上海通微毛细管电色谱分离爆炸物

毛细管电色谱分离爆炸物 阎 超 爆炸物及其降解产物的鉴定在法医及环境上的应用很重要。用反相液相色谱完全分离这些结构相近的化合物一直是个挑战。现在我们用毛细管电色谱分析14种一系列的硝化及三硝基苯的化合物。在7分钟里我们就实现了所有化合物的基线分离，达到的柱效超过500000理论塔板数/米。进一步改进条件，我们在2分钟里就实现了14种化合物的分离。 现在我们要展示第一次用 CEC 分离14种爆炸物混合物的结果。用长20cm 的毛细管填充柱，1.5um的无空十八烷基键合相硅胶作为填料。适当的电场(≤1000V/cm)。在7分钟里我们就得到了这14种化合物的基线分离，使用更短的柱和更强的电场在2分钟内就能分离。 试验 填充柱： 在出口接头后2mm 剥去聚酰亚氨涂层做一个2mm 的检测窗口，所有的柱长都在25-34cm，填料长度在12-21cm，柱外径为365um， 内径为75um.。 试剂：爆炸物样品(1000mg/L乙腈溶液)，甲醇、二丙醇色谱级， 2-(N-mopholino)ethanesul fonic acid monohydrate(MES>98%)，我们使用时没有再纯化；电泳级的(>99.5%)十二烷基磺酸钠 (SDS)；纯化水。 CEC 系统： TriSep 2000GV CEC 系统(通微分析仪器公司)，毛细管填充柱连接一个柱上 UV/Vis 检测器，检测波长为254nm。柱子先用手动注射泵进流动相调节，然后柱子的每一头都同流动相的阀相连，用超声波在真空下脱气至少15分钟。用一个 0-30kV 的高电压装置产生电渗流。电渗流的稳定性通过测定电流来指示，用一系列与毛细管相连的10000Q电阻调节电压来控制。数据输出并记录在电脑上，由Labview 的程序处理。 结果与讨论 图一显示了用 30cm 长(17cm 填充长度)，75um内径的毛细管，在 12kV 的条件下，CEC 分离 14种硝化及三硝基苯的化合物的情况。图一中电场强度为550V/cm。流动相为15%的甲醇醇85%的 10mM MES。样品通过用流动相稀释1000mg/L的乙腈溶液到50mg/L。利用电动力在2kV下进样1秒钟，相当于进样体积为1.5nl 图1 由于每一个被测物都是中性的，而且 pH 值在6-8.5之间，不能通过电泳淌度的差别来进行分离。尽管 EOF 的速度被认为依赖于流动相的 pH 值，因为 pH 影响硅烷醇基团表面分裂的程度，但在改变 pH值从6到8.5的过程中没有发现有什么特别的影响。EOF 理论预言减少缓冲液中离子浓度，双电层的厚度增加，并导致EOF 速度更大。实际观察中发现当降低流动相中离子的浓度时 速度只有很小的增加。这样就造成了分辨率的损失。影响分离的最大因素是流动相中有机添加剂的类型和浓度。乙腈比甲醇有更高的洗脱力，观察到稍微加些乙些能够增加 EOF的速度而且明显降低保留时间，但是通常对于分离度不利。检查峰型有一些拖尾，流动相会影响拖尾，但是它的原因特别是些相当对称的峰还不是很清楚。可能是极性的氨基基团同硅胶表面的固定相的结合比其他化合物更牢。 由于固定相的非水性，对于基线分离来说高水性的流动相是必须的， CEC 分离爆炸物偶尔会由于毛细管的干涸而受到影响。这同气泡一样通常是 CEC 主要遭遇的问题，这将降低或中断电渗流。气泡经常会不规则的发生，由于填充了固定相，这将导致不规则流和局部发热。它特别容易发生在烧结处，因为烧结减少了颗粒间流动的通道并且改变了包材的表面。很多因素加剧了气泡的产生问题，例如高极性的流动相，特殊的非水性固定相以及由于使用高电压或高电导缓冲液额外产生的焦耳热。 很多技术用来解决这些困难。其中之一是增加流动相中有机溶剂的含量。可是却显著减少了保留时间，造成快速分离和不能接受的分离度损失。有人采取在流动相中加表面活性剂如 SDS 的方法。据信 SDS 分子能被反相填充物表面吸附，能改变渗透流的性质。此外，使用表面活性剂降低了固液相间的表面张力，导致颗粒表面水分增多。 发现流动相中增加1-5mM 的 SDS有助于保持稳定的EOF。图2显示了在流动相中加入5mM SDS 后分离14中爆炸物的况况。在室温下纯水中SDS 的临界胶交浓度是8mM， 因此图2的分离不太可能是胶束的分配造成的。比较图1和图2，可以看出一些化合物的洗脱发生了漂移。与此形成对比的是 Seifar 和他的合作者在加入 SDS 后，容量因子只有很少改变。这些研究者甚至用了很多更强洗脱力的流动相含60%乙腈。由于 SDS 分子对于表面的吸附很大程度上是流动相自然形成，这些差异完全能够预计到的。 图2 在 CEC 中，无孔固定相的使用不仅能提供高柱效分离而且能快速分析。在研究了多种流动相对于爆炸物的分离后，我们发现2-丙醇能够极大的降低保留时间，对于分离度仅有小部分的损失。用甲醇和2-丙醇混合的流动相能够增强电场强度，色谱图为图3。两种硝基甲苯的异构体不能完全分离，但是显著的改进是整个分离时间小于2分钟。 图3 Dadoo 等人先前演示的不同寻常地在 CEC 上用短柱和高电压场(2800V/cm)分离5种PAHs 仅耗时5秒钟。图3的分离显示了对于爆炸可可以达到相似的结果。试验中用短柱和高电压场进样实现快速分离，柱子的操控和检测器却显得笨拙了。这类分析需要一个完整的结构，可以流畅地容易操控电场，将来使用合适的机器制造的微通道，会得到微分离更好的效果。