Разделение смесей методами хроматографии

ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ – ЮГРА

СУРГУТСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра ХИМИИ 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по  ФИЗ. ХИМИИ 

Тема  «Разделение  смесей методами хроматографии». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка 2 курса 555 группы

Литвиченко  В.С.

Проверил: старший преподаватель 

Цейтлин В.А 
 
 
 
 

Сургут  – 2007 
 

       ВВЕДЕНИЕ 

       С   необходимостью   разделения   смеси   веществ    на составляющие ее компоненты  приходится  сталкиваться  как химику-синтетику,  химику-аналитику,  так  и   технологу, геологу, физику, биологу и  многим  другим  специалистам. Особое значение  разделение  смеси  веществ,  приобрело в последние  десятилетия  в  связи  с  проблемой  получения сверхчистых веществ.

       Разделение  смеси не вызывает особых трудностей, если ее компоненты находятся в различных фазах.  Оно  существенно осложняется, если компоненты смеси образуют одну фазу.  В этом  случае  приходится  изменять  агрегатное  состояние отдельных компонентов (например, добиться их выпадения  в осадок), либо применять химические или физические  методы разделения. В основе последних лежат кинетические явления или фазовые равновесия. Такие   широко   известные   методы   разделения,   как дистилляция,  кристаллизация,  экстракция   и   адсорбция основаны  на  изменении  фазовых   равновесии.   В   этих процессах молекулы веществ, образующих  смесь,  переходят через границу раздела, стремясь  к  такому  распределению между фазами, при котором в каждой из них устанавливается постоянная равновесная концентрация.

       Если  свойства компонентов исследуемой смеси близки,  то достаточная   степень   разделения    достигается    лишь многократным повторением элементарного  акта  разделения. Такой процесс, например, осуществляется в насадочных  или тарельчатых ректификационных колоннах. Следует  отметить, что в таких случаях полное разделение возможно только для простых (не более чем трехкомпонентных) систем.

       Более полного разделения можно достичь, если на эффект, вызываемый многократным установлением фазовых равновесий, наложить действие кинетического фактора. В  тех  случаях, когда используются кинетические явления  (например,  при молекулярной дистилляции), через поверхность раздела  фаз и лишь в одном направлении  переносятся  молекулы  только одного вещества.  Если  разделение  смеси  производить  в таких  системах,  в  которых  одна  из  фаз   (подвижная) перемещается  относительно   другой   (неподвижной),   то улавливание и удаление  молекул,  покидающих  поверхность раздела   фаз,   осуществляется   благодаря   постоянному перемещению подвижной фазы. Как и при фазовом равновесии, молекулы, выходящие из  подвижной  фазы,  возвращаются  в нее, попадая, однако, не в прежний элемент ее объема, а в новый. Если в процессе разделения фазовые переходы  повторять многократно,  то  можно  получить  высокую  эффективность разделения.  Так   как   фазовые   переходы   связаны   с поверхностью раздела, подвижная и неподвижная фазы должны обладать  большой  поверхностью  соприкосновения.   Кроме того,   вследствие   наличия   диффузионных    процессов, снижающих эффективность разделения, обе фазы должны иметь относительно небольшую толщину взаимодействующего слоя. В какой-то степени эти требования выполняются в методе разделения    смеси    веществ,    получившем    название хроматографического.      Впервые      хроматографическое разделение сложной смеси (хлорофилла)  было  осуществлено М. С. Цветом в 1903 г. Если    в    качестве    неподвижной    фазы     взять мелкоизмельченный   сорбент   и   наполнить   им   трубку (стеклянную или металлическую), а движение подвижной фазы (жидкости  или газа)  осуществлять  за   счет   перепада давления  на  концах  этой  трубки,  то  последняя  будет представлять собой хроматографическую колонку, называемую так  по  аналогии   с   ректификационной   колонкой   для дистилляционного разделения.  Разделяемая  смесь  веществ вместе   с   потоком   подвижной   фазы    поступает    в хроматографическую колонку. При контакте  с  поверхностью неподвижной фазы каждый из компонентов разделяемой  смеси распределяется между подвижной  и  неподвижной  фазами  в соответствии с его свойствами, например  адсорбируемостью или  растворимостью.  Вследствие  непрерывного   движения подвижной фазы лишь  часть  распределяющегося  компонента успевает вступить во взаимодействие с неподвижной фазой. Другая же его часть  продвигается  дальше  в  направлении потока и вступает во  взаимодействие  с  другим  участком поверхности  неподвижной  фазы.   Поэтому   распределение вещества между подвижной и неподвижной фазами  происходит на небольшом слое неподвижной фазы только при  достаточно медленном   движении    подвижной    фазы.    Поглощенные неподвижной  фазой  компоненты  смеси  не   участвуют   в перемещении подвижной  фазы  до  тех  пор,  пока  они  не десорбируются и не будут  снова  перенесены  в  подвижную фазу. Поэтому каждому из них для прохождения  всего  слоя неподвижной фазы в колонке потребуется большее время, чем для  молекул  подвижной  фазы.   Если   молекулы   разных компонентов разделяемой смеси обладают различной степенью сродства к неподвижной фазе  (различной  адсорбируемостью или растворимостью), то время пребывания их в этой  фазе, а,  следовательно,  и средняя скорость  передвижения  по колонке различны.  При достаточной длине колонки это различие может привести к полному  разделению  смеси  на составляющие ее компоненты.

