1.2.2 超临界流体色谱法的速率理论
实验发现，描叙流速对柱效影响的Van Deem特人方程和Golay方程仍适用。
1. Golay速率理论
毛细管SFC的速率理论模型与毛细管GC相同，其总塔板高度也是由分子扩散、流动相传质、固定相传质三相加和而成，经许多学者验证，Golay涂壁开管柱速率理论方程适合用于毛细管SFC，其方程为
2kd22Dm(1?6k?11k2)r2ufuH??? 22u96(1?k)Dm3(1?k)Ds式中，Dm为溶质在流动相中的扩散系数，cm2/s；Ds为溶质在流动相中的扩散系数，
cm2/s；r为柱内径；df为固定相的液膜厚度，cm；u为流动相的线速度，cm/s；k为容量因子。
该方程式指出了操作参数对柱效的影响，当Dm、Ds、k确定后，H-u曲线就成为双曲线，Golay方程可简化为
H?B?Cmu?Csu u式中，B/u为纵向扩散对塔板高度的贡献；Cmu为流动相传质对塔板高度的贡献；Csu为固定相传质对踏板高度的贡献。
2. 填充柱的速率方程
对填充柱SFC，目前尚未给出一个精确的塔板高度方程。一些研究沿用了普通HPLC中的范式方程，有一定的借鉴意义。方程式为
H?A?B?Cu u式中，A为色谱柱中多路径效应对塔板高度的贡献；B/u为纵向扩散对塔板高度的贡献；Cu为传质阻力对塔板高度的贡献。
Knox给出适合填充柱SFC的折合塔板高度方程，方程式为
h?Av1/3?B?Cv v式中，h和v分别为折合塔板高度和折合线速度；A、B和C为特征常数，其特征值A=1-2，B=2，C=0.05-0.5，而h和v的值在实践中常为3和10。 1.2.3 影响踏板高度的因素
结合速率方程可知，影响踏板高度的因素主要有线速度、柱直径、液膜厚度和密度，对填充柱SFC而言还包括色谱柱的粒径和填充的均匀度。
1. 流动相线速度对塔板高度的影响
由图 1-4中曲线的最低点处的线速度即为最佳线速度uopt，对应的塔板高度为最小塔板高度Hmin。在Hmin处，色谱柱有最佳的柱效，但最佳线速度却不是很高。对于SFC，塔板高度随线速度的增加而缓慢增加，特别是在流动相密度较低时，增加更加缓慢，曲线趋于平滑。因此，在实际操作中可采用3-5倍的最佳线速度为操作线速度，从而加快了分析速度。
图 1-4 SFC H-u曲线
2. 柱径对塔板高度的影响
Lee等采用直径为0.25 μm，SE-54石英交联柱，研究了柱径对柱效的影响，如图 1-5所示，最佳线速度反比于柱径，塔板高度则与柱径成正比，降低柱径将导致塔板高度降低，有利于提高柱效。另一方面，柱径还影响压差，在毛细管SFC的实践中，限制使用长柱子的因素之一是通过柱子的压力差。压差是柱长的函数，而反比于柱径的平方。图 1-6表示了柱径和柱长与压差的关系，柱径小于50 μm显示出较大的压差，这就限制了特细色谱柱的应用。而一般常用的柱压差为3%，这表明柱内径大于50 μm时可使用较长的色谱柱而无压差大之虑。事实上，控制线速度的是阻力器，而阻力器产生了约80%的压力差。
3. 固定相液膜厚度对柱效的影响
固定相液膜厚度对塔板高度的影响如所示，对不同k值（k=1-5）组分，液膜厚度在0.25-1.0 μm范围变化，对H的影响很小，甚至可用更厚的液膜，这取决于所能允许的分离度的损失，最佳流速随液膜厚度的增加而降低，且曲线更加陡峭。在SFC中可采用比GC更厚的液膜，承受更大的样品容量，以补偿检测器灵敏度的不足。
4. 流动相密度塔板高度和最佳线速度的影响
在SFC中实际上是流动相的密度而不是压力控制着各种色谱柱参数。密度ρ对塔板高度和最佳线速度的影响如图 1-8所示。从图中发现，当操作条件一定时，随流动相ρ值增加，最佳线速度在减小，而且曲线变陡。但其H值保持不变，说明程序升密度时并不影响柱效。
