涂壁毛细管柱(Wall Coated Open Tubular column, WCOT),即直接在毛细管的内壁涂载固定液和多孔层毛细管柱(Porous Layer Open Tubular column,PLOT),即在毛细管的内壁制成一层多孔。化学键合或交联柱是将固定液通过化学反应键合在管壁上或者是交联在一起。毛细管柱内径比较小而且柱子较长,如果在管内部增加填充物,使得载气在关内的通透性差,导致组分在柱中的涡流扩散(A)和传质阻力(C)增大,根据速率理论,A和C的增大会导致柱效下降。对于开管型毛细管柱,是将固定液涂敷毛细管壁,管内为空心部分阻力较小,可以有效的消除涡流扩散现象,提高柱效,但是直接涂敷固定液,固定液易流失,柱子重复使用性差,因此,将固定液通过化学反应键合在管壁上或者是交联在一起能够有效的提高柱效和柱寿命。化学键合或交联柱是应用最广的毛细管柱。 由于毛细管色谱技术的不断发展及制造和应用技术的不断完善,使其广泛的应用于各个领域,并且取得了许多的研究成果,这项技术在色谱分析中有着举足轻重的地位。

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