第四章环境分析中的色谱法上

1、第四章第四章 环境分析中的色谱法环境分析中的色谱法 第一节第一节 色谱色谱 (chromatography)一、色谱法一、色谱法 茨维特：茨维特： 俄国植物学家，主要从事植物色素的研究工作，俄国植物学家，主要从事植物色素的研究工作，在在19061906年发表的文章中，首次提出了色谱的概念。年发表的文章中，首次提出了色谱的概念。 茨维特的实验茨维特的实验 试样混合物的分离过程试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。断进行着的分配过程。其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为固定相；固定相；另一

2、相是携带试样混合物流另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相。液体），称为流动相。 色谱法是一种分离方法。色谱法是一种分离方法。它的特点是：有两相，一是固定相，一是流动它的特点是：有两相，一是固定相，一是流动 相，两相作相对运动。相，两相作相对运动。 将色谱法用于分析中，则称为色谱分析。将色谱法用于分析中，则称为色谱分析。色谱分析是一种分离、分析法。色谱分析是一种分离、分析法。二、色谱法的分离原理二、色谱法的分离原理 当流动相中携带的混合物流过固定相时当流动相中携带的混合物流过固定相时, , 就会与固定就会与固定相发生作用（力的作用）。由于混合

3、物种各组分在性质和相发生作用（力的作用）。由于混合物种各组分在性质和结构上有差异，与固定相发生作用的大小也有差异。因此结构上有差异，与固定相发生作用的大小也有差异。因此在同一推动力作用下在同一推动力作用下, , 不同组分在固定相中滞留的时间有不同组分在固定相中滞留的时间有长有短长有短, ,按先后不同次序从固定相中流出。按先后不同次序从固定相中流出。与适当的柱后检测方法结合，与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离实现混合物中各组分的分离与检测。与检测。三、色谱法的发展三、色谱法的发展 1906年，俄国植物学家年，俄国植物学家T.swett命名自己发明的分离植物命名自己发明的分离植物

4、色素的新方法为色谱法。色素的新方法为色谱法。 1931年，德国的年，德国的Kuhn和和Lederer重复了重复了T.swett的实验，得的实验，得 到很好的结果，色谱法因此得到很大的推广。到很好的结果，色谱法因此得到很大的推广。 1940年，年，Martin和和Synge提出了液液分配色谱法，又把塔提出了液液分配色谱法，又把塔 板的概念引入色谱法中，初步建立了塔板理论。板的概念引入色谱法中，初步建立了塔板理论。 1941年，他们提出了用气体代替流体做流动相的可能性，年，他们提出了用气体代替流体做流动相的可能性， 发展了完整的气液色谱法之后，得到了发展了完整的气液色谱法之后，得到了1952年的诺

5、贝尔化年的诺贝尔化 学奖。学奖。 1957年，年，Golay发展了开管柱气相色谱。发展了开管柱气相色谱。 上个世纪六十年代末，高压泵和键合相固定相结合，出上个世纪六十年代末，高压泵和键合相固定相结合，出 现了高效液相色谱。现了高效液相色谱。 接着，出现了色谱法和其他检测技术的联用，例如接着，出现了色谱法和其他检测技术的联用，例如GC- MS、 GC-IR等。等。 上个世纪八十年代，毛细管电泳出现，此后得到长足的发上个世纪八十年代，毛细管电泳出现，此后得到长足的发 展，并不断出现新的模式。展，并不断出现新的模式。四、色谱法的分类四、色谱法的分类1 1、按流动相状态分类、按流动相状态分类 流动相为

6、气体：流动相为气体： 固定相为固体：固定相为固体：Gassolid Chromatography 固定相为液体：固定相为液体：Gasliquid Chromatography 流动相为液体：流动相为液体： 固定相为固体：固定相为固体：Liquidsolid Chromatography 固定相为液体：固定相为液体：Liquidliquid Chromatography 流动相为超临界流体：流动相为超临界流体：Supercritical Fluid Chromatography 气固气固(液固液固)色谱的固定相色谱的固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。多孔性的固体吸附剂颗粒。 固体吸附剂对试样中各