       Применение     хроматографического      метода      не ограничивается лишь разделением и анализом смеси  веществ. В последнее время хроматография широко используется и как метод, научного исследования, например, для исследования свойств сложных систем, в частности растворов.

       Итак,   хроматографией   следует   называть   процесс, основанный на перемещении дискретной зоны вещества  вдоль слоя сорбента в  потоке  подвижной  фазы  и  связанный  с многократным  повторением  сорбционных  и   десорбционных актов.  Хроматографический  процесс  осуществляется   при сорбционном распределении вещества  между  двумя  фазами, одна из которых перемещается относительно другой.

       Состав  смеси, покидающей  хроматографическую  колонку, непрерывно изменяется. В то время как в таких  процессах, как экстракция или ректификация, можно отбирать в течение всего процесса непрерывно одну и ту же фракцию, или  одно и то  же  вещество,  в  хроматографическом  процессе,  за исключением  специальных  случаев,  когда   имеет   место движение слоя сорбента, этого делать нельзя. Термин  «хроматография»   относится   как   к   самому процессу, так и  к  научной  дисциплине,  его  изучающей, использующей и разрабатывающей аппаратурное оформление

       ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХРОМАТОГРАФИИ

       Хроматография изучает термодинамику состояния  двухфазных систем газ-жидкость, жидкость-жидкость, жидкость-твердое тело, сверхкритическое и жидкокристаллическое состояние  веществ, исследует природу межмолекулярных  взаимодействий, кинетику процессов внутреннего и межфазного массообмена, процессы комплексообразования, ассоциации и образования соединений включения, стереохимию органических соединений и многое другое.

     В связи с исключительной многогранностью  понятия "хроматография" оно не может быть охвачено одним единственным определением. В категориях "явление, процесс, метод, наука" хроматографию предложено определять как явление образования, движения и изменения концентрационных зон веществ (частиц) в условиях массообмена между несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами или на границе раздела этих фаз; процесс дифференцированного многократного перераспределения веществ или частиц между несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами, приводящий к обособлении) концентрационных зон индивидуальных компонентов исходных смесей этих веществ или частиц; метод разделения смесей веществ или частиц, основанный на различии в скоростях их перемещения в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз; наука о межмолекулярных взаимодействиях и переносе молекул или частиц в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз.

