色谱条件的选择

1、一、分离度的最佳化 二、色谱柱参数选择 三、操作参数的选择,第三章 色谱条件的选择,choice of chromatographic operating condition,理想的色谱条件： 在较短的时间内获得较高的分离度，同时还要具有适当的柱容量。,色谱条件的选择依据： 一般而言，首先要保证分离度和速度，其次是柱容量。,色谱条件选择方法： 理论估计和实验比较相结合。综合考虑确定。,色谱条件特点： 分离度、分析时间和柱容量三者之间相互制约。,一、分离度最佳化：,使R在1.01.25范围内,依据:,1、容量因子k对分离度R的影响:,容量因子调节：,容量因子与固定相的性质、厚度及柱温有关。 选择

2、与样品之间作用力大的固定相，k大； 固定液液膜增厚， k增大； 温度降低， k增大；,2、相对保留值r21对分离度R的影响,思考题： 对于一个分析任务r21越大越好吗？,r21增大，R提高，,r21趋近于1时，需要的理论塔板数很大，而r21稍微增大，n有效即可大幅度下降，即柱效提高。 一般当r211.1时，首要问题是设法增加r21，否则不管理论塔板数如何增加，都不能实现理想分离。 反之，如果两个相邻峰的r21足够大，如r212时，即使峰扩展很严重，分离也能轻而易举地实现。 因此，当r21较小时，增大r21是改善分离度的最有效的手段。 思考题：如何提高r21？ 在GC中， r21的大小主要取决于

3、固定相的性质和柱温。,3、理论塔板数n有效对分离度R的影响 n有效增加，R提高，但分析时间延长。 n有效与固定相的性质、柱长及流动相的流速有关。,分离参数选择一般规则： 首先调整容量因子k值至25，复杂混合物为110； 其次确定n有效值，即选择合适的固定相和载气流速； 最后再通过r21调整R。,二、色谱柱参数的选择,1、柱材质及其选择： 常见填充柱材质有：不锈钢、玻璃和聚四氟乙烯。 选择依据：样品性质（化学活性、腐蚀性等）、操作条件（柱温、柱压）； 不锈钢柱：坚固耐用、耐高温、耐压，便于同仪器连接； 但化学性质不够稳定，内表面不够光滑，可能与活泼样品发生作用。 玻璃柱：化学性质稳定，内表面光滑

4、，耐腐蚀，没有催化效应，适用于分析酸类、含卤和腐蚀性化合物； 但易碎，安装和使用时均需小心。 聚四氟乙烯柱：耐腐蚀，易弯成任一形状，结实； 但不耐高温。,2、柱型及其选择： 填充柱有直管、U形管和螺旋管。 短柱一般用U形管；长管一般用螺旋管，但螺管直径一般要比色谱柱内径大1520倍以上，否则影响柱效。 柱效：直管U形管螺旋管 3、柱内径选择： 内径粗，固定相填充不均匀，A项大，峰扩展严重，柱效低；柱内径细，峰尖，柱效高； 但柱内径太细会造成填充困难。 一般填充柱内径为：26mm，大多34mm。,4、柱长选择： 增加柱长对提高分离度有利(分离度R 2正比于柱长L)但组分的保留时间tR,且柱阻力,

5、不便操作。 柱长的选用原则是在能满足分离目的的前提下，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间。 填充色谱柱的柱长通常为13米。 可根据要求的分离度通过计算确定合适的柱长或实验确定。 柱长选择方法：先在一个已知长度L1的柱子上初步实验测得一个R1值，然后根据要求的分离度R2利用下式：,求出L2,5. 固定相的选择 气液色谱，应根据“相似相溶”的原则,分离非极性组分时，通常选用非极性固定相。各组分按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰。, 分离极性组分时，一般选用极性固定液。各组分按极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。,分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物，一般选用极性固定液。此时，非极性组分先