7、组分的吸附能力的不同。固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。 气液气液(液液液液)色谱的固定相色谱的固定相: 由担体和固定液所组成。由担体和固定液所组成。 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。 气固气固(液固液固)色谱的分离机理色谱的分离机理: 吸附与脱附的不断重复过程；吸附与脱附的不断重复过程； 气液气液(液液液液)色谱的分离机理：色谱的分离机理： 两相间的反复多次分配过程。两相间的反复多次分配过程。2 2、按固定相形式分类、按固定相形式分类 柱色谱柱色谱 （Column Chromatography) 将固定相装在色谱柱内将固定相装在色谱柱内 纸

8、色谱（纸色谱（Paper Chromatography) 用滤纸做固定相或固定相载体的色谱用滤纸做固定相或固定相载体的色谱 薄层色谱（薄层色谱（Thin Lay Chromatography) 固定相均匀涂在玻璃板或塑料板上固定相均匀涂在玻璃板或塑料板上 3 3、按分离原理分类、按分离原理分类吸附色谱（吸附色谱（adsorption chromatography) 吸附剂对被分离物质的吸附能力不同吸附剂对被分离物质的吸附能力不同分配色谱分配色谱 (partition chromatography) 被分离物质在两相中分配系数不同被分离物质在两相中分配系数不同离子交换色谱离子交换色谱(ion-e

9、xchange chromatography) 被分离物质在离子交换树脂上的离子交换势不同被分离物质在离子交换树脂上的离子交换势不同尺寸排阻色谱（尺寸排阻色谱（size exclusion chromatography ） 被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同亲和色谱亲和色谱(affinity chromatography) 生物大分子和固定相表面存在特异性亲和力不同生物大分子和固定相表面存在特异性亲和力不同4 4、按色谱动力学过程分类、按色谱动力学过程分类 淋洗法淋洗法(elution method) 流动相与固定相的结合比样品

10、与固定相的结合弱，分为等流动相与固定相的结合比样品与固定相的结合弱，分为等 度淋洗和梯度淋洗。是目前色谱中最普遍的方法。度淋洗和梯度淋洗。是目前色谱中最普遍的方法。 置换法置换法(displacement method) 流动相与固定相的结合比样品与固定相的结合强。流动相与固定相的结合比样品与固定相的结合强。 前沿法前沿法(frontal method） 样品本身就是流动相，固定相上吸附或者溶解力最弱的最样品本身就是流动相，固定相上吸附或者溶解力最弱的最 先流出，后面的就是混合物了。先流出，后面的就是混合物了。五、色谱法的特点五、色谱法的特点（1）分离效率高）分离效率高 复杂混合物，有机同系物

11、、异构体、手性异构体。复杂混合物，有机同系物、异构体、手性异构体。（2） 灵敏度高灵敏度高 可以检测出可以检测出g.g-1(10-6)级甚至级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。级的物质量。（3） 分析速度快分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。（4） 应用范围广应用范围广 气相色谱：沸点低于气相色谱：沸点低于400的各种有机或无机试样的分析。的各种有机或无机试样的分析。 液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。 不足之处：不足之处： 被分离组分的定性较为困难。被分

12、离组分的定性较为困难。六、色谱相关术语六、色谱相关术语1、关于色谱峰、关于色谱峰2、关于保留值、关于保留值3、关于分配平衡、关于分配平衡1、关于色谱峰、关于色谱峰色谱图和色谱峰：色谱图和色谱峰：若干物质通过色谱柱的流出曲线，在不同时间若干物质通过色谱柱的流出曲线，在不同时间上的浓度或响应的大小。上的浓度或响应的大小。基线：基线：在色谱操作条件下，没有被测组分通过鉴定器时，记录器在色谱操作条件下，没有被测组分通过鉴定器时，记录器所记录的检测器噪声随时间变化图线称为基线。所记录的检测器噪声随时间变化图线称为基线。峰面积：峰面积：流出曲线（色谱峰）与基线构成之面积称峰面积。流出曲线（色谱峰）与基线构