     В научной литературе встречаются  и другие определения хроматографии, однако любое из них должно обязательно  содержать среди отличительных видовых признаков упоминание о переносе веществ (частиц) в системе несмешивающихся и движущихся друг относительно друга фаз. Наличие как минимум двух фаз и их относительное движение, то есть динамика процесса, -неотъемлемые признаки хроматографии.

    Поскольку хроматографическое разделение происходит в процессе постоянного перераспределения  компонентов между неподвижной  и перемещающейся фазами, взаимодействие веществ с сорбентом должно быть обратимым, то есть обеспечиваться слабыми (в условиях опыта) межмолекулярными взаимодействиями. К таким взаимодействиям прежде всего относятся дисперсионные, дипольные, ионные. Напротив, необратимая сорбция компонентов (хемосорбция) для хроматографического разделения принципиально непригодна. При наличии двух одновременных процессов - взаимного перемещения фаз и перераспределения компонентов между фазами - принципиально важным становится соотношение их скоростей. Если второй процесс осуществляется много быстрее первого, межфазное распределение компонентов успевает достичь равновесного. В этом случае имеют дело с равновесной хроматографией, где конечный эффект разделения компонентов определяется термодинамикой системы, то есть коэффициентами межфазного распределения соединений. Если межфазное распределение компонентов за время их переноса подвижной фазой вдоль неподвижной фазы установиться не успевает, имеют дело с неравновесной хроматографией. Конечный эффект разделения здесь определяется кинетикой диффузионных процессов.Неравновесная хроматография начала развиваться сравнительно недавно, но уже продемонстрировала свою полезность при решении некоторых специфических задач разделения ограниченного числа компонентов. Понятно, что в подавляющем числе хроматографических процессов приходится учитывать как термодинамику системы, так и кинетику переноса ее компонентов в пространстве. Будучи не только первооткрывателем целой серии неизвестных ранее растительных пигментов, но прежде всего создателем хроматографического метода, М.С. Цвет детально разработал и теоретические, и методические основы метода. Он был превосходным и настойчивым экспериментатором. Достаточно сказать, что Михаил Семенович исследовал более ста различных по своей природе адсорбентов - как минеральных, так и органических. Хроматографические колонки Цвета, даже с точки зрения современной высокоэффективной жидкостной хроматографии, имели поразительно высокое число теоретических тарелок.

     Первая  мировая война затормозила и  во многих направлениях прервала научные  исследования Цвета. Неоднократные  вынужденные переезды Варшава-Нижний Новгород-Юрьев (Тарту)-Воронеж сопровождались утратой архивов, оборудования и коллекций материалов. Нужда и физические перегрузки подорвали здоровье. Михаил Семенович Цвет скончался в 1919 г. в возрасте 47 лет. Точное место его захоронения в Воронеже неизвестно *.

     Хотя  ученый и был удостоен академической  премии за работу по хромофиллам в  растительном и животном мире, а  также награжден орденами св. Станислава III и II степени (1907, 1915), орденом св. Анны III степени (1912) и юбилейной медалью в честь 300-летия дома Романовых, настоящего признания современников он все же не получил. В 1918 г. кандидатура М.С. Цвета рассматривалась в списке девяти ученых, представленных на Нобелевскую премию, но oнa была присуждена немецкому химику Ф. Хаберу.

     По  многим субъективным и объективным  причинам хроматография мало использовалась почти три десятилетия. Можно  выделить только единичные исследования, в частности Л. Пальмера в США, Ч. Дьере в Швейцарии. Т. Липпмаа  в Эстонии в Тартуском университете, в котором Цвет некоторое время работал. В 1931 г. P. Кун, А. Винтерштейн и Е. Ледерер практически повторили эксперименты Цвета и убедились в огромных возможностях хроматографии. Эти ученые имели в своем распоряжении немецкий перевод книги Цвета. С середины 30-х годов началось быстрое распространение хроматографического метода в европейских странах, чему способствовали первые опубликованные на немецком языке книги по хроматографии Л. Цехмейстера и Л. Чолноки, а также Г. Хессе. Последнему автору принадлежат и первые работы по газовой адсорбционной хроматографии, увидевшие свет в 1941 г. Перевод книги Л. Цехмейстера и Л. Чолноки на английский язык способствовал развитию хроматографии в США и Англии. Следует отметить работы английских исследователей, особенно А. Мартина и его сотрудников.

