1、色谱分析法色谱分析法色谱分析法基本原理色谱分析法基本原理平衡理论平衡理论塔板理论塔板理论速率理论速率理论分离度分离度243 13 3v混合物中各组分能否被保留或直接流出，以及各组分流出峰混合物中各组分能否被保留或直接流出，以及各组分流出峰之间距离的大小与它们在两相中的分配系数有关。之间距离的大小与它们在两相中的分配系数有关。v分配系数与组分、固定相和流动相三者的分子结构、性质直分配系数与组分、固定相和流动相三者的分子结构、性质直接相关接相关v分配过程的热力学分配过程的热力学-分配系数分配系数-选择性和色谱定性选择性和色谱定性v峰宽峰宽v峰的形状和面积峰的形状和面积-色谱定量色谱定量v色谱峰的峰
2、形和区域宽度与组分在固定相和流动相中的扩散、色谱峰的峰形和区域宽度与组分在固定相和流动相中的扩散、运输速率、柱外效应等有关。运输速率、柱外效应等有关。v色谱过程的动力学色谱过程的动力学-色谱方法的选择和峰形预测色谱方法的选择和峰形预测一、平衡理论一、平衡理论v分配系数分配系数v分配比分配比v分配等温线分配等温线v影响色谱峰峰形的因素影响色谱峰峰形的因素v分配分配 假设极小一段的色谱柱，在一定温度、压力下，假设极小一段的色谱柱，在一定温度、压力下，在该一小段柱内发生的溶解在该一小段柱内发生的溶解-挥发或吸附挥发或吸附-解吸得过解吸得过程称为分配过程。程称为分配过程。1、分配系数、分配系数(K)
3、v在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值达平衡时的浓度之比值。v分配系数分配系数K小的组分先出柱，小的组分先出柱，K大的后出柱大的后出柱vK与温度有关，与两相体积、柱管特性和所用仪器无关。与温度有关，与两相体积、柱管特性和所用仪器无关。v固定相不变的情况下，固定相不变的情况下，K与温度呈反比。一定温度下，组与温度呈反比。一定温度下，组分的分配系数分的分配系数 K 越大，出峰越慢。越大，出峰越慢。smccK 溶质在固定相中的浓度溶质在流动相中的浓度lnK=r GmRTc分配系数分配系数(K) v每个组分在各种固定相上的
4、分配系数每个组分在各种固定相上的分配系数K不同；选择适宜不同；选择适宜的固定相可改善分离效果。的固定相可改善分离效果。v气相色谱中，柱温是一个很重要的操作参数，对分离度气相色谱中，柱温是一个很重要的操作参数，对分离度影响大影响大v液相色谱中，温度对分离度的影响小液相色谱中，温度对分离度的影响小v在一定温度和压力下，组分在两相间分配达到平在一定温度和压力下，组分在两相间分配达到平衡时，在固定相和流动相中的质量比，称为分配衡时，在固定相和流动相中的质量比，称为分配比。比。v它反映了组分在柱中的迁移速率。又称保留因子。它反映了组分在柱中的迁移速率。又称保留因子。也叫容量因子或容量比。也叫容量因子或容
5、量比。2、分配比、分配比(k) smmmssmmc Vkc V组分在固定相中的质量组分在流动相中的质量v = Vm/Vs, 称为称为相比率相比率，是反映色谱柱柱型特点的参，是反映色谱柱柱型特点的参数。对填充柱，数。对填充柱， = 635；对毛细管柱，；对毛细管柱， = 60600。vK只决定于组分和两相性质，与体积无关。只决定于组分和两相性质，与体积无关。 k不仅与组不仅与组分和两相性质有关，与相比有关，即与固定相的量有分和两相性质有关，与相比有关，即与固定相的量有关。关。K 与与 k 的关系：的关系：/sssmmmmscmVVKkkcmVVvK是浓度比只决定于组分、流动相、固定相性质及温度，
6、与是浓度比只决定于组分、流动相、固定相性质及温度，与Vs和和Vm无关。无关。vK是在两相中的分配总量比（质量比）不仅与组分和两相性是在两相中的分配总量比（质量比）不仅与组分和两相性质质及温度及温度有关，与相比有关，即与有关，与相比有关，即与Vs和和Vm有关。有关。v对于给定色谱，分离度由两相中样品的相对量决定，对于给定色谱，分离度由两相中样品的相对量决定，k为衡为衡量保留能力的重要参数量保留能力的重要参数K 与与 k 的关系：的关系：分配比分配比 k 的求算：的求算：k也等于组分的校正保留时间与死时间的比值也等于组分的校正保留时间与死时间的比值0Rtktvk可通过实验测得。可通过实验测得。vk