13、成之面积称峰面积。 峰高：峰高：由色谱峰的浓度极大点向时间座标引垂线与基线相交点间由色谱峰的浓度极大点向时间座标引垂线与基线相交点间的高度称为峰高。的高度称为峰高。 色谱峰底宽色谱峰底宽W ：由色谱峰的两边拐点做切线，与基线交点的距离由色谱峰的两边拐点做切线，与基线交点的距离半峰高宽度半峰高宽度W ：色谱峰高一半处的峰宽。也称为色谱峰半高宽色谱峰高一半处的峰宽。也称为色谱峰半高宽度度标准偏差：标准偏差：0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。倍峰高处色谱峰宽度的一半。峰底宽、半峰宽及标准偏差的关系：峰底宽、半峰宽及标准偏差的关系：W= 4W= 4，W Wh/2h/2=2.354 =2.354 拖尾

14、峰：拖尾峰：前沿陡峭，后沿较平缓的不对称峰。前沿陡峭，后沿较平缓的不对称峰。 伸舌峰：伸舌峰：前沿平缓，后沿较陡峭的不对称峰。前沿平缓，后沿较陡峭的不对称峰。鬼峰、假峰：鬼峰、假峰：在谱图中出现的一种有规律的峰，规律性强，在谱图中出现的一种有规律的峰，规律性强，间隔均匀，不易消除，并非由试样所产生的峰。间隔均匀，不易消除，并非由试样所产生的峰。基线噪声：基线噪声：由于各种因素所引起的基线波动。由于各种因素所引起的基线波动。基线漂移：基线漂移：单方向的，固定斜率的基线变化。正漂移、负漂移。单方向的，固定斜率的基线变化。正漂移、负漂移。 谱带扩张：谱带扩张：指试样组分在色谱柱内移动过程中谱带宽度增

15、加的现象。指试样组分在色谱柱内移动过程中谱带宽度增加的现象。2、关于保留值、关于保留值保留值：保留值：表示试样中各组分在色谱柱中的停留时间的数值，通表示试样中各组分在色谱柱中的停留时间的数值，通常用时间或用将组分带出色谱柱所需流动相的体积来表示。常用时间或用将组分带出色谱柱所需流动相的体积来表示。死时间（死时间（tM）：）：不被保留的样品通过色谱柱的时间。不被保留的样品通过色谱柱的时间。保留时间（保留时间（tR）：）：样品注入到色谱峰顶出现的时间。样品注入到色谱峰顶出现的时间。调整保留时间（调整保留时间（tR）：）：保留时间减去死时间等于调整保留时间保留时间减去死时间等于调整保留时间死体积（死

16、体积（VM）：）：不被保留的样品通过色谱柱所消耗的流动相的不被保留的样品通过色谱柱所消耗的流动相的体积。死时间与流动相线速度的乘积。体积。死时间与流动相线速度的乘积。 保留体积（保留体积（VR）：）：从注射样品到色谱峰值出现时，通过色谱系从注射样品到色谱峰值出现时，通过色谱系统的流动相的体积。用保留时间乘流动相线速度得到。统的流动相的体积。用保留时间乘流动相线速度得到。调整保留体积（调整保留体积（VR）：）：用调整保留时间乘流动相线速度得到。用调整保留时间乘流动相线速度得到。相对保留值（相对保留值（ri,s）：）：以一种物质作为标准，而求出其他物质以一种物质作为标准，而求出其他物质的保留值对此

17、标准物的比值，称为相对保留值。该值只与柱的保留值对此标准物的比值，称为相对保留值。该值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。固定相对这两种组分的选择性。保留指数（保留指数（I）：）：表示物质在固定相上的保留值行为。规定正表示物质在固定相上的保留值行为。规定正构烷烃的保留指数是其碳数的构烷烃的保留指数是其碳数的100倍，其它物质的保留指数在倍，其它物质的保留指数在实际色谱条件下测定。选取与被测物相邻的两种正构烷烃做实际色谱条件下测定。选取与被测物相邻的两种正构烷烃做参照系，其中一种碳数为参照系，其

