多毛细管柱色谱

　　高速毛细管色谱的原理和理论自上世纪60 年代开始便为人们所熟知。为了达到该方法的最大速度，使用直径约为 5~50 μ m 的毛细管是十分必要的。然而，由于样品量太小，以至于难以进样和检测，因而直径小于100 μm的毛细管柱用得很少。为了解决该问题，由多根毛细管组成的多毛细管柱(MCCs)得到了发展。由于MCCs具有更大的表面积和横截面积，因而克服了单毛细管柱在流速、体积、样品容量等方面的限制。MCCs可以与标准的色谱设备相兼容，并且可以适用于各种进样量和进样技术，不需要对进样器和检测器作额外的改进。

　　MCCs 的一个横截面如图 1 所示。MCCs 中的毛细管是高度统一的，但并不完全相同。其半径分布小于2%。根据Poiseuille定律，流动相在粗管中的速度大于在细管中的速度。很明显，MCCs的效率不如单根毛细管。MCCs的理论塔板高度(H)可由下式来表示[1]：

　　其中，HC是内径为柱平均半径的毛细管的塔板高度，H0是没有保留成分的塔板高度，kC是样品在内径为柱平均半径的毛细管中的保留因子，a是取决于固定相制备方法的常数。当 a=3 时，MCCs的效率最高。

　　1 多毛细管气相色谱

　　对于气相色谱(G C )来说，典型的 M C C s 由1000~4000根内径为10~40 μm的毛细管组成。它们被置于外径为1~3 mm的玻璃管中，其外面是20~100 cm的螺旋管。MCCs 与其他类型 GC 柱的性能对比如表 1所示。

　　MCCs 的高样品容量大大降低了过载的可能。为了确保低浓度组分的精确检测，对于组分浓度范围分布较宽的样品需要大体积进样。固定相膜厚0.2μm的MCCs的样品容量超过了传统的0.53 mm内径、0.25μm膜厚的毛细管柱。当对样品容量没有极端要求时，MCCs也优于填充柱。

　　Van Deemter曲线通过理论塔板数和流动相线速度的关系曲线来描述色谱柱的柱效。曲线的最低点代表可以得到最高柱效的最佳线速度。尽管较短的柱长限制了更高总柱效的获得，但由40 μm内径毛细管构成的 MCCs 仍具有比传统单毛细管或填充柱更高的理论塔板数。MCCs在Van Deemter曲线上有较宽的最佳流速范围，因此对于洗脱较快的组分，可以采用较低的流速。

　　MCCs 最大的优点是分析速度快。与传统的单毛细管柱相比，速度可以提高10倍。图2-a为采用气-液色谱超高速分离工业溶剂的结果。由图中可见，7种烃类物质可以在10 s内完成分离。图2-b是C1~C4烃类的气-固色谱图。可以看出，10种烃类物质在15 s内完成分离。

　　2 多毛细管液相色谱

　　分子在液体中的扩散比在气体中慢得多。为了确保传质充分，毛细管液相色谱柱的直径比GC的小。由于内径和样品容量太小，毛细管液相色谱柱与标准色谱仪器很难兼容,因此其应用受到了限制。实际上所有常规的液相色谱(LC)分离都是在填充柱上进行的。MCCs可以克服该限制，大大缩短样品的分析时间，扩展 LC 的应用范围。