       Сразу после войны к 40-летнему юбилею хроматографии в нашей стране вышел сборник избранных трудов Цвета в серии "Классики науки" под редакцией А.А. Рихтера и  Т.А. Красносельской. В 1972 г. в связи  со 100-летием со дня рождения Цвета было проведено несколько международных симпозиумов, в том числе в Ленинграде; Американское химическое общество учредило Международную медаль им. М.С. Цвета "За выдающиеся открытия в области хроматографии". Этой медали удостоились трое наших соотечественников: А.В. Киселев, А.А. Жуховицкий и К.И. Сакодынский. К 75-летию открытия хроматографии и юбилейному международному симпозиуму в Таллине в 1978 г. была учреждена отечественная медаль им. М.С. Цвета, которой награждена большая группа советских и зарубежных специалистов.

       Из  достижений отечественных ученых в  теории и практике хроматографии  отметим: разработку теории внешнего массообмена (А.А. Жуховицкий, А.Н. Тихонов, Я.Б. Забежинский), вывод уравнения Ван-Димтера с  учетом внешнего массообмена (А.А. Жуховицкий), термодинамическую интерпретацию удерживаемого объема в газовой хроматографии (В.А. Даванков), исследование катализа методом хроматографии (С.З. Рогинский, М.И. Яновский), создание эксклюзионной хроматорафии вирусов (В.М. Коликов, Б.В. Мчедлишвилли), а также теории и практики препаративной хроматографии биологически активных амфотерных соединений (Г.В. Самсонов). Наши исследователи внесли вклад в развитие теории хирального распознавания в энантиоселективной хроматографии (В.А. Даванков) и теории нелинейной хроматографии (Ю.Я. Лебедев), в разработку методов анализа микропримесей с помощью газовой хроматографии с использованием масс-спектрометров (И.А. Ревельский), хлорированных диоксинов в окружающей среде и биопробах (Э.А. Круглов), функциональных групп полимеров хроматографией в критических условиях (А.И. Горшков, В.В. Евреинов, А.А. Горбунов) и в расширение возможностей ионной и ион-парной хроматографии (Ю.А. Золотев, О.А. Шпигун). Необходимо особо упомянуть А.В. Киселева, который, в частности, обнаружил корреляцию удерживания на плоской поверхности графитированной сажи с числом контактов молекулы сорбата на плоскости (рис. 1), а также предложил использовать хроматографию для изучения конфигурации и конформации молекул в газовой фазе, введя понятие хроматоскопии по аналогии со спектроскопией.

       Рис. 1. Хроматограмма разделения пространственных изомеров пергидрофенантрена на капиллярной  набивной колонке

       При температуре 260°С в газохроматографической колонке дольше удерживаются те пространственные изомеры пергидрофенантрена, которые имеют больше точек соприкосновения с плоской поверхностью сорбента - графитированной термической сажей

       В области приборостроения необходимо отметить несколько оригинальных отечественных разработок: хроматотермограф (А.А. Жуховицкий, Н.М. Туркельтауб, А.А. Дацкевич), газовый хроматограф "Луч-1" с фронтально-адсорбционным концентрированием легких примесей (В.И. Калмановекий, А.А. Жуховицкий, Б.К. Крылов, Я.И. Яшин), газовый хроматограф "Сигма" для анализа атмосферы Венеры (В.Н. Ротин, В.Н. Хохлов и др.), электронозахватный детектор (В.И. Калмановекий, В.Г. Шешенин), устройства для хроматомембранного метода концентрирования (Л.Н. Москвин) и газовой экстракции (Г.В. Иоффе, А.Г. Витенберг), микроколоночные жидкостные хроматографы "Милихром" и "Экохром" (С.В. Кузьмин, Л.С. Сандахчиев, М.А. Грачев, Г.И. Барам, М.П. Перельройзен). Оригинальна идея создания поликапиллярных колонок для газовой хроматографии (В.П. Солдатов), когда многие сотни коротких капилляров объединяются в пучок с синхронизированной скоростью перемещения хроматографических зон. Такая система позволяет увеличить хроматографируемую пробу при сохранении высокой эффективности капилляра (рис. 2).