7、可表示出组分在柱中停留时间的长短。可表示出组分在柱中停留时间的长短。k越大，保留时间也越大，保留时间也就越长。就越长。选择因子选择因子 ：( )( )rBBrAAt BkKtAkKvA为先流出的组分，为先流出的组分，B 为后流出的组分。为后流出的组分。vK 或或 k 反映的是某一组分在两相间的分配；而反映的是某一组分在两相间的分配；而选择因子选择因子 是反映两组分间的分离情况。是反映两组分间的分离情况。v两组分两组分 K 或或 k 相差越大时，相差越大时， 越大，分离得越好。越大，分离得越好。分配等温线v描述柱内气液平衡状态下，组分分子在两相中分配的行为v影响峰形的因素是分配等温线的非线性v凹
8、形-拖尾v凸形-前沿 二、塔板理论二、塔板理论v塔板理论是描述色谱柱中组分在两相间的分配状况及评价色塔板理论是描述色谱柱中组分在两相间的分配状况及评价色谱柱的分离效能的一种半经验式的理论。谱柱的分离效能的一种半经验式的理论。v塔板理论将一根色谱柱当作一个由许多塔板组成的精馏塔，塔板理论将一根色谱柱当作一个由许多塔板组成的精馏塔，即将连续的色谱过程看作是许多小段平衡过程的重复。即将连续的色谱过程看作是许多小段平衡过程的重复。v塔板的概念是从精馏中借用的，成功地解释了塔板的概念是从精馏中借用的，成功地解释了塔板理论假定：塔板理论假定：v1）每个塔板由气相和固定相组成。）每个塔板由气相和固定相组成。
9、v2）组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平衡，达一次平衡所需柱长）组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平衡，达一次平衡所需柱长为为；v3）塔板之间相互连接但彼此独立，不相互作用；）塔板之间相互连接但彼此独立，不相互作用；v4）塔板之间无分子扩散；）塔板之间无分子扩散；v5）组分在所有塔板上的分配系数相同；）组分在所有塔板上的分配系数相同；v6）流动相以不连续方式加入，即以一个一个的塔板体积加入）流动相以不连续方式加入，即以一个一个的塔板体积加入(脉冲式脉冲式)。(一）、塔板理论概念一）、塔板理论概念v 塔板理论塔板理论是把色谱柱假想为一个精馏塔，塔内存在许是把色谱柱假想为一个精馏塔，塔内存在许多
10、塔板，组分在每个塔板的气相和液相间进行分配，达成一多塔板，组分在每个塔板的气相和液相间进行分配，达成一次分配平衡。次分配平衡。v随着流动相按一个塔板、一个塔板的方式向前移动。经过多随着流动相按一个塔板、一个塔板的方式向前移动。经过多次分配平衡后，分配系数小的组分，先离开蒸馏塔（色谱次分配平衡后，分配系数小的组分，先离开蒸馏塔（色谱柱），分配系数大的组分后离开蒸馏塔（色谱柱），从而使柱），分配系数大的组分后离开蒸馏塔（色谱柱），从而使分配系数不同的组分彼此得到分离。分配系数不同的组分彼此得到分离。 v设色谱柱由设色谱柱由5块塔板（块塔板（n=5，n为柱子的塔板数）组成为柱子的塔板数）组成v并以并
11、以 r 表示塔板编号表示塔板编号vr = 0，1，2，3，4，5；某组分的分配比；某组分的分配比 k=1。v根据上述假定在色谱分离过程中。该组分的分布可计算如根据上述假定在色谱分离过程中。该组分的分布可计算如下下 板号板号r 载气体积载气体积0123进进样样mM0.5mS0.5VmM0.250.25mS0.250.252VmM0.1250.125+0.1250.125mS0.1250.125+0.1250.1253VmM0.0630.063+0.1250.063+0.1250.063mS0.0630.063+0.1250.063+0.1250.063v按上述分配过程，对于按上述分配过程，对于n
