色谱法基本原理

1、色谱理论,组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？,两组分完全分离的条件？,热力学因素（组分和固定液的结构和性质） 动力学因素（两相中的运动阻力，扩散）,两种色谱理论：塔板理论和速率理论,Important,a.两峰间有足够的距离; b.峰形较窄,理想色谱 体系,b. 非理想色 谱体系,一.塔板理论 - 柱效能指标,（一）塔板理论的基本假设,连续的分离割分成多次重复平衡（拟蒸馏过程）,(1) 在间隔内，平衡可迅速达到 (2) 将载气看作成脉动（间歇）过程 (3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略 (4) 每次分配的分配系数相同,（lxfp）,（二）柱效能指标,1. 理论塔板数n,n = 5.54 =

2、 16,2. 理论塔板高度H,n越大，H越小 柱效能越高,tR包tM，在tM内组分不参与柱内的分配,3.有效塔板数neff和有效塔板高度Heff,neff = 5.54 = 16,峰位一定时，组分柱效能越高，峰形越窄,塔板理论的不足：,（2）快速流动色谱不可能达到分配平衡。,（3）纵向扩散不能忽略。,（4）流动相速度及两相体积不能忽略考虑。 F不同，柱效不同。,（1）半经验理论，假设不完全符合色谱 过程的实际。,？,？,？,？,二、速率理论-影响柱效的因素,1.速率方程: H = A + B/u + Cu H：理论塔板高度， u：载气的线速度(cm/s),减小A、B、C三项可提高柱效 存在着最

3、佳流速 A、B、C三项各与哪些因素有关？,1）涡流扩散项(Multipath term, A),流动方向,因填充物颗粒大小及填充的不均匀性同一组分运行路线长短不同流出时间不同峰形展宽。,（WLKS）,A涡流扩散项,A = 2dp dp：固定相的平均颗粒直径 ：固定相的填充不均匀因子,固定相颗粒越小dp，填充的越均匀 ，A，H，柱效n。,2）纵向扩散项(Longitudinal diffusion term, B/u),纵向扩散是由于浓度梯度引起的。当样品被注入色谱柱时，它呈“塞子”状分布。随着流动相的推进， “塞子”因浓度梯度而向前后自发地扩散，使谱峰展宽。,（fzks）,B/u 纵向扩散项,

4、B = 2 Dg ：弯曲因子，填充柱色谱， 1。 Dg：组分在气相中的扩散系数（cm2s-1） (1) 存在着浓度差，产生纵向扩散; (2) 扩散导致色谱峰变宽，H(n)，分离变差 (3) u ，组份滞留t ，纵向扩散; (4) Dg (M载气)-1/2 ； M载气，B值。,k为容量因子； Dg 、DL为扩散系数。 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。,3）传质阻力项C u,传质阻力包括气相传质阻力Cg和液相传质阻力CL即：C =（Cg + CL）,（czzl）,4）H 与 u 的关系,H=A+B/u+Cu,曲线有最低点： 分子扩散项和传质阻力项之和最小。,Hmin-最小塔

5、板高度 uopt -最佳线速度,三分离度R（resolution） -总分离效能指标,柱效为多大时，相邻两组份能完全分离？,难分离物质对的分离度大小受两种因素的综合影响： 保留值之差热力学因素 峰宽动力学因素,色谱分离中的四种情况的讨论：, 柱效较高，K较大,完全分离 柱效高， K不是很大，基本上完全分离 柱效较低，K较大,但分离的不好； 柱效低， K小，分离效果更差。,分离度R表达式：,？,（1）R ，两组分的分离效果变好。,（2）R = 1时，两峰分离程度 98%。,（3）R = 1.5时，两峰分离程度 99.7%。,R = 1.5 - 相邻两峰完全分离的标志,影响因素,a,b,c,（a） 柱效项。n, 峰宽 ，R,（b）柱选择项。r21,峰宽不变，R,（c）容量因子项。k , tR ,峰变宽。,低柱温可增大分配系数，减少固定液流失,过低的柱温使样品