【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 離度（ R）公式得： 表示也用 1,21141 ????kknR??????上式稱 色譜分離基本方程式 ，表明 R隨體系的熱力學(xué)性質(zhì)（ α和 k）的改變而變化，也與色譜柱條件（ n）有關(guān)。 72 222/1 ??????????????????YtYtn RR222/1 ?????? ??????????? ???YtYtn RR有效上兩式相除，又 ? ?ktt MR ?? 1有效nkkn ??????? ??2173 2222211611161141??????????????? ???????????????????????RnkkRnkknR有效 （ α－ 1） / α—— 熱力學(xué)因素 n1/2—— 動(dòng)力學(xué)因素 k/(1+k)—— 容量因素 74 例：在一定條件下，兩個(gè)組分的保留時(shí)間分別為 85秒和 100秒，要達(dá)到完全分離，即 R= 。計(jì)算需要多少塊有效塔板。若填充柱的塔板高度為 cm，柱長(zhǎng)是多少？ 解： α = 100 / 85 = n有效 = 16R2 [α / (α 1) ]2 = 16 () 2 = 1547（塊） L有效 = n有效 H有效 = 1547 = 155 cm 即柱長(zhǎng)為 ，兩組分可以得到完全分離。 75 分離度與柱效的關(guān)系 分離度與 n的平方根成正比。 ?一定，增加柱長(zhǎng)可改進(jìn)分離度，但同時(shí)使各組分的保留時(shí)間增長(zhǎng)，延長(zhǎng)分析時(shí)間而使峰擴(kuò)展。 減小柱的 H值是增大分離度的最好方法 。 分離度與容量比的關(guān)系 加大 k值可以增加分離度，但延長(zhǎng)分析時(shí)間。 一般， k＞ 10時(shí)，分離度的提高不明顯，當(dāng) k＜ 2時(shí)，洗脫時(shí)間會(huì)出現(xiàn)極小值。 kknR??????1141??76 在色譜分離中，常通過改變柱溫或流動(dòng)相的組成，將 k控制在 1～ 5（ 1～ 10）之間。 (P19 表 22) 分離度與選擇因子的關(guān)系 ?是柱選擇性的量度， ?越大，柱選擇性越好，分離效果越好。 (P20 表 22) ?的微小增大，都會(huì)使分離度得到較大的改善。 kknRS ??????1141??77 三 、氣相色譜分離操作條件的選擇 （一）載氣及其線速度的選擇 1. 載氣流速的選擇 作圖求出最佳流速 。 實(shí)際流速通常稍大于最佳流速， 以縮短分析時(shí)間 。 可得 Hu關(guān)系曲線，圖中的最低點(diǎn)，塔板高度最?。?H最小 ） ,柱效最高，該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流速即為 最佳流速 u最佳。 uCuBAH ???78 79 BCAHCBuCuBdudH202???????最小最佳80 2. 載氣種類的選擇 ? 載氣種類的選擇應(yīng)考慮三個(gè)方面： 載氣對(duì)柱效的影響、檢測(cè)器要求及載氣性質(zhì) 。 ? 載氣摩爾質(zhì)量大，可抑制試樣的縱向擴(kuò)散，提高柱效。載氣流速較大時(shí)，傳質(zhì)阻力項(xiàng)起主要作用，采用較小摩爾質(zhì)量的載氣（如 H2， He），可減小傳質(zhì)阻力，提高柱效。 ? 熱導(dǎo)檢測(cè)器需要使用熱導(dǎo)系數(shù)較大的氫氣有利于提高檢測(cè)靈敏度。在氫焰檢測(cè)器中，氮?dú)馊允鞘走x目標(biāo)。 ? 在載氣選擇時(shí)，還應(yīng)綜合考慮載氣的安全性、經(jīng)濟(jì)性及來源是否廣泛等因素。 81 （二）柱溫的選擇 ?首先應(yīng)使柱溫控制在 固定液的最高使用溫度 （超過該溫度固定液易流失）和 最低使用溫度 （低于此溫度固定液以固體形式存在）范圍之內(nèi)。 ? 柱溫升高，分離度下降，色譜峰變窄變高。 ?柱溫 ↑，被測(cè)組分的揮發(fā)度 ↑，即被測(cè)組分在氣相中的濃度 ↑， K↓， tR↓，低沸點(diǎn)組份峰易產(chǎn)生重疊。 