色譜技術(shù)及相關(guān)設(shè)備講義(編輯修改稿)
2025-05-27 08:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 分配行為，同時引入理論塔板數(shù)作為衡量柱效率的指標。 該理論假定： （ i） 在柱內(nèi)一小段長度 H內(nèi) ， 組分可以在兩相間迅速達到平衡 。 這一小段柱長稱為理論塔板高度 H。 （ ii） 以氣相色譜為例 ， 載氣進入色譜柱不是連續(xù)進行的 ， 而是脈動式 ， 每次進氣為一個塔板體積（ ΔV m） 。 （ iii） 所有組分開始時存在于第 0號塔板上 ， 而且試樣沿軸 （ 縱 ） 向擴散可忽略 。 （ iv） 分配系數(shù)在所有塔板上是常數(shù) ， 與組分在某一塔板上的量無關(guān) 。 為簡單起見，設(shè)色譜往由 5塊塔板（ n＝ 5， n為柱子的塔板數(shù)）組成，并以 r表示塔板編號， r=1， 2… ， n－ l；某組分的分配比 k=1. 根據(jù)上述假定 ， 在色譜分離過程中 ， 該組分的分布可計算如下： 開始時，若有單位質(zhì)量，即 m=1（例 1mg或 1μg ）的該組分加到第 0號塔板上，分配平衡后，由于 k=1，即 ms=mm故 mm=ms=。當一個板體積（ lΔV ）的載氣以脈動形式進入 0號板時，就將氣相中含有 nm部分組分的載氣頂?shù)?1號板上，此時 0號板液相（或固相）中ms部分組分及 1號板氣相中的 mm部分組分，將各自在兩相間重新分配。故 0號板上所含組分總量為 0． 5，其中氣液（或氣固）兩相各為 0． 25而 1號板上所含總量同樣為 0． 5．氣液（或氣固）相亦各為 0． 25。以后每當一個新的板體積載氣以脈動式進入色譜柱時，上述過程就重復(fù)一次 (見下表 )。 1 塔板理論－ 柱分離效能指標 * k=1 塔板號 載氣塔板體積數(shù) 0 1 2 3 4 柱出口 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 按上述分配過程，對于 n=5， k=1， m=1的體系，隨著脈動進入柱中板體積載氣的增加，組分分布在柱內(nèi)任一板上的總量（氣液兩相中的總質(zhì)量）見表： 42 由塔板理論可建流出曲線方程： m為組分質(zhì)量， Vr為保留體積， n為理論塔板數(shù)。當 V=Vr 時，C值最大，即 ])1(2e x p[22rr VVnVmnC ??????rVmnC????2m a x222/1 ????????????????WtWtn rrnLH ? 理論塔板數(shù) 理 論 塔 板 高 度 色譜柱長度 柱效能指標 當色譜柱長度一定時 ， 塔板數(shù) n 越大(塔板高度 H 越小 )， 被測組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多 ， 柱效能越高 ， 所得色譜峰越窄 。 由流出曲線方程可推出： 從上兩式可以看出 ， 色譜峰 W越小 ， n就越大 ， 而 H就越小 ， 柱效能越高 。 因此 ，n和 H是描述柱效能的指標 。 通常填充色譜柱的 n＞ 103， H＜ 1mm。而毛細管柱 n=105106， H＜ 由于死時 t0包括在 tr中 ,而實際的 t0不參與柱內(nèi)分配 ,所計算的 n值盡大 ,H很小 ,但與實際柱效能相差甚遠 .所以 ,提出把t0扣除 ,采用 有效理論塔板數(shù) neff和有效塔板高 Heff評價柱效能。 222/139。1639。 ????????????????WtWtn rre f fe f fe f f nLH ?? 不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同 ， 用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標時 ， 應(yīng)指明測定物質(zhì) 。 有效塔板數(shù) 有效板高 由分離度和塔板理論推出基本色譜分離方程式 )(212112WWttR rr???對于難分離相鄰兩組分： W1≈W2≈W WttWttR rrrr 39。39。 1212 ????22 39。162 ???????Wtn re f f反映柱效，則有若以組分222122211639。39。39。16????????????????????RtttRnrrre f fRttW rr 39。39。 12 ??2222022222139。39。39。?????????????????????????????kktttttnnrrrre f f??????????????? ???114 22kknR???? 14???e f fnR分離度與 k、 n及 的關(guān)系 ? k從 1增加到 3， R增加到原來的 (k: 27) ?? n增加到原來的 3倍 ， R增加到原來的 ? 從 ， 增加約 9％， R增 加到原來的 9倍 ?結(jié)論 選擇合適的固定相 (流動相 )以增加 是改善分離度最有效的方法 ?1) 各組分的分配系數(shù)必須不同。這一條件通過選擇合適的固定相來實現(xiàn)。 2) 區(qū)域擴寬的速度應(yīng)小于區(qū)域分離的速度，即色譜柱的柱效要高。 3) 在保證快速分離的前提條件下，色譜柱應(yīng)足夠長。 使試樣中的不同組分分離需要滿足的條件 雙 K與 “ 五保 ” ，塔板n/H。 α ＝ 1，沒有戲！ R≥, 全分離。 塔板理論用熱力學(xué)觀點形象地描述了溶質(zhì)在色譜柱中的分配平衡和分離過程，導(dǎo)出流出曲線的數(shù)學(xué)模型，并成功地解釋了流出曲線的形狀及濃度極大值的位置，還提出了計算和評價柱效的參數(shù)。但由于它的某些基本假設(shè)并不完全符合柱內(nèi)實際發(fā)生的分離過程，例如，縱向擴能解釋造成譜帶擴張的原因和影響板高的各種因素，也不能說明為什么在不同流速下可以測得不同的理論塔板數(shù)，這就限制了它的應(yīng)用。 2 速率理論－ 影響柱效的因素 CuuBAH ??? 流動相 線速度 范弟姆特方程 1) 渦流擴散項 A pdA ?2?固定相顆粒越小 ， 填充的越均勻 A越小 ， H越小 ， 柱效越高 ， 色譜峰越窄 。 2) 分子擴散項 B/u(縱向擴散項 ) gDB ?2?流動相 柱內(nèi)譜帶構(gòu)型 相應(yīng)的響應(yīng)信號 產(chǎn)生原因： 濃度梯度 影響因素： 流動相流速； 氣體擴散系數(shù) )1(載氣MD g ?3) 傳質(zhì)阻力項 Cu uCuCCu lg ??gpg DdkkC222)1(????氣相傳質(zhì)阻力 固定相顆粒越小 ， 載氣分子量越小 氣相傳質(zhì)阻力越小 lfl DdkkC22)1(32?????液相傳質(zhì)阻力 固定液粘度及液膜厚度越小 液相傳質(zhì)阻力越小 4) 流動相線速度對板高的影響 CuuBAH ???例 1：已知一色譜柱在某溫度下的速率方程的
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