一文解说色谱填料"孔"的由来

色谱填料(Chromatographic Media)参数有很多,包括物理参数和化学参数,这其中很多人关注填料颗粒的粒径,觉得粒径大小(Particle Size)和粒径分布(Particle Size Distribution)是决定一款填料是否优异的重要参数,觉得粒径越小,分布越窄填料越好。

当然对于粒径做上述理解是不错的,但是相对粒径,多孔色谱填料的孔(Pore)才是重要的,因为多孔填料与目标物的作用绝大部分(>95%)是发生在填料颗粒的内部,即孔内的,所以孔对于色谱填料才是重要的参数,一款填料孔径大小(Pore Size)和孔径分布(Pore Size Distribution),在绝大多数的色谱分离纯化中,起到关键性作用.

一、色谱填料的孔到底是什么?

很多的色谱书籍里都把孔描述成“孔道”,说的就好像色谱填料的孔就像是在一个球型山体内挖出一个圆柱形隧道一样,这样只是让人容易理解,其实不然,色谱填料的孔没有那么圆,也没有那么直,而是一种不规则的形状,简单地说就是色谱填料基架(Matrix)中大大小小的不规则凸起之间的缝隙;

一文解说色谱填料"孔"的由来

二、色谱填料的孔是怎么来的?

填料的孔其实是在填料母球基架聚合反应及固化过程中,一些不参与聚合反应的惰性物——“致孔剂”(Porogen)所占据的空间,填料母球固化成球后,致孔剂被通过化学溶解或煅烧等方式去除,剩下来的空位就形成了孔,而致孔剂的种类和使用量等决定了孔的大小、形状、结构和比例等参数。

三与孔相关的一些参数

直接表示孔的参数包括平均孔径、孔径分布、孔容(Pore Volume)和孔隙率(Porosity),间接相关的是比表面积(Specific Area);

孔径表示色谱填料内部缝隙对目标物分子的可通透性,就是上文所述的凸起之间的缝隙空间大小的一种表示,通俗的比喻就是你再把孔看成是圆柱体的直径,一般用Å表示,1Å=0.1nm;

孔径分布,类似于传统填料的粒径分布,因为致孔剂形成的凸起之间的缝隙有大有小,所以孔径的分布属于高斯分布,其中也包含大孔和小孔,而其中靠近平均孔径大小的才是有效的;

孔容定义为单位质量的多孔颗粒所具备的微孔的容积,单位cm/g或互换单位,大白话就是1克填料内孔体积是多少毫升?

孔隙率是指填料颗粒内部的微孔体积和其表观体积的比值,表示为百分比;

比表面积是指单位质量的多孔颗粒所具备的所有表面积,包括颗粒外表面和微孔内表面,而绝大部分来自于内表面;

测试多孔颗粒的孔径分布和比表面积等参数的方法包括氮气吸附法和压汞法等