毛细管电色谱（CEC)是毛细管电泳与高效液相色谱的有机结合，其基本理论、仪器装置与毛细管电泳大致类似，并已在前面介绍。最大的不同是毛细管柱引入了色谱固定相，使CEC同时具有CE与HPLC的分离机理，对中性物质和带电物质都能达到理想的分离效果。因此毛细管柱是CEC的心脏，制一柱技术是CEC的关键。按照固定相不同形式，CEC可分为填充柱、开管柱和整体柱（连续床）。

一 填充柱

填充柱在CEC中应用最广泛，其最大优点是可以利用众多的HPLC固定相，根据化合物与固定相作用不同实现高效分离，柱体主要包括入口柱塞、填充部分、出口柱塞、检测窗口、开管部分。填充柱制备的基本过程为：烧制入口柱塞、填充固定相、烧制出口柱塞、去除出口柱塞外多余固定相、制备检测窗、毛细管柱初始化。其中，柱塞制备和柱填充技术是制备CEC填充柱的关键，填料种类对CEC分离选择性具有决定性作用。

（一）柱塞制作

柱塞的制作对于填充柱非常关键。合格的柱塞必须满足如下要求：有足够的机械强度，能够承受填充时的高压；化学惰性，耐有机溶剂和宽pH的缓冲溶液；有合适的孔隙率，既不使流动相受阻，又可防止固定相颗粒通过；死体积小，避免电色谱峰展宽。柱塞制作方法很多，目前应用较多的有水玻璃烧制法和填料直接烧制法。

以出口柱塞的制作为例，水玻璃烧制法的主要步骤为：配制一定浓度的硅酸钠溶液，灌入毛细管中，用烧红的电阻丝接触需要柱塞的部位1-2s，将毛细管与高压泵连接，用水清洗毛细管。

直接用填料烧制柱塞制作过程相对复杂，但由于柱塞材料与填料相同，因而可以提供更稳定的基线和电渗流。出口柱塞制作过程为：先制作末端临时柱塞，通过高压泵填充制塞用固定相，用烧红的电阻丝制作出口柱塞，然后切断末端临时柱塞，冲出多余固定相。一般烧结好的柱塞必须能够承受100×105Pa的压力。

另外，填料还可采用特殊技术固定，如尖嘴型毛细管。这种毛细管采用激光微型拉制器制备，主要应用于与MS接口装置上。

（二）填充柱制备

毛细管填充柱的制作方法主要有高压匀浆填充法和电动填充法。高压匀浆填充法类似于HPLC色谱柱填充方法，色谱填料悬浮于有机溶剂中，超声振荡后加入匀浆槽，匀浆槽另一端通过合适接口与毛细管相连，并置于超声振荡器中。启动高压泵，在（(1-100)×105Pa压力下将填料压入毛细管。装柱完毕后一，关掉高压泵使压力缓慢下降至常压。取下毛细管柱，烧制入口柱塞、．高压匀浆填充速度快，通过加压可有效防止气泡的产生。

电动填充法利用硅胶颗粒本身带负电，在高压电场作用下发生电泳现象，利用电泳力进行填充，将缓冲溶液加入下电极槽并注入毛细管中，将匀浆后的填料加入上电极槽中，启动超声振荡，施加高压电场，至毛细管填满。电动填充法易得到均匀的填充柱床，柱效较高。

（三）CEC填充固定相

在成功掌握填充柱制备技术条件下，GEC固定相是影响毛细管填充柱分离选择性、柱效、分离速度的重要因素，也是发展新型CEC分离模式的基础。应用于HPLC的各种固定相已被应用于CEC的分离分析中，其中以十八烷基键合硅胶固定相(ODS)研究最多，由于CEC是以电驱动流动相，不存在柱压降问题，因而可以采用粒径很小的固定相，以提高柱效。当采用1.5pmODS固定相，CEC柱效可达到每米50万塔板数。

对于ODS固定相，电渗流是由固定相表面的硅羟基提供的。为了产生足够大的电渗流，运行电解质的pH一般高于6.0。此时，酸性溶质带负电，电泳方向与ODS固定相产生的电渗流方向相反，如果其淌度小于电渗流，会导致酸性溶质在阳极电动进样困难，或分析时间延长。另外，由于ODS填料上的残余硅羟基与碱性化合物之间相互作用造成的谱峰拖尾。因此ODS固定相不适合于酸性和碱性化合物的直接CEC分离。

混合官能团固定相是专门针对CEC研制的新型填料，这一类固定相在硅胶表面同时键合具有反相色谱性能的烷基官能团和具有离子交换性质的磺酸官能团，在很宽的pH范围内都能保持良好的电渗流。

离子交换型固定相在CEC中受到较大关注，这是由于它相对于以ODS为代表的反相固定相具有以下特点：(1)能够提供较大电渗流。CEC中，EOF主要由柱填料产生，离子交换型固定相拥有更多的表面电荷，因此能产生较大EOF。对于以EOF驱动流动相的CEC来说，可以更好实现快速分离。(2)能优化分离条件，拓宽CEC分析对象。由于ODS固定相硅羟基性质的限制，它主要用于分离中性化合物。离子交换型CEC柱能在较宽pH范围内提供稳定而强的电渗流，可以在不改变EOF的条件下改变pH优化分离条件，分析各种类型化合物。(3)能提高分析的重现性。离子基团在缓冲溶液中能更快地达到离子化平衡，迁移时间重现性更高。