82 ?柱溫 ↓，分離度 ↑，分析時(shí)間 ↑。對(duì)于難分離物質(zhì)對(duì)，降低柱溫雖然可在一定程度內(nèi)使分離得到改善，但是不可能使之完全分離，這是由于兩組分的相對(duì)保留值增大的同時(shí)，兩組分的峰寬也在增加，當(dāng)后者的增加速度大于前者時(shí)，兩峰的交疊更為嚴(yán)重。 ? 柱溫一般選擇在接近或略低于 組分平均沸點(diǎn) 時(shí)的溫度。 ? 組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。 83 程序升溫：柱溫按預(yù)定的加熱速度，隨時(shí)間作線性或非線性的增加。 氣化溫度的選擇： ? 色譜儀進(jìn)樣口下端有一氣化室，液體試樣進(jìn)樣后，在此瞬間氣化； ? 氣化溫度一般較柱溫高 30℃ ～ 70℃ ； ? 防止氣化溫度太高造成試樣分解。 84 85 （三）柱長(zhǎng)和柱內(nèi)徑的選擇 ? 增加柱長(zhǎng)對(duì)提高分離度有利（分離度 R正比于柱長(zhǎng)L2），但組分的保留時(shí)間 tR ↑ ，且柱阻力 ↑，不便操作。 ? 柱長(zhǎng)的選用原則是在 能滿足分離目的的前提下，盡可能選用較短的柱 ，有利于縮短分析時(shí)間。 ? 填充色譜柱的柱長(zhǎng)通常為 2～ 6米，內(nèi)徑 3～ 6mm。 86 （四） 固定相的選擇 選擇原則 氣－液色譜，應(yīng)根據(jù)“ 相似相溶 ”的原則 ① 分離非極性組分時(shí)，通常選用非極性固定相 。各組分按沸點(diǎn)順序出峰，低沸點(diǎn)組分先出峰。 ② 分離極性組分時(shí)，一般選用極性固定液 。各組分按極性大小順序流出色譜柱，極性小的先出峰。 87 ③ 分離非極性和極性的（或易被極化的）混合物，一般選用極性固定液。此時(shí)，非極性組分先出峰，極性的（或易被極化的）組分后出峰。 ④醇、胺、水等強(qiáng)極性和能形成氫鍵的化合物的分離，通常選擇極性或氫鍵性的固定液。 ⑤組成復(fù)雜、較難分離的試樣，通常使用特殊固定液，或混合固定相。 88 固定液配比（涂漬量）的選擇 配比 ：固定液在擔(dān)體上的涂漬量，一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比，配比通常在 5%～ 25%之間。 配比越低，擔(dān)體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。 配比較低時(shí)，固定相的負(fù)載量低，允許的進(jìn)樣量較小。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。 89 （五）進(jìn)樣方式和進(jìn)樣量的選擇 ? 液體試樣采用色譜微量進(jìn)樣器進(jìn)樣，規(guī)格有1μL， 5μL， 10μL等。 ? 進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測(cè)器線性檢測(cè)范圍之內(nèi)。進(jìn)樣要求動(dòng)作快、時(shí)間短。 ? 氣體試樣應(yīng)采氣體進(jìn)樣閥進(jìn)樣。 90 第四節(jié) 氣相色譜固定相及其選擇 一、氣固色譜固定相 1．固定相種類： （ 1） 活性炭 ：有較大的比表面積，吸附性較強(qiáng)。 （ 2） 活性氧化鋁 ：有較大的極性。適用于常溫下O N CO、 CH C2H C2H4等氣體的相互分離。 CO2能被活性氧化鋁強(qiáng)烈吸附而不能用這種固定相進(jìn)行分析。 （ 3） 硅膠 ：與活性氧化鋁大致相同的分離性能，除能分析上述物質(zhì)外，還能分析 CO N2O、 NO、NO2等，且能夠分離臭氧。 91 （ 4） 分子篩 ： 堿及堿土金屬的硅鋁酸鹽（沸石），多孔性。如3A、 4A、 5A、 10X及 13X分子篩等（孔徑：埃）。常用 5A和 13X（常溫下分離 O2與 N2）。除了廣泛用于H O N CH CO等的分離外，還能夠測(cè)定 He、 Ne、 Ar、 NO、 N2O等。 （ 5） 高分子多孔微球（ GDX系列） ： 新型的有機(jī)合成固定相（苯乙烯與二乙烯苯共聚）。 