图 1-5 不同柱径上的H-u曲线
图 1-6 柱径、k值对柱效的影响
图 1-7 液膜厚度对H-u曲线的影响
图 1-8 流动相密度对H-u曲线的影响
1.3 超临界流体色谱法的操作条件
超临界流体色谱法操作条件根据填充柱和毛细管柱的不同，进而选择适合的操作条件，主要有固定相和液膜厚度、流动相及其线速、压力和密度、柱温和检测室温度，还有柱径、柱长、阻力器和检测器的选择。 1.3.1 超临界流体色谱的色谱柱
不论是毛细管柱还是填充柱，SFC对固定相的要求，首先是抗溶剂冲刷，即在大量溶剂冲淡、加压和减降，体积膨胀和收缩后，稳定性好；其次是化学稳定性好，选择性高，即固定相不与组分发生化学反应，且带有一定基团，呈现出良好的选择性；再次是热稳定性好，使用温度范围较宽。同时固定相的选择也要考虑流动相的性质。
1. 填充柱
虽然在80年代初主要是发展了毛细管SFC，但是填充柱SFC也得到一定的发展。而填充柱SFC色谱柱，几乎使用了所有的反相和正相HPLC键合相填料，固定相有非极性、中等极性和极性，使用最多的是硅胶和烷基键合硅胶，正相色谱填料中的二醇基、腈基、2-乙基吡啶等键合硅胶也有不少应用。
在SFC中，流动相的密度对保留值有很大的影响，溶质的保留性能要靠流动相的压力来调节。在填充柱SFC中，由于柱压降很大，比毛细管柱要大30倍，因而在填充柱SFC色谱柱的入口处和出口处，其保留值由很大差别，也就是说在柱头由于流动相的密度大、溶解能力大，而在柱尾则溶解能力变小。但是超临界流体密度受压力的影响在临界压力处最大，超过此点以后影响就不是太大，所以在超过临界压力20%的情况下，柱压降对填充柱SFC结果的影响就不那么明显了。
在填充柱SFC中，由于色谱柱的相比（β）小、固定相和样品接触和作用的几率比较大，所以要针对所分析的样品很好地选择固定相。在用填充柱SFC分析极性和碱性样品时，常会出现不对称峰，这是由于填料的硅胶基质残余硅羟基所引起的离子作用。如果使用封尾填料制成的色谱柱就会在一定程度上解决这一问题。但是由于基团的立体效应，不可能把硅胶表面所有的硅醇基全部反应。将各种齐聚物和单体处理硅胶，并把这些齐聚物和单体聚合固定化到硅胶表面上。这样就大大改善了色谱峰的不对称现象。
在超临界流体色谱的填充柱中也有用微和亚微级填充柱的，填充1.7-10 μ的填料，内径几个毫米。还有用内径为0.25 mm的毛细管柱填充3-10 μm填料的毛细管填充柱。
2. 毛细管色谱柱
在毛细管超临界流体色谱中使用的毛细管柱，主要是细内径的毛细管柱，内径为50 um和100 um。SFC的操作温度比GC低，因此SFC可用的固定相较GC多。但由于SFC的流动相是具有溶解能力的液体，所以毛细管柱内的固定相必须进行交联，并且在老化处理中，加长老化时间，以使液膜牢固。所使用的固定相有聚二甲基硅氧烷、苯甲基聚硅氧烷、二苯甲基聚硅氧烷、含乙烯基的聚硅氧烷、正辛基、正壬基聚硅氧烷等，在手性分离中使用了连结手性基团的聚硅氧烷。
在毛细管SFC中，液膜厚度主要受样品的挥发性和检测器灵敏度限制。薄液膜毛细管柱可达快速高效，适合分析非挥发性的样品。但样品容量低、检测器灵敏度要求高。厚液膜毛细管柱，样品容量大，柱效损失小，可接各种检测器，对于一般样品的分析，柱效和柱容量能得到兼顾，应用面广。
1.3.2 超临界流体色谱的流动相和改性剂
1. 超临界流体的溶解性能
超临界流体色谱的流动相特点，主要是它在不同压力下有不同的溶解各种样品的能力。 溶剂的溶解能力常用溶解度常数δ来描述。溶解度常数δ的定义为
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