12、=5，k=1，m=1的体系，随着的体系，随着进入柱中板体积载气的增加，组分分布在柱内任一板进入柱中板体积载气的增加，组分分布在柱内任一板上的总量（气相和液相的总质量）见下表上的总量（气相和液相的总质量）见下表60.0160.0950.2350.3130.2350.07970.0080.0560.1160.2740.2740.11880.0040.0320.0860.1960.2740.13390.0020.0180.0590.1410.2360.138100.0010.0100.0380.1000.1890.118 n r01234出口出口1100.0050.0240.0690.1450.09
13、51200.0020.0160.0460.1070.0731300.0010.0080.0300.0760.05414000.0040.0190.0530.03815000.0020.0120.0360.02816000.0010.0080.0240.018 r n01234出口出口010000010.50.5000020.250.50.2500030.1250.3750.3750.1250040.0630.250.3750.250.063050.0320.1570.3130.3130.1570.032v由表中可见，当由表中可见，当n=5时，即时，即5个塔板体积的流动相进入柱中个塔板体积的流动
14、相进入柱中时，组分就开始从柱口流出。并且呈现先小后大的情况。时，组分就开始从柱口流出。并且呈现先小后大的情况。v以上是当塔板数为以上是当塔板数为5时的情况，出现的峰形不对称时的情况，出现的峰形不对称 ，这是由，这是由于塔板数太少的原因。于塔板数太少的原因。v当塔板数大于当塔板数大于100时，峰形就是对称的。时，峰形就是对称的。v在实际色谱柱中，在实际色谱柱中，n值很大（气相色谱约为值很大（气相色谱约为103 106 ）。所）。所以色谱峰一般为正态分布。以色谱峰一般为正态分布。（二）柱效能指标（二）柱效能指标v对于一个色谱柱来说，其分离能力（柱效能）的大小主要与对于一个色谱柱来说，其分离能力（柱
15、效能）的大小主要与塔板的数目有关，塔板数越多，柱效能越高。塔板的数目有关，塔板数越多，柱效能越高。 v理论塔板数理论塔板数v有效塔板数有效塔板数1.理论塔板数理论塔板数vtR为某组分的保留时间；为某组分的保留时间； W1/2为某组分色谱峰的半为某组分色谱峰的半宽度；宽度；W为色谱峰的峰宽。为色谱峰的峰宽。v柱子的理论塔板数与峰宽和保留时间有关。保留时柱子的理论塔板数与峰宽和保留时间有关。保留时间越大，峰越窄，理论塔板数就越多。柱效能也就间越大，峰越窄，理论塔板数就越多。柱效能也就越高。越高。221/ 25.54()16()RRttnwwv对于一个柱长固定为对于一个柱长固定为L的柱子，其理论塔板
16、高度的柱子，其理论塔板高度H为为v理论塔板高度理论塔板高度，即组分在柱内每达成一次分配平衡即组分在柱内每达成一次分配平衡所需要的柱长叫理论塔板高度所需要的柱长叫理论塔板高度。vH越小，表示柱效能越高。越小，表示柱效能越高。LHnv在以上计算理论塔板数的式子中使用的是保留时间，它包在以上计算理论塔板数的式子中使用的是保留时间，它包括了死时间，括了死时间，它与组分在柱内的分配无关，因此不能真正它与组分在柱内的分配无关，因此不能真正反映色谱柱的柱效反映色谱柱的柱效。2.有效塔板数有效塔板数(neff)221/25.54()16()RRttnwwHeff=L/neffv当色谱柱长度一定时，塔板数当色谱
17、柱长度一定时，塔板数 n, 塔板高度塔板高度 H, , 被测组分被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。v不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。v柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数系数 K 相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离