型號(hào)： GDX0 0 03等。適用于水、氣體及低級(jí)醇的分析。 92 ： （ 1）性能與制備和活化條件有很大關(guān)系； （ 2）同一種固定相，不同廠家或不同活化條件， 分離效果差異較大； （ 3）種類有限，能分離的對(duì)象不多； （ 4）使用方便。 93 二、氣液色譜固定相 氣液色譜固定相 [固定液 +擔(dān)體（支持體） ] ： ? 固定液在常溫下不一定為液體，但在使用溫度下一定呈液體狀態(tài) ? 固定液的種類繁多 ,選擇余地大 ,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大 擔(dān)體 化學(xué)惰性的多孔性固體顆粒，具有較大的比表面積 可以作為擔(dān)體使用的物質(zhì)應(yīng)滿足以下條件： 94 擔(dān)體物質(zhì)滿足條件： ?比表面積大，孔徑分布均勻； ?化學(xué)惰性，表面無吸附性或吸附性很弱，與被分離組份不起反應(yīng) ?具有較高的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，不易破碎； ?顆粒大小均勻、適度。一般常用 60~80目、80~100目。 95 擔(dān)體（硅藻土） 紅色擔(dān)體 ： 孔徑較小，表孔密集，比表面積較大，機(jī)械強(qiáng)度好。適宜分離非極性或弱極性組分的試樣。 缺點(diǎn)是表面存有活性吸附中心點(diǎn)。 白色擔(dān)體 ： 煅燒前原料中加入了少量助溶劑（碳酸鈉）。顆 粒疏松，孔徑較大。表面積較小，機(jī)械強(qiáng)度較差。但吸附性顯著減小，適宜分離極性組分的試樣。 96 表 填充柱氣液色譜擔(dān)體一覽表 種類 擔(dān)體名稱 特點(diǎn)及用途 生產(chǎn)廠家紅色硅藻土擔(dān)體201 紅色擔(dān)體301 釉化紅色擔(dān)體6201 紅色擔(dān)體適用于涂漬非極性固定液分析非極性物質(zhì)由 201 釉化而成，性能介于紅色與白色硅藻土擔(dān)體之間，適用于分析中等極性物質(zhì)上海試劑廠大連催化劑廠硅藻土類白色硅藻土擔(dān)體101 白色擔(dān)體101 酸洗101 硅烷化白色擔(dān)體102 白色擔(dān)體適用于涂漬極性固定液分析極性物質(zhì)催化吸附性小，減小色譜峰拖尾上海試劑廠非硅藻土類高分子微球玻璃微球氟擔(dān)體由苯乙烯和二乙烯苯共聚而成經(jīng)酸堿處理，比表面積 0. 02 m2 / g , 可在較高溫度下使用，適宜分析高沸點(diǎn)物質(zhì)。由四氟乙烯聚合而成，比表面積 10. 5 m2 /g適宜分析強(qiáng)極性物質(zhì)和腐蝕性物質(zhì)上海試劑廠97 固定液 固定液：高沸點(diǎn)難揮發(fā)的有機(jī)化合物，種類繁多。 （ 1） 對(duì)固定液的要求 應(yīng)對(duì)被分離試樣中的各組分具有不同的溶解能力，較好的熱穩(wěn)定性，并且不與被分離組分發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。 （ 2） 選擇的基本原則 “ 相似相溶 ”，選擇與試樣性質(zhì)相近的固定相。 98 （ 3） 固定液分類方法 如按化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性、應(yīng)用等的分類方法。在各種色譜手冊(cè)中，一般將固定液按有機(jī)化合物的分類方法分為：脂肪烴、芳烴、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等， （ 4） 最高最低使用溫度 。高于最高使用溫度易分解，溫度低呈固體； （ 5） 混合固定相 ：對(duì)于復(fù)雜的難分離組分通常采用特殊固定液或?qū)煞N甚至兩種以上配合使用； （ 6） 固定液的相對(duì)極性 ：規(guī)定：角鯊?fù)椋ó惾椋┑南鄬?duì)極性為零， β， β’— 氧二丙睛的相對(duì)極性為 100， 99 麥?zhǔn)铣?shù)： x’、 y’、 z’、 u’、 s’表示，分別代表了極性分子間存在著的靜電力（偶極定向力）；極性與非極性分子間存在著的誘導(dǎo)力；非極性分子間的色散力；氫鍵等。也可以用五