（四）气泡问题

填充柱CEC操作中的困难是在分离过程中常常伴有气泡产生。气泡一般产生于柱塞与填料交界处或柱塞与检测窗口交界处。塞柱渗透性差，则很容易在施加电压后产生气泡。气泡会使各分离物质区带增宽，导致分离柱效下降，甚至可能导致电渗流中断。因而在电色谱过程中必须严格控制气泡的产生，目前主要采取以下三种措施：(1)加压，在两端同时施加低压，可较好解决气泡问题。也有只在进口端加压，称为加压电色谱。它是同时以电渗流和高压泵作为流动相的驱动力，可以更好调节流动相流速，使电色谱性能稳定，但压力的引入可能会改变CEC的塞子状流型。(2）制备渗透性好的塞子。(3)利用阻尼管以消除气泡，在分流阀处接一阻尼管，当电极处有气泡产生时，气泡会经分流阀通过阻尼管排出。(4)利用超声波使试样和流动相充分脱气。

二 开管柱

开管柱CEC是在管壁键合或涂覆固定相，引入色谱分配机理。开管柱无需烧制柱端塞子，因此制备开管柱比填充柱简单，且较少有气泡产生，即使产生气泡，也可以用高压液体将气泡排出，而对柱子没有任何损害。此外，开管柱CEC没有涡流扩散，能够获得比填充柱CEC更高的柱效。但开管毛细管电色谱柱的固定相仅存在于毛细管内壁，相比是填充柱的1/350，因而柱容量低，对溶质的保留有限。开管柱制备的关键是增大表面积，以制备相比大、柱容量高的色谱柱。主要制备方法有：涂覆聚合物固定相、化学键合固定相和溶胶一凝胶技术。

通过在管壁交联一层聚合物得到的CEC柱稳定性好，相比高，柱容量大，但由于聚合物传质速率小，导致柱效较低。化学键合法是利用石英毛细管内壁的硅羟基与硅烷化试剂发生化学反应得到不同性能CEC柱。为了增加键合量，通常首先对毛细管内壁进行表面粗糙化处理。处理方法主要有两种形式：先对毛细管表面进行蚀刻增加其表面积，再键合固定相；或者先在毛细管表面沉淀一层多孔硅胶，再在硅胶表面键合固定相。溶胶一凝胶法是制备CEC开管柱的新技术，这种方法制得的柱子相比较大，柱效较高，但固定相的选择余地受到限制。

三 整体柱．

填充柱CEC可以利用已有的HPLC固定相适应不同的分离需要，但填充柱需要烧制柱塞，制备过程复杂，由此带来的气泡问题至今没有得到很好解决。开管柱CEC制备过程简单，柱效高，主要存在问题是柱容量小。整体柱（又称为连续床）是近年来发展的CEC制柱新技术，其结构和制备技术与HPLC整体柱相同，一般采用柱内直接聚合的方法，形成整块多孔的交联聚合物，无需制作柱塞，因而简化了CEC柱制备过程。得到的固定相含有通透孔和微孔网络结构，有很好的渗透性，对流动相阻力小，溶质在流动相与固定相间快速分配，实现高速高效分离分析。

按照制柱材料，可分为有机高分子整体柱和硅胶基质整体柱。有机高分子整体柱的制备方法是将功能单体、交联剂和致孔剂混合溶液注人毛细管内，在一定的条件下发生原位自由基聚合反应。应用于CEC整体柱的有机高分子聚合物主要为聚丙烯化合物和聚苯乙烯化合物。聚苯乙烯化合物疏水性强，易形成反相电色谱。硅胶基质整体柱的制备是以四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷与致孔剂混合，在酸性条件下水解缩聚得到。为了让固定相表面具有特定的性能，如疏水性、离子交换性能，可将制备的整体柱进行键合反应以达到期望的分离性能。另一种方法是先在毛细管内填充HPLC固定相，再将反应剂四甲氧基硅烷、致孔剂、缓冲溶液等充分混合后引入毛细管反应，经后续处理形成连续床固定相。

四 CEC应用

尽管毛细管电色谱技术的发展历史不长，但作为一种新的分离分析方法，它兼具HPLC和CE的优点。与HPLC类似，根据固定相不同性质，CEC可以在反相、离子交换、亲和、手性等不同色谱模式下分离不同类型化合物，但CEC具有比HPLC更高的柱效，因此在分离复杂混合物时更具优势。目前，在环境、生物医学、食品、石油化工产品的分析中都有应用实例。

在反相填充柱上火药及其降解成分的CEC分离，7min内14种化合物得到了基线分离。由于CEC高柱效的特点，单氨基二硝基甲苯异构体分离效果很好，而这些异构体在常规反相液相色谱中则很难实现基线分离。