18、中一种碳数为Z，另一种为，另一种为Z+1，被测物的保留指，被测物的保留指数由下式计算数由下式计算3 3、关于分配平衡、关于分配平衡分配系数分配系数K K：一定温度和压力下，一定温度和压力下，在平衡状态下，组分在在平衡状态下，组分在固定液与流动相中的浓度之比。固定液与流动相中的浓度之比。 一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；试样一定时，试样一定时，K主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；某组分的某组分

19、的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。分配比分配比k k：又称为容量因子、容量比、分配容量，是指在又称为容量因子、容量比、分配容量，是指在一定温度和压力下，平衡状态时组分在固定相中的量与一定温度和压力下，平衡状态时组分在固定相中的量与在流动相中的量之比值。在流动相中的量之比值。相比相比：色谱柱内流动相和固定相体积之比，是柱型及色谱柱内流动相和固定相体积之比，是柱型及结构的重要特性。结构的重要特性。分配系数、分配比都与组分及固定相的热力学性质有关分配系数、分配比都与组分及固定相的热力学性质有关，随柱温及柱压的变化而变化。分配比还与相比有关。，随柱温及柱压的变

20、化而变化。分配比还与相比有关。滞留因子：滞留因子： Rs=us/u us: 组分在柱内的线速度组分在柱内的线速度 u: 流动相在柱内的线速度流动相在柱内的线速度滞留因子也可以用质量分数表示滞留因子也可以用质量分数表示假设色谱长度为假设色谱长度为L L则组分和流动相通过色谱所需要的时间分别为：则组分和流动相通过色谱所需要的时间分别为：由上各式可知由上各式可知故故k k可有实验测得。可有实验测得。七、色谱分析法基本理论七、色谱分析法基本理论 研究理论的目的研究理论的目的 解决色谱峰的分离问题解决色谱峰的分离问题 三个色谱基本理论问题三个色谱基本理论问题 色谱热力学问题色谱热力学问题发展高选择性色谱

21、发展高选择性色谱 色谱动力学问题色谱动力学问题发展高效能色谱发展高效能色谱 分离条件的最优化问题分离条件的最优化问题分离条件优化分离条件优化色谱理论需要解决的问题：色谱理论需要解决的问题： 色谱分离过程的热力学和动力学问题。影响分离及色谱分离过程的热力学和动力学问题。影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径，柱效与分离度的评价指柱效的因素与提高柱效的途径，柱效与分离度的评价指标及其关系。标及其关系。组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？ 组分保留时间：色谱过程的热力学因素控制；组分保留时间：色谱过程的热力学因素控制； （组分和固定液的结构和性质）（组分和固定液

22、的结构和性质） 色谱峰变宽：色谱过程的动力学因素控制；色谱峰变宽：色谱过程的动力学因素控制； （两相中的运动阻力，扩散）（两相中的运动阻力，扩散）1 1、色谱动力学理论、色谱动力学理论 研究流出曲线展宽的本质及曲线形状变化的影响因素研究流出曲线展宽的本质及曲线形状变化的影响因素（1 1）塔板理论）塔板理论 将色谱柱比作精馏塔，将连续的色谱分离过程分割成多次的将色谱柱比作精馏塔，将连续的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复，通过概率理论的到流出曲线方程平衡过程的重复，通过概率理论的到流出曲线方程 当当t=tt=tR R，C=CC=Cmaxmax，峰高正比与进样，峰高正比与进样C C0 0，是峰

23、高定量的理论基础，是峰高定量的理论基础 n n越大，越大，越小，越小， C Cmaxmax越大，即保留时间一定时，塔板数越大，即保留时间一定时，塔板数 越多，峰越高。越多，峰越高。 n n一定，一定， C Cmaxmax反比于反比于t tR R， t tR R越小，越小， C Cmaxmax越大，保留时间小的组分越大，保留时间小的组分 高且窄。高且窄。t tR R越大，越大， C Cmaxmax越小，保留时间大的组分峰低且宽。越小，保留时间大的组分峰低且宽。柱效参数：柱效参数：由流出曲线方程导出由流出曲线方程导出n n是峰相对展宽的量度是峰相对展宽的量度n n是柱效的量度是柱效的量度, ,单位