18、。v塔板理论无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。塔板理论无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。 三、速率理论三、速率理论v(一一)Van Deemter 方程式方程式 塔板理论是一个半经验性的理论。它定性的给出了板高的概塔板理论是一个半经验性的理论。它定性的给出了板高的概念，但不能指出影响板高的因素。速率理论就是在塔板理论的基念，但不能指出影响板高的因素。速率理论就是在塔板理论的基础上，给出了影响塔板高度的因素：础上，给出了影响塔板高度的因素：BHACuuBHACuu u 为流动相线速度；为流动相线速度； A，B，C为常数，其中为常数，其中 A分别表示涡流扩散系数；分别表示涡流扩散系数；
19、 B分子扩散系数；分子扩散系数； C传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系数）。数）。 该式从动力学角度很好地解释了影响板高（柱效）该式从动力学角度很好地解释了影响板高（柱效）的各种因素。任何减少方程右边三项数值的方法，都的各种因素。任何减少方程右边三项数值的方法，都可降低可降低H，从而提高柱效。，从而提高柱效。v由于填充柱固定相颗粒装填不均由于填充柱固定相颗粒装填不均匀，颗粒直径大小不一，流动相匀，颗粒直径大小不一，流动相在柱中向前移动时就会有不同的在柱中向前移动时就会有不同的路径，从而使组分在迁移过程中路径，从而使组分在迁移过程中随流动相不断改变方向，
20、形成紊随流动相不断改变方向，形成紊乱的乱的“涡流涡流”。v同一组分运行路线长短不同同一组分运行路线长短不同v流出时间不同流出时间不同v峰形展宽峰形展宽1.涡流扩散项涡流扩散项 (A)v展宽程度以展宽程度以A表示：表示：A=2 dpv固定相颗粒的几何形状和填充均匀性固定相颗粒的几何形状和填充均匀性vdp填充物平均直径；填充物平均直径； 填充不规则因子填充不规则因子v使用细粒的固定相并填充均匀可减小使用细粒的固定相并填充均匀可减小A，提高柱效。对于空，提高柱效。对于空心毛细管柱，无涡流扩散，即心毛细管柱，无涡流扩散，即A=0。v纵向分子扩散是由于浓度梯度引起的。纵向分子扩散是由于浓度梯度引起的。v
21、样品被注入色谱柱时，它呈样品被注入色谱柱时，它呈“塞子塞子”状分布。随着流动相的状分布。随着流动相的推进，推进， “塞子塞子”因浓度梯度而向前后自发地扩散，使谱峰因浓度梯度而向前后自发地扩散，使谱峰展宽。展宽。vB=2 Dv 称为弯曲因子，它表示固定相几何形状对自由分子扩散称为弯曲因子，它表示固定相几何形状对自由分子扩散的阻碍情况；的阻碍情况；硅藻土载体 0.5-0.7毛细管 =12.分子扩散项分子扩散项 (B)vD组分在流动相中的扩散系数。组分在流动相中的扩散系数。Dg或或Dm表示；表示；v气相色谱气相色谱分子量大的组分，分子量大的组分，Dg小小Dg 随柱温升高而增加，随柱压降低而减小随柱温
22、升高而增加，随柱压降低而减小流动相分子量大，流动相分子量大，Dg 小，小，u 增加，组分停留时间短，纵向扩散小增加，组分停留时间短，纵向扩散小v液相色谱液相色谱Dm 较小，较小，B 项可忽略项可忽略B=2 Dv因传质阻力的存在，使分配不能因传质阻力的存在，使分配不能“瞬间瞬间”达至平衡，因此达至平衡，因此产生峰形展宽。气相色谱以气体为流动相，液相色谱以液产生峰形展宽。气相色谱以气体为流动相，液相色谱以液体为流动相，二者传质过程不完全相同。体为流动相，二者传质过程不完全相同。v1）气液色谱：传质阻力项）气液色谱：传质阻力项C包括气相传质阻力系数包括气相传质阻力系数Cg和液和液相传质阻力系数相传质