       Рис. 2. Скоростной анализ паров взрывчатых веществ на поликапиллярной колонке  при температуре 170°С

       Поликапиллярная колонка длиной всего 22 см позволяет  за 2.5 минуты обнаружить и идентифицировать следовые количества паров взрывчатых веществ: 1 - 2,6-динитротолуол, 2 - 2.4-динитротолуол. 3 - 2,4,6-тринитротолуол, 4 - 3,4,5-трининитротолуол, 5 - 2.3,4-тринитротолуол, 6 - гексоген. 7 - тетрил

       РАЗВИТИЕ  ТЕОРИИ И МЕТОДОВ  ХРОМАТОГРАФИИ

       Значительные  усилия хроматографистов были направлены на выявление механизмов разделения и описание размывания хроматографических зон в процессе их переноса вдоль  неподвижной фазы. В итоге были получены колонки с эффективностью, близкой к теоретически возможной. Как в газовой, так и в жидкостной хроматографии успех достигнут благодаря уменьшению размера частиц сорбента или переходу к капиллярным вариантам хроматографии, где путь диффузии разделяемых молекул внутри каждой из двух фаз хроматографической системы сокращен до минимума, а поверхность раздела фаз максимально увеличена. В высокоэффективной жидкостной хроматографии заметный скачок был сделан при замене принудительного прокачивания подвижной жидкой фазы (элюента) насосами высокого давления на перемещение жидкости в результате электроосмоса в приложенном к концам капилляра электрическом поле высокого напряжения (электрохроматография).

       Промежуточное положение между жидкостной и  газовой хроматографией заняла сверхкритическая флюидная хроматография. В этом методе коэффициенты диффузии сорбата в сверхкритической двуокиси углерода (давление более 73 атм и температура выше 31.3°С) близки к высоким значениям коэффициентов диффузии в газах, а растворяющая способность флюида двуокиси углерода, особенно в присутствии добавок метанола, примерно такая же, как у органических жидкостей. Сверхкритическая флюидная хроматография обеспечивает высокоэффективное разделение смесей многих веществ, вплоть до олигомерных молекул, причем экологическая безвредность элюента, то есть двуокиси углерода, выгодно отличает этот метод.

       Сейчас  теоретики сосредоточили усилия на решении проблем селективности  разделения. Изучается связь структуры  исследуемых молекул с их удерживанием на сорбентах разной химической природы, разрабатываются многомерные варианты хроматографии, обеспечивающие разделение нескольких тысяч компонентов, предпринимаются попытки создать единую теорию удерживания для газовой, жидкостной и сверхкритической флюидной хроматографии, развивается теоретическое и компьютерное моделирование хроматограмм. В газовой и в высокоэффективной жидкостной хроматографии широко эксплуатируется фактор геометрического соответствия сорбата активным центрам сорбента, как это имеет место в случае применения циклодекстринов краун-эфиров, сорбентов с молекулярными отпечатками, антител, для селективного удерживания желаемых соединений или изомеров. Продолжаются исследования механизма межмолекулярных взаимодействий и удерживания в хроматографии с привлечением современных спектральных методов.

