[科普中国]-体积排阻色谱法

体积排阻色谱法1是一种液相色谱方法。溶质分子在多孔填料表面上受到的排斥作用称为排阻。

定义溶质分子在多孔填料表面上受到的排斥作用称为排阻。

简介产生排阻现象的原因很多，如带电粒子的电荷，溶质分子的大小和空间结构等等。根据这种现象，将溶质分离的色谱过程称为排阻色谱，这种分离的依据是分子的大小。虽然排阻现象早为人知，但直到20世纪60年代初期，由于填料的商品化才真正发展起来，并且在分子量测定、溶质扩散理论和溶质相互作用理论的研究、材料孔径和孔体积的测定以及溶质的分级与净化等许多方面都有重要应用，特别在高分子研究领域具有极为重要的使用价值1。

体积排阻色谱是液相色谱方法中最新、也是最容易理解的一种，也被称为凝胶色谱、凝胶过滤色谱或凝胶渗透色谱，它是快速分离不同分子量混合物的最有效的方法。体积排阻色谱的分离机理是分子的体积排阻，样品组分和固定相之间原则上不存在相互作用，色谱柱的固定相是具有不同孔径的多孔凝胶，只让临界直径小于凝胶孔开度的分子进入（保留），其孔径大于溶剂分子，所以溶剂分子可以自由地出入。高聚物分子在溶液中呈无规则线团，线团的体积和分子量有一定的线性关系，对不同大小的溶质分子可以渗透到不同大小的凝胶孔内不同的深度，小的溶质分子，大孔小孔都可以进去，甚至可以渗透到很深的孔中。因此小的溶质分子保留时间长，洗脱体积大，而大的溶质分子保留时间短，洗脱体积小2。

体积排阻色谱填料的孔径和样品分子的大小和分布相适应，目前使用的填料主要有亲水性凝胶、聚苯乙烯凝胶和无机填料。

分离原理编辑

固体填料表面有不同尺寸的孔，它们按一定规律分布，并在制造过程中加以控制。试样中溶质的体积，即分子量，也不同，对于齐聚物，分子大小的分布也有一定规律。现在用一个孔来说明溶质的分离过程。这个孔的孔径为dp，如果分子的直径大于dp，则这个分子不能进人小孔，随流动相迅速馏出。如果这个分子的直径小于dp，则可以进人这个小孔，它的馏出速度就慢。可以进人小孔的分子仍具有不同的大小，小分子在孔中扩散的体积大，大一点的分子，扩散的体积小。就很多孔来说情况也一样，小分子将占据较多的孔体积，馏出最慢；大一点的分子占有较少的体积先馏出3。

固定相体积排阻色谱所用的填料习惯上称为凝胶。填料的分类有两种方法，一是按机械强度，如软性、刚性、半刚性。二是按材料来分，又分为有机胶与无机胶两大类。因此就出现了有机硬胶和有机软胶的概念。

由于分离机理单纯，溶剂只是溶解样品，因此填料的发展过程就是排阻色谱的发展过程。从1955年淀粉开始，先后研制的填料有交联葡聚糖、琼脂糖、交联聚丙烯酰胺、交联琼脂糖，这些都适合水相SEC。聚乙烯、聚丙烯酰吗啉（1974），这一类基本上属于软性胶，易溶胀、可压缩，渗透性和分离效率差。交联聚苯乙烯是半刚性凝胶，由于它的渗透性好，适用溶质的分子量范围宽（从小分子到108），是目前使用最多的填料之一，主要适用于非极性有机溶剂13。

如果溶质的分子量范围宽，一种柱子不能满足分离要求，则具有不同孔径的同种填料可以混合使用。装有不同种填料的柱子也可以串联使用，以改善分离。

流动相流动相的作用仅仅在于溶解样品，不控制分离度。选择的原则是低黏度，不损害柱填料。和键合相色谱不同，要根据填料的性质选用溶剂，特别是新填料，厂家往往提供可选溶剂的范围。常用的溶剂有己烷、四氢呋喃、二氯甲烷、二嗯烷、环己烷、二氯乙烷、氯仿、三氯乙烷、四氯化碳、苯、甲苯、乙苯、N，N一二甲基甲酰胺、水、有机和无机盐的缓冲液等，使用硅胶键合相时要注意pH值的使用范围。

本词条内容贡献者为:

黄头生 - 副教授 - 华北电力大学