23、阻力系数Cl。3.传质阻力相传质阻力相(C)222220.012 (1)3(1)pfglglddkkCCCkDkD流动相流动相固液界面固液界面固定液固定液组分分子组分分子ClCgv减小填充减小填充颗粒直径颗粒直径dp；v采用分子量小的流动相，增加采用分子量小的流动相，增加Dg，降低，降低C(快速分析快速分析)v减小减小液膜厚度液膜厚度df，Cl下降。下降。但此时但此时k又减小。因此，当又减小。因此，当保持固定液含量不变时，可通过增加固定液载体的比保持固定液含量不变时，可通过增加固定液载体的比表面来降低表面来降低df。但比表面过大又会因吸附过强使峰拖。但比表面过大又会因吸附过强使峰拖尾。尾。v增
24、加柱温，可增加增加柱温，可增加Dl，但，但k值也减小，为保持合适值也减小，为保持合适Cl值，值，应控制柱温。应控制柱温。222220.012 (1)3(1)pfglglddkkCCCkDkDv2）液液色谱：传质阻力项液液色谱：传质阻力项C 包括流动相传质阻力系包括流动相传质阻力系数数Cm 和固定相传质阻力系数和固定相传质阻力系数 Cs。22m()msmpsfsmsddCCCDD smv流动相传质阻力包括两方面：流动相中的传质阻力流动相传质阻力包括两方面：流动相中的传质阻力Cm、滞留的流动、滞留的流动相传质阻力相传质阻力Cs。分别与填充物大小。分别与填充物大小dp、扩散系数、扩散系数(Dm)、微
25、孔大小及、微孔大小及其数量等有关。其数量等有关。v降低流动相传质阻力的方法有：细颗粒固定相、增加组分在固定相降低流动相传质阻力的方法有：细颗粒固定相、增加组分在固定相和流动相中的扩散系数和流动相中的扩散系数D、适当降低线速度、短柱。、适当降低线速度、短柱。v固定相传质阻力与液膜厚度固定相传质阻力与液膜厚度df、保留因子、保留因子 k 和扩散系数和扩散系数Ds等有关。等有关。v降低固定相传质阻力的方法有：与气液色谱中液相传质阻力的表述降低固定相传质阻力的方法有：与气液色谱中液相传质阻力的表述相同。相同。22m()msmpsfsmsddCCCDD4.流速流速uvH = A + B/u + Cuv当
26、当u一定时，仅在一定时，仅在A、B、C 较小时，较小时，H 较小，柱效较高；反较小，柱效较高；反之则柱效较低，色谱峰将展宽。之则柱效较低，色谱峰将展宽。v以以u对对H作图，可得作图，可得H-u曲线（如图），从该曲线得到：曲线（如图），从该曲线得到：板高，板高，H(cm)HminA+B/u+CuCmuCsuAB/uvH = A + B/u + Cuv涡流扩散项涡流扩散项A与流速与流速u无关；无关；v低流速区低流速区(u小小)，B/u大，分子扩散项占主导，此时选择分子大，分子扩散项占主导，此时选择分子量大的气体如量大的气体如N2和和Ar为载气，可减小扩散，提高柱效；为载气，可减小扩散，提高柱效；v
27、高流速区高流速区(u大大)，Cu大，传质阻力项占主导，大，传质阻力项占主导， 此时选择分子此时选择分子量小的气体如量小的气体如H2和和He为载气，为载气， 可增加扩散系数，提高柱效；可增加扩散系数，提高柱效；v在在LC中，较低流速可获得较大的柱效。中，较低流速可获得较大的柱效。v5.固定相颗粒固定相颗粒大小对板高的影响大小对板高的影响v实验表明，颗粒越细，板高越小，受线速影响越小。即，在实验表明，颗粒越细，板高越小，受线速影响越小。即，在HPLC分析中采用细粒作固定相的理论根据！分析中采用细粒作固定相的理论根据！v但颗粒细导致柱流速慢，当采用高压技术，才能实现但颗粒细导致柱流速慢，当采用高压技