       С конца 60-х годов, когда были осуществлены первые успешные разделения оптических изомеров (энантиомеров) методами газовой  и жидкостной хроматографии, ведет  свое начало энантио-селективная хроматография. За относительно короткий срок разработаны  скоростные методы энантиомерного анализа практически всех классов органических соединений, созданы системы с симулированным подвижным слоем сорбента для многотоннажного разделения рацемических смесей на составляющие их энантиомеры. Успех энантиоселективной хроматографии способствовал бурному развитию асимметрического органического синтеза и энантиоселективного катализа, а также введению нового законодательства в области производства лекарственных препаратов, которые теперь должны исследоваться, а в большинстве случаев и производиться не в виде рацематов, а в индивидуальном энантиомерно-чистом виде.

       Появились новые эффективные хиральные  селекторы для распознания энантиомеров. При участии ахиральных структур минимальное число контактов  с селектором, необходимое для  успешной дискриминации энантиомеров, сокращается с трех до двух (рис. 3).

       Весьма  перспективно использование экспертных систем в описании и оптимизации  хроматографических разделений, включая  оптимизацию градиентного элюирования. Моделирование оказалось особенно полезным при создании препаративной и промышленной хроматографии. Большие нагрузки на сорбент и нелинейность изотерм адсорбции сорбата при высоких концентрациях потребовали разработки основ нелинейной хроматографии.

       Большим достижением является теория хроматографии полимеров в критических условиях, когда сочетаются адсорбционные и эксклюзионные механизмы разделения. Этот режим хроматографии результативен и в колоночном, и в тонкослойном вариантах.

       Рис. 3. Хроматограмма смеси рацемических аминокислот

       Простой адсорбцией гидрофобного хирального селектора (N-гексадецил-L-оксипролина) стандартная  хроматографическая колонка (LiChrosorb RP 18) длиной 10 см превращается в высокоэффективную лигандообменную колонку, количественно разделяющую каждую из шести рацемических аминокислот пробы на пары оптических изомеров

       В последние годы изучается влияние  температуры на процесс удерживания  в высокоэффективной жидкостной хроматографии. Предложен ее высокотемпературный вариант, характеризующийся высоким разрешением и скоростями анализа. Особую роль призваны сыграть термо- и гидролитически стойкие полимерные сорбенты, поскольку колонки на силикагельной основе имеют ограниченное время жизни при высоких температурах. Многообещающей представляется оптимизация разделений при одновременном программированном изменении температуры и элю-ирующей силы элюента.

       Уникальная  информация получена при исследовании хроматографическим методом химической природы и свойств поверхности твердых тел: адсорбентов, катализаторов, полимеров, композиционных материалов, при изучении изменения структуры и свойств поверхности материалов в результате их термообработки, химического или адсорбционного модифицирования. Методом "обращенной" газовой хроматографии изучены фазовые переходы, имеющие место во многих полимерных материалах при повышении температуры и влияющие на кинетику диффузии тест-молекул в фазе этих полимеров. "Обращенная" жидкостная хроматография дала наиболее надежные сведения о структуре пористых полимеров разной природы, силикагелей, оксидов титана и циркония, целлюлозы, каолинитов, катализаторов и т.д., - диаметр пор и распределение их по размерам. Хроматография позволяет изучать механизмы межмолекулярных взаимодействий непосредственно на поверхности тел, механизмы адсорбции на поверхности, кинетику диффузии в жидких, жидко-кристаллических, твердых и пористых телах.

       СОРБЕНТЫ  ДЛЯ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ РАЗДЕЛЕНИЙ

       С 1952 г. - времени открытия А. Мартином и А.Т. Джеймсом газо-жидкостной хроматографии - описано более тысячи видов стационарных жидких фаз. В аналитической практике используются в основном 10-15 типов жидких неподвижных фаз. Особенно популярны полиметилсилоксаны типа SE-30 и OV-1, которые стабильны до температуры 300-350°С в режиме программирования температуры колонки. Это - неполярные фазы, и объемы удерживания сорбатов на них практически пропорциональны их температурам кипения. Для увеличения полярности в полиметилсилоксановые фазы вводят полярные цианопропильные группы, богатые p-электронами, фенильные и др. Универсальной признана фаза полибисцианопропилфенил (14%) диметил (86%) силоксан, имеющая три типа групп. Вместо сквалана (максимально допустимая температура применения 100°С) предложена более термостабильная фаза - полиоктил (50%) метил (50%) силоксан. Большой интерес для разделения изомеров, в первую очередь оптических, представляют полисилоксановые фазы с химически связанными a, b, и g-циклодекстринами и их О-производными.