24、柱长的塔板数越多，表明柱效越高。单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。n n是常数时，是常数时，Y Y与与t tR R成正比成正比n n越大，表明组分在柱中达到的分配平衡次数越多，越大，表明组分在柱中达到的分配平衡次数越多，对分离越有利，但还不能预言各组分有被分离的可能性。对分离越有利，但还不能预言各组分有被分离的可能性。有效塔板数和有效塔板高度有效塔板数和有效塔板高度保留时间包含死时间，保留时间包含死时间，组分组分在死时间内不参与在死时间内不参与柱内柱内分配分配需引入有效塔板数和有效塔板高度：需引入有效塔板数和有效塔板高度：222/1)(16)(54. 5bRRWtYtn 理理有效有效有效有效

25、有效有效nLHWtYtnbRR 222/1)(16)(54. 5用不同物质计算可得到不同的塔板数。用不同物质计算可得到不同的塔板数。塔板理论的贡献：塔板理论的贡献：有助于形象的理论色谱的分离过程。有助于形象的理论色谱的分离过程。导出色谱流出曲线方程，符合高斯分布与实验现象相吻合导出色谱流出曲线方程，符合高斯分布与实验现象相吻合导出理论塔板数的计算公式，作为柱效的评价指标。导出理论塔板数的计算公式，作为柱效的评价指标。当色谱柱长度一定时，塔板数当色谱柱长度一定时，塔板数 n n 越大越大( (塔板高度塔板高度 H H 越小越小) )，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所，被测组分在柱

26、内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。得色谱峰越窄。不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。质。塔板理论的局限：塔板理论的局限：塔板高度塔板高度H H是一个抽象的物理量，对实验指导意义有限。是一个抽象的物理量，对实验指导意义有限。有些假设不合理，没有考虑纵向扩散对色谱分离的影响。有些假设不合理，没有考虑纵向扩散对色谱分离的影响。柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分

27、的分配系数分配系数K K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。分离。无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。（2 2）速率理论）速率理论 运用流体分子规律研究色谱过程中产生色谱峰展运用流体分子规律研究色谱过程中产生色谱峰展宽的因素，导出理论塔板高度与流动相线速度的关系，宽的因素，导出理论塔板高度与流动相线速度的关系，揭示了影响塔板高度的动力学因素。揭示了影响塔板高度的动力学因素。 H=A+B/

28、u+CuH=A+B/u+Cu H H：理论塔板高度，：理论塔板高度， u u：载气的线速度：载气的线速度(cm/s)(cm/s) 减小减小A A、B B、C C三项可提高柱效；三项可提高柱效； 存在着最佳流速；存在着最佳流速； A A、B B、C C三项各与哪些因素有关？三项各与哪些因素有关？ A- A-涡流扩散项涡流扩散项 A=2A=2dpdp : :固定相的填充不均匀因子固定相的填充不均匀因子； dpdp: :固定相的平均颗粒直径固定相的平均颗粒直径 由不等路径造成的色谱峰展宽。由于柱填料粒径大由不等路径造成的色谱峰展宽。由于柱填料粒径大小不同，粒径分布范围不一致及填充的不均匀，形成宽小不

29、同，粒径分布范围不一致及填充的不均匀，形成宽窄、长短不同的路径，因此流动相沿柱内各路径形成紊窄、长短不同的路径，因此流动相沿柱内各路径形成紊乱的涡流运动，有些溶质分子沿较窄且直的粒径运行，乱的涡流运动，有些溶质分子沿较窄且直的粒径运行，以较快的速度通过色谱柱，发生分子超前，反之，有些以较快的速度通过色谱柱，发生分子超前，反之，有些分子发生滞后，从而使色谱峰发生扩散。分子发生滞后，从而使色谱峰发生扩散。 固定相颗粒越小固定相颗粒越小dp，填充的越均匀，填充的越均匀，A，H，柱效，柱效n。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。