28、术，才能实现HPLC的分析要求。的分析要求。v板高板高, H(cm)四、四、分离度及色谱分离方程分离度及色谱分离方程1.分离度分离度(Resolution, R)v同时反映色谱柱效能和选择性的一个综合指标。也称总同时反映色谱柱效能和选择性的一个综合指标。也称总分离效能指标或分辨率。分离效能指标或分辨率。v直接从色谱流出曲线上求出分离度直接从色谱流出曲线上求出分离度R21212112122()()1()2rrrrrrttttttRWWWWWv 分离效果差，柱效低，分离效果差，柱效低，选择性（选择性（ ）低）低 v 完全分离，柱效高，峰完全分离，柱效高，峰窄，选择性（窄，选择性（ ）低）低 ；v完
29、全分离，选择性（完全分离，选择性（ ）增加，柱效低，峰宽增加，柱效低，峰宽v完全分离，柱效高，选择完全分离，柱效高，选择性（性（ ）好）好vR 越大，相邻组分分离越好。当越大，相邻组分分离越好。当R=1.5 时，分离程度可达时，分离程度可达99.7%，因此，因此R=1.5 通常用作是否分开的判据。通常用作是否分开的判据。R=1.5R=0.75R=1.0响应信号响应信号保留时间保留时间 t, min2.色谱分离方程色谱分离方程vR 的定义并未反映影响分离度的各种因素。也就是说，的定义并未反映影响分离度的各种因素。也就是说，R 未与影响其大小的因素：柱效未与影响其大小的因素：柱效n、选择因子、选择
30、因子 和保留和保留因子因子 k 联系起来。联系起来。v对于相邻的难分离组分，由于它们的分配系数对于相邻的难分离组分，由于它们的分配系数 K 相差相差小，可合理假设小，可合理假设k1 k2=k，W1 W2=W。因此可导出。因此可导出R与与n、 和和 k 的关系：的关系：eff1()()41n1()4nkRkR或1）分离度）分离度R 与柱效的关系与柱效的关系v分离度分离度R与理论塔板数与理论塔板数n 有关，即有关，即R 受热力学性质的影响。受热力学性质的影响。v对具一定相对保留值对具一定相对保留值 的物质对，的物质对，R与有效塔板数与有效塔板数neff有有关，说明关，说明neff可正确代表柱效能。
31、可正确代表柱效能。v由色谱方程可得：由色谱方程可得：v因此可通过增加柱长提高分离度。然而，分析时间也相因此可通过增加柱长提高分离度。然而，分析时间也相应增加，且峰宽也展宽！为提高柱效，用减小塔板高度应增加，且峰宽也展宽！为提高柱效，用减小塔板高度 H 的方法比增加柱长更有效。的方法比增加柱长更有效。2111222()RnLRnL2）分离度）分离度R与保留因子与保留因子 的关系的关系v 越大，柱选择性越好，对分离有利。越大，柱选择性越好，对分离有利。 的微小变化可引起的微小变化可引起 R 较大改变。如，当较大改变。如，当 从从1.01增加至增加至1.10(增加增加9% )时，时，R 则则增加增加
32、 9 倍倍(但但 1.5, R增加不大增加不大) 。v改变改变 的方法有：降低柱温、改变流动相及固定相的性质和的方法有：降低柱温、改变流动相及固定相的性质和组成。组成。 3）分离度）分离度R 分配比分配比 k 的关系的关系vk 增加，分离度增加，分离度R 增加，但当增加，但当k10，则，则R的增加不明显。通的增加不明显。通常常k在在210之间。之间。 v改变改变 k 的方法有：适当改变柱温的方法有：适当改变柱温(GC)、改变流动相性质和、改变流动相性质和组成组成(LC)以及固定相含量。以及固定相含量。溶剂溶剂(流动相流动相)组成对色谱分离的影响组成对色谱分离的影响(梯度淋洗梯度淋洗)1：9,1
33、0-蒽醌；蒽醌；2：2-甲基甲基-9,10-蒽醌；蒽醌；3：2-乙基乙基-9,10-蒽醌蒽醌4：1,4-二甲基二甲基-9,10-蒽醌；蒽醌；5：2-特丁基甲基特丁基甲基-9,10-蒽醌；蒽醌；色谱分离中的问题色谱分离中的问题 由于分析物组成复杂，以某一组成的流动相可能由于分析物组成复杂，以某一组成的流动相可能使部分待测物得到好的分离，但同时又使其它待测物使部分待测物得到好的分离，但同时又使其它待测物的分离不令人满意！实际工作中采用程序升温的分离不令人满意！实际工作中采用程序升温（GC）和梯度淋洗和梯度淋洗（LC）来解决这个问题。来解决这个问题。3.分析时间分析时间 t 分析时间通常指最后一个组