6、出峰，极性的（或易被极化的）组分后出峰。,醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离，通常选择极性或氢键性的固定液。,组成复杂、较难分离的试样，通常使用特殊固定液，或混合固定相。,6. 固定液配比（涂渍量）的选择,配比：固定液在担体上的涂渍量，一般指的是固定液与担体的百分比，配比通常在5%25%之间。 配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。 配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。,固定液选择要考虑担体表面积和样品沸点，一般,低沸点或气体 样品 配比1525 沸点100C-200C 样品 配比 1015 沸点200

7、C-300C样品 配比510 沸点 300C样品 配比 3,7、载体（担体）的选择 1）粒度：粒度dp大 涡流扩散项A大，传质阻力项 Cg也大，柱效低； 粒度dp小 柱内阻力大， tR； 2）筛分范围： 筛分范围窄，载体粒度均匀，容易装填均匀，小，柱效高； 要求担体筛分范围20目。 粒度范围：6080目（0.28-0.18mm）100目,三、操作参数的选择,1. 载气种类的选择 载气种类的选择应考虑三个方面：载气对柱效的影响、检测器要求及载气性质。 载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。载气流速较大时，传质阻力项起主要作用，采用较小摩尔质量的载气（如H2，He），可减小传质阻力，提高

8、柱效。 热导检测器需要使用热导系数较大的氢气有利于提高检测灵敏度。在氢焰检测器中，氮气仍是首选目标。 在载气选择时，还应综合考虑载气的安全性、经济性及来源是否广泛等因素。,2. 载气流速的选择,由图可见存在最佳流速（uopt）。实际流速通常稍大于最佳流速，以缩短分析时间。,3.柱温的确定,首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温度固定液易流失）和最低使用温度（低于此温度固定液以固体形式存在）范围之内。,柱温升高，分离度下降，色谱峰变窄变高。柱温，被测组分的挥发度，即被测组分在气相中的浓度，k，tR，低沸点组份峰易产生重叠。,柱温，分离度，分析时间。对于难分离物质对，降低柱温虽然可在一定

9、程度内使分离得到改善，但是不可能使之完全分离，这是由于两组分的相对保留值增大的同时，两组分的峰宽也在增加，当后者的增加速度大于前者时，两峰的交叠更为严重。,柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。 组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温。,柱温选择一般原则： 1）根据检测器性质选择：色谱柱与检测器处于同一个腔体中时，T，TCD热丝电阻R，检测器灵敏度S ，因此，使用TCD时柱温应低些。 2）根据固定液配比选择： T，有利于传质，固定液配比可大些，反之亦然。 3）根据载气流速选择： T，纵向扩散加剧，应增大载气流速，以抑制纵向扩散。 4）根据样品沸点选择： 样品沸点100C-200C ，柱

10、温取平均沸点温度，150 C ； 样品沸点200C-300C ，柱温取平均沸点温度以下 50C-100C，即约200C ； 样品沸点300C-450C ，柱温取平均沸点温度以下 150C-200C，即约250C ；,程序升温,4.气化温度的选择,色谱仪进样口下端有一气化器，液体试样进样后，在此瞬间气化； 气化温度一般较柱温高3070C 防止气化温度太高造成试样分解。,5.进样方式和进样量的选择 液体试样采用色谱微量进样器进样，规格有1L，5L，10L等。 进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范围之内。进样要求动作快、时间短。 气体试样应采气体进样阀进样。,在气相色谱分析中, 相邻两组分

11、的分离度与下列哪些参数无关? ( ) (1)塔板高度(2)塔板数 (3)固定相量(4)检测器灵敏度,在色谱流出曲线上, 两峰间距离决定于相应两组分在两相间的 ( ) (1)保留值 (2)分配系数 (3)扩散速度 (4)传质速率,在气-液色谱分析中, 正确的说法是 ( ) (1)柱温只影响组分的气化与冷凝; (2)柱温只影响动力学因素 (3)柱温只影响热力学因素; (4)柱温影响动力学因素和热力学因素,在采用低固定液含量柱, 高载气线速下进行快速色谱分析时, 选用哪一种气体作载气，可以改善气相传质阻力？为什么？,一气相色谱柱的操作条件如下： 载气流速 FC (25) 40.0 mL/min 柱温 122 进口压力 pi 143988Pa 出口压力 p0 102658P