仪器分析：液固吸附色谱法

流动相为液体，固定相是固体吸附剂的色谱法，称为液-固吸附色谱法。常用的吸附剂有碳酸钙、硅胶、三氧化二铝、氧化镁、活性炭等。尤其是硅胶，在经典柱色谱的分离制备和薄层色谱分析中已获得广泛应用。在HPLC中使用了特制的全多孔微粒硅胶，它不仅直接用作液-固色谱法的固定相，还是液-液色谱法和键合色谱法固定相的主要基体材料。

液-固色谱法对具有中等分子量的油溶性样品可获得最佳的分离，而对强极性或离子型样品，因有时会发生不可逆吸附，常不能获得满意的分离效果。液-固色谱法对具有不同极性取代基的化合物或异构体混合物表现出较强的选择性，对同系物的分离能力较差。凡是能用薄层色谱法成功分离的化合物，都可用液固色谱法进行分离。

液-固吸附色谱法的主要优点是固定相价格便宜，对样品的负载量大，在pH=3~8范围内固定相的稳定性较好，它是大多数制备色谱分离中优先选用的方法。

1.分离机理

在液-固色谱法中，其固体吸附剂是一些多孔性的极性微粒，如氧化铝、硅胶等，它们的表面存在着分散的吸附活性中心，溶质分子和流动相分子在吸附活性中心上进行竞争吸附，这种作用还存在于不同溶质分子间，以及同一溶质分子中不同官能团之间。由于这些竞争作用，便形成不同溶质在吸附剂表面的吸附-解吸平衡，这是液-固吸附色谱具有选择性分离能力的基础。

当溶质分子在吸附剂表面被吸附时，必然会置换已吸附在吸附剂表面的流动相分子，这种竞争吸附可用下式表示：

式中，Xm和Xs分别表示在流动相中和吸附剂表面上的溶质分子；Mm和Ms分别表示在流动相中和吸附剂表面上被吸附的流动相分子；n表示被溶质分子取代的流动相分子数目。当达到平衡时，其吸附系数为

在HPLC系统中，被分离的组分分子是微量的，而流动相分子是大量的，故[Mm]n/[Ms]n近似为常数。而吸附作用只发生在吸附剂表面，故其吸附的溶质分子的量，与吸附剂的表面积Sa有关，即[Xa]=n(Xa)/Sa，而[Xm]=n(Xm)/Vm，所以式（10-15）可简化为

所以，液-固吸附色谱法的色谱过程方程式可表示为(www.xing528.com)

在吸附色谱中，选择适当的实验条件使组分间的吸附系数Ka产生差别，以达到分离的目的。由于吸附剂表面积Sa不易测，而容量因子k=Ka·Sa/Vm，因此一般都采用容量因子k代替吸附系数Ka来讨论问题。

2.影响保留时间的因素

从式（10-17）可知，在色谱柱（Sa、Vm）、吸附剂活性及柱温一定时，结合容量因子k与Ka的关系式k=Ka·Sa/Vm，保留时间tR与溶质及溶剂的性质有关。下面以最常用的硅胶吸附剂为例，来讨论溶质的极性、溶剂的极性、硅胶的活性对保留值的影响。

溶质极性的影响　溶质的极性大，则与极性吸附剂的亲和力大，k越大，tR越大，后流出色谱柱。不同类型有机化合物的保留顺序如下：

氟碳化合物<饱和烃<烯烃<芳烃<卤代物<醚<硝基化合物<腈<叔胺<酯、酮、醛<醇<伯胺<酰胺<羧酸<磺酸

溶剂极性的影响　吸附色谱法常用的流动相是以烷烃为低剂，加入适当的极性调整剂组成二元或多元溶剂系统。溶剂的极性越大，洗脱能力越强，容量因子k越小，tR越小。调整溶剂的极性，可以控制组分的保留时间。

硅胶活性的影响　硅胶的吸附活性来源于硅胶表面的硅羟基，它很容易与水分子形成氢键而失去活性，但微量水可改善某些拖尾状况（减尾剂）。若硅胶吸附的水分超过一定限度（约为质量分数17%），则完全失去活性，而变成分配色谱法，此时吸附的水成为固定液。因此，在用硅胶柱进行吸附色谱分析时，必须使用不含水的流动相。