30、B/u 分子扩散项分子扩散项 B=2B=2dgdg : : 弯曲因子，填充柱色谱弯曲因子，填充柱色谱,11。；。； dg: dg: 试样组分分子在气相中的扩散系数（试样组分分子在气相中的扩散系数（cmcm2 2s s-1-1） 由于分子的纵向扩散造成的色谱峰展宽。由于试样组由于分子的纵向扩散造成的色谱峰展宽。由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以塞子的形式存在于色谱柱的分被载气带入色谱柱后，是以塞子的形式存在于色谱柱的很小的一段空间中，由于在塞子前后存在浓度梯度，因此很小的一段空间中，由于在塞子前后存在浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散，引起色谱峰扩展。使运动着的分子产生纵向扩散，引起色谱

31、峰扩展。 (1) 存在着浓度差，产生纵向扩散存在着浓度差，产生纵向扩散; (2) 扩散导致色谱峰变宽，扩散导致色谱峰变宽，H(n)，分离变差，分离变差; (3) 分子扩散项与流速有关，流速分子扩散项与流速有关，流速，滞留时间，滞留时间，扩散，扩散; (4) 扩散系数：扩散系数：dg (M载气载气)-1/2 ； M载气载气，B值值。 C C u u 传质阻力项传质阻力项 气液色谱由气相传质阻力和液相传质阻力两相组成。气液色谱由气相传质阻力和液相传质阻力两相组成。 C C = =（C Cg g + + C CL L）gfgDdkkC22)1 (01. 0LfLDdkkC22)1 (32k k: :

32、 容量因子；容量因子；D Dg g 、D DL L: : 扩散系数。扩散系数。气相传质阻力气相传质阻力Cg 试样组分从气相移动到固定相表面的过程中，由于质量交换试样组分从气相移动到固定相表面的过程中，由于质量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，部分组分分子随流动相向前运动，发生分子超前，引过程中，部分组分分子随流动相向前运动，发生分子超前，引起色谱峰扩展。起色谱峰扩展。 液相传质阻力液相传质阻力C CL L 试样组分从固定相表面移动到固定相内部的过程中，试样组分从固定相表面移动到固定相内部的过程中，由于质由于质

33、量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，部分组分分子先离开固定相表面，发生分子超前，在此过程中，部分组分分子先离开固定相表面，发生分子超前，引起色谱峰扩展。引起色谱峰扩展。 减小担体粒度，选择小分子量的气体作载气，可降低传质减小担体粒度，选择小分子量的气体作载气，可降低传质阻力。阻力。速率方程的作用速率方程的作用 为柱型的研究和发展提供理论依据为柱型的研究和发展提供理论依据 为操作条件的选择提供理论指导为操作条件的选择提供理论指导 为色谱柱的填充提供理论指导为色谱柱的填充提供理论指导速率理论的要点速率理论的要点

34、(1)(1)组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。(2)(2)通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效。可提高柱效。(3)(3)速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。阐明了速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响

35、。流速和柱温对柱效及分离的影响。(4) (4) 各种因素相互制约，如载气流速增大，分子扩散项的影响减小各种因素相互制约，如载气流速增大，分子扩散项的影响减小，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；柱，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；柱温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散的影响，选择最佳条件温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散的影响，选择最佳条件，才能使柱效达到最高。，才能使柱效达到最高。2 2、色谱分离基本方程、色谱分离基本方程对于常规分析工作，一般选用：对于常规分析工作，一般选用： 选择性系数选择性系数与与保留指数保留指数I I来评价固定液。来评价固定液。 有效塔板数有效塔板数N N有效有效来评价色谱柱与分离条件。来评价色谱柱与分离条件。 分离度分离度R R作为柱的总分离效能指标。作为柱的总分离效能指标。（1 1）几个概念）几个概念 选择性系数选择性系数 定义与相对保留值（定义与相对保留值（r ri,si,s) )基本相