第二章色谱法的原理.ppt.ppt

8、色谱柱的柱效 常以理论塔板数(n)或理论塔板高度(H)表示 1）理论塔板数的计算(单位: /m) 2）理论塔板高度 H=L/n L: 色谱柱长 理论塔板高度的常用单位：微米 3）有效理论塔板数(neff)和板高(Heff) 消除了死体积的影响，表示色谱柱的实际柱效 Heff = L/neff 9、分离度、柱效、容量因子间的关系 P24-25 令Wb(2)=Wb(1)=Wb（相邻两峰的峰底宽近似相等），引入相对保留值a和有效塔板数，可导出下式： 计算题1： 已知物质A和B在一根30.0 cm长的柱上的保留时间分别为16.40和17.63 min，峰宽分别为1.11和1.21 min。不被保留组分通过该柱的时间为1.30 min。 计算： 　　(1) 柱的分离度； 　　(2) 柱的平均塔板数； 　　(3) 塔板高度； 　　(4) 达到1.5分离度所需的柱长度。 解： (1) R=2(17.63-16.40)/(1.11+1.21)=1.06 (2) nA=16(16.40/1.11)2=3493 nB=16(17.63/1.21)2=3397 故 n(平均) = (3493+3397)/2=3445 (3) H=L/n=30.0/3445=8.7×10-3cm (4)因k和a不随n和L而变化，所以： （注：1、2分别指原柱和增长后的柱） 代入数据得 n2=6.9×103 所以L=n2×H=6.9×103×8.7×10-3 = 60 cm 计算题2： 在一定条件下，两个组分的调整保留时间分别为85秒和100秒，要达到基线分离，即R=1.5。计算需要多少块有效塔板。若填充柱的有效塔板高度为0.1 cm，柱长是多少？ 解：a2,1= 100 / 85 = 1.18 n有效 = 16R2 [a2,1 / (a2,1 -1) ]2 = 16×1.52 ×(1.18/0.18 ) 2 = 1547（块） L有效 = n有效·H有效 = 1547×0.1 = 155 cm 即柱长为1.55米时，两组分可以得到完全分离。 第三节 色谱的速率理论 一、气相色谱速率理论 1、色谱塔板理论 是理想状态 建立在6个假设上 实际色谱过程中以下2条假设不能成立： (1) 平衡难以瞬时完成。 (2) 溶质在流动相中存在纵向扩散。 色谱过程平衡要想完全就需要流动相流速慢 减小纵向扩散需要流动相流速快，与上面相互矛盾，就会出现一个最佳的流速（柱效最高）。 传质控制 扩散控制 二、范第姆特Van Deemter方程 1、理论板高和载气流速相关的方程 H=A+B/u+Cu 涡流扩散项 A=2λdp 纵向扩散项 B=2rDG 传质阻力项 C 载气流速 u 根据修正的范第姆特方程，各个参数对于柱效的影响规律归纳于表2-5中（p32） （1）色谱柱中的涡流扩散 涡流扩散项 A=2λdp 粒度适中，粒度分布窄，填充又均匀λ值就小，dp 载体颗粒的平均直径，两者存在一个相互制约的关系。 分析柱颗粒度大小是主要矛盾，制备柱均匀性是主要矛盾。 涡流扩散影响分离度和柱效 （2）纵向扩散 被分析物从高浓度处向低浓度处扩散，就是分子扩散或纵向扩散，导致色谱峰加宽 无纵向扩散(理想) 有纵向扩散(实际) 纵向扩散影响分离度和柱效 要使纵向扩散项减小，应该使用扩散系数小的重载气，但是轻载气有利于提高热导检测器的灵敏度，并可以减小在气相中的传质阻力，反而有利于提高柱效。因此它是一项相互矛盾的参数。 （3）传质阻力项 Cu=(Cg+ CL)u 气相色谱中 传质过程分为：气相传质过程 液相传质过程 传质阻力系数C，等于气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数CL之和。 ? ① 纵向扩散是造成谱带展宽的重要原因，必须予以考虑； ② 传质阻力是造成谱带展宽的主要原因，它使平衡成为不可能； ③ 填充柱中有涡流扩散的影响。 范第姆特Van Deemter方程 H=A+B/u+Cu 2、气相色谱载气流速对塔板高度的影响 在Van Deemter方程中H-u作图 最佳流速 二、高效液相色谱速率理论 填充色谱柱的填料粒径比较大，固定相液膜厚度也很小，简化公式：H = Au0.33 + Cu。 色谱柱填充不好导致涡流扩散项