       Выпускается широкий ассортимент твердых сорбентов для адсорбционной газовой хроматографии. Для разделения и анализа газов (Не, Ne, Hz, Ar, Kr, Xe, HD, D₂, HT, DT, O₂, N₂ CH₄, C₂H₄, CD₂, C₂D₆, CO, NO) имеются однороднопористые цеолиты (молекулярные сита) и карбосита, для универсального применения разработаны макропористые адсорбенты - силохромы, порасилы, пористые стекла, карбопаки, пористые полимеры (тенакс, хромосорб 101 и 103) и др.

       И все же в газовой хроматографии  наиболее распространен капиллярный  метод. За рубежом более 70% анализов выполняется этим методом. Высокая разделительная способность колонок достигается за счет их большой эффективности, обусловленной минимизацией диффузионных путей сорбата как в газовой фазе, так и в предельно тонком слое сорбента. Потребителям доступны колонки с эффективностью несколько сот тысяч теоретических тарелок. На подобных капиллярных колонках разделяется до 400-500 компонентов, например бензиновых фракций нефти. Капиллярная хроматография реализуется в двух вариантах: газо-жидкостном и газо-адсорбционном. В первом варианте пленку жидкой неподвижной фазы толщиной от 0.1 мкм до нескольких микрометров наносят или химически закрепляют на внутренней поверхности полой капиллярной колонки. В газо-адсорбционном варианте на стенке капилляра создают тонкий (порядка 20 мкм) пористый слой адсорбента - полимера, силикагеля, оксида алюминия, углерода или цеолита. Такие капиллярные адсорбционные колонки высокоселективны.

       Сорбенты  для высокоэффективной жидкостной хроматографии чаще всего представляют собой сферические микрочастицы (диаметр 3-5 мкм) макропористых оксидов  кремния, реже алюминия. Если требуется  повышенная гидролитическая стабильность материала колонок, используют пористые оксиды циркония или титана. Из органических материалов применяют пористый углерод и сополимеры стирола с дивинилбензолом. При разделении низкомолекулярных соединений оптимальным считается диаметр пор жесткой матрицы сорбента 100-150 А; крупные поры около 300 А необходимы для разделения белков, нуклеиновых кислот и синтетических макромолекул. Поверхность сорбентов на основе силикагелей обычно подвергают модифицированию химической прививкой алкильных цепей, которые могут содержать и полярные функциональные группы. Для повышения химической стабильности материала и предотвращения размывания хроматографических зон за счет неконтролируемых взаимодействий с остаточными силанольными группами последние блокируются обработкой триметилхлорсиланом.

       Более частое применение в высокоэффективной жидкостной хроматографии находят сорбенты с привитыми алкильными группами C8 и С18. Фирмы выпускают сотни марок подобных сорбентов, которые существенно различаются содержанием органической фазы, величинами фактора удерживания, эффективности, гидрофобности, стерической селективности, ионообменной емкости при разных значениях рН элюента, а также способностью образовывать водородные связи с сорбатом. Чтобы увеличить гидрофобность сорбентов их поверхность модифицируют перфторированными алкильными цепями; чтобы повысить селективность разделения полярных соединений, используют алкильные цепи с полярными группами в середине цепи. Кроме этих универсальных типов сорбентов, выпускаются многие десятки колонок для специальных применений: хиральные, аффинные, для разделения сахаров, аминокислот, органических кислот, лекарств, катехоламинов, прямого анализа физиологических жидкостей и т.д. Довольно модными становятся сорбенты с молекулярными "отпечатками" соединений, подлежащие селективной сорбции, но эффективность таких колонок крайне мала.