34、分出峰的时间。其值为分析时间通常指最后一个组分出峰的时间。其值为232216(1)()1rR Hktuk 分析时间与分析时间与R， ，k、H/u等参数有关。等参数有关。R 增加增加1 倍，分倍，分析时间则是原来的析时间则是原来的 4 倍。倍。 实际工作中，即要能获得有效的分离，又要在较短时间实际工作中，即要能获得有效的分离，又要在较短时间内完成分析。内完成分析。参数参数 符号符号 测定或计算测定或计算 死时间死时间(迁移时间迁移时间)，不参，不参与分配组分与分配组分 0t 色色谱谱图图 保留时间，组分保留时间，组分 1 和和 2 21rrt，t 色色谱谱图图 调整保留时间，组分调整保留时间，组
35、分 1 r1t 0rrttt11 峰宽，组分峰宽，组分 1 和和 2 W1，W2 色色谱谱图图 柱长柱长 L 直接直接测测量量 流速流速 Fco 直接直接测测量量 流流(固固)定相体积定相体积 Vm，Vs 填填充充制制备备记录记录 流流(固固)定相浓度定相浓度 cm，cs 分析分析和和制制备备记录记录 参数参数 符号符号 测定或计算测定或计算 线速线速 0t /Lu 流动相体积流动相体积 co0mFtV 保留因子保留因子 00rt/)tt(k msVKVk 分配系数分配系数 smVkVK msccK 选择因子选择因子 0r0rtttt12 1212KKkk 分离度分离度 211r2rWW)tt
36、(2R )k1k)(1(4nR 塔板数塔板数 2r)Wt(16n 222)kk1()1(R16n 板高板高 NLH 保留保留(分析分析)时间时间 2322rk)k1()1(uHR16t v例：两物质例：两物质A和和B在在30cm长的色谱柱上的保留时间分别为长的色谱柱上的保留时间分别为16.4和和17.63min，有一不与固定相作用的物质，其在此柱，有一不与固定相作用的物质，其在此柱上的保留时间为上的保留时间为1.30 min。物质。物质A和和B的峰底宽分别为的峰底宽分别为1.11和和1.21min。试问：。试问：v1）柱分辨率）柱分辨率R；v2）柱平均理论塔板数）柱平均理论塔板数navv3）平
37、均塔板高度）平均塔板高度Havv4）若要求）若要求R达到达到1.5，则柱长至少应为多少？，则柱长至少应为多少？v5）使用上述较长的柱进行分析时，其分析时间为多长？）使用上述较长的柱进行分析时，其分析时间为多长？v6）不增加柱长，要求在原来的分析时间内）不增加柱长，要求在原来的分析时间内R达到达到1.5，该柱，该柱的塔板高度应为多少？的塔板高度应为多少？1）柱分辨率柱分辨率R2(17.63 16.40)min1.06(1.11 1.21)minsR 2）柱平均理论塔板数柱平均理论塔板数nav232333316.4016()3.49 101.1117.6316()3.40 101.21(3.49
38、103.40 10 )/23.44 10ABavnnn3）平均塔板高度平均塔板高度Hav33308.7 103.44 10avLHcmn4）若要求若要求R达到达到1.5，则柱长至少应为多少，则柱长至少应为多少1122nRRn321.063.44 101.5n即326.9 10n 因此336.9 108.7 1060LnHcm5）使用上述较长的柱进行分析时，其分析时间为多长？）使用上述较长的柱进行分析时，其分析时间为多长？221122222( )17.631.06()( )( )1.5( )35minrrrrtRtRtt23r216(1),t()1R Hkuk由式B得到 物质在两柱上分析时间之比本题要求在达到相同分辨率条件下 分析时间相等2r11r22(t )()1(t )BBRHRH代入各值 得-324.3 10Hcm6 6）不增加柱长，要求在原来的分析时间内）不增加柱长，要求在原来的分析时间内R R达到达到1.51.5，该柱的塔板高度应为多少？该柱的塔板高度应为多少？
