1、2023-4-282023-4-282023-4-28III III III 篇章篇章篇章篇章篇章篇章 色谱分析法色谱分析法色谱分析法色谱分析法色谱分析法色谱分析法第第第第第第191919章章章章章章 色谱法分离原色谱法分离原色谱法分离原色谱法分离原色谱法分离原色谱法分离原理理理理理理一、一、一、一、一、一、色谱法概述色谱法概述色谱法概述色谱法概述色谱法概述色谱法概述二、有关术语二、有关术语二、有关术语二、有关术语二、有关术语二、有关术语三、色谱法基本理论三、色谱法基本理论三、色谱法基本理论三、色谱法基本理论三、色谱法基本理论三、色谱法基本理论四、分离度四、分离度四、分离度四、分离度四、分离度
2、四、分离度五、定性定量分析五、定性定量分析五、定性定量分析五、定性定量分析五、定性定量分析五、定性定量分析 2023-4-282023-4-282023-4-28第一节第一节第一节第一节第一节第一节 色谱法概述色谱法概述色谱法概述色谱法概述色谱法概述色谱法概述一、一、一、一、一、一、色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用 1.1.1.1.1.1.概述概述概述概述概述概述 2.2.2.2.2.2.分类分类分类分类分类分类 3.3.3.3.3.3.特点特点特点特点特点特点2023-4-2820
3、23-4-282023-4-28一、一、一、一、一、一、色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用 1.1.1.1.1.1.概述概述概述概述概述概述 俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在190619061906190619061906年使用的装置：年使用的装置：年使用的装置：年使用的装置：年使用的装置：年使用的装置：色谱原型装置，如图。色谱原型装置，如图。色谱原型装置，如图。色谱原型装置，如图。色谱原型装置，如
4、图。色谱原型装置，如图。色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术，试样混合物的分离过程也就是试样中各组试样混合物的分离过程也就是试样中各组试样混合物的分离过程也就是试样中各组试样混合物的分离过程也就是试样中各组试样混合物的分离过程也就是试样中各组试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分在称之为色谱分离柱中的两相
5、间不断进行着的分配过程。分配过程。分配过程。分配过程。分配过程。分配过程。其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为固定相固定相固定相固定相固定相固定相；另一相是携带试样混合物流过此固定相的另一相是携带试样混合物流过此固定相的另一相是携带试样混合物流过此固定相的另一相是携带试样混合物流过此固定相的另一相是携带试样混合物流过此固定相的另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流体（气体或液体），称为流体（气体或液体），称为流体（气体或液体），称为流体（气体或液体），称为流体（气
6、体或液体），称为流动相流动相流动相流动相流动相流动相。（动画动画动画动画动画动画）2023-4-282023-4-282023-4-28色谱法色谱法色谱法色谱法色谱法色谱法 当流动相中携带的混合物流经固定相时，当流动相中携带的混合物流经固定相时，当流动相中携带的混合物流经固定相时，当流动相中携带的混合物流经固定相时，当流动相中携带的混合物流经固定相时，当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组其与固定相
7、发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡动，混合物
8、在两相间经过反复多次的分配平衡动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检按一定次序
9、由固定相中流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。测。测。测。测。测。两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础2023-4-282023-4-282023-4-282.2.2.2.2.2.
10、色谱法分类色谱法分类色谱法分类色谱法分类色谱法分类色谱法分类 气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱：流动相为气体（称为载气）。流动相为气体（称为载气）。流动相为气体（称为载气）。流动相为气体（称为载气）。流动相为气体（称为载气）。流动相为气体（称为载气）。按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱按固定相的不同又
11、分为：气固色谱和气液色谱按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱2023-4-282023-4-282023-4-28液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）。流动相为液体（也称为淋洗液）。流动相为液体（也称为淋洗液）。流动相为液体（也称为淋洗液）。流动相为液体（也称为淋洗液）。流动相为液体（也称为淋洗液）。按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱，键合相色谱按固定相的不同分为：液固色谱和液液
12、色谱，键合相色谱按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱，键合相色谱按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱，键合相色谱按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱，键合相色谱按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱，键合相色谱离子色谱离子色谱离子色谱离子色谱离子色谱离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固定相，不同定相，不同定相，不同定相，不同定相，不同定相，不同pHpHpHpHpHpH值的水溶液
13、为流动相。值的水溶液为流动相。值的水溶液为流动相。值的水溶液为流动相。值的水溶液为流动相。值的水溶液为流动相。2023-4-282023-4-282023-4-28其他色谱方法其他色谱方法其他色谱方法其他色谱方法其他色谱方法其他色谱方法薄层色谱和纸色谱：薄层色谱和纸色谱：薄层色谱和纸色谱：薄层色谱和纸色谱：薄层色谱和纸色谱：薄层色谱和纸色谱：比较简单的色谱方法比较简单的色谱方法比较简单的色谱方法比较简单的色谱方法比较简单的色谱方法比较简单的色谱方法凝胶色谱法凝胶色谱法凝胶色谱法凝胶色谱法凝胶色谱法凝胶色谱法:超临界色谱超临界色谱超临界色谱超临界色谱超临界色谱超临界色谱:高效毛细管电泳高效毛细管
14、电泳高效毛细管电泳高效毛细管电泳高效毛细管电泳高效毛细管电泳:九十年代快速发展、九十年代快速发展、九十年代快速发展、九十年代快速发展、九十年代快速发展、九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分特别适合生物试样分析分特别适合生物试样分析分特别适合生物试样分析分特别适合生物试样分析分特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。离的高效分析仪器。离的高效分析仪器。离的高效分析仪器。离的高效分析仪器。离的高效分析仪器。2023-4-282023-4-282023-4-28 迎头色谱，顶替色谱和洗脱色谱2023-4-282023-4-282023-4-28 第二节 有关术语分配系数分配系数分配系数分配系数分
15、配系数分配系数 K K K 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：分配达到平衡时的浓度（单位：分配达到平衡时的浓度（单位：g/g/g/mLmLmL）比，称为分配系数，比，称为分配系数，比，称为分配系数，用用用K K K 表示，即：表示，即：表示，即：组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度K2023-4-28202
16、3-4-282023-4-28分配系数分配系数分配系数分配系数分配系数分配系数 K K K的讨论的讨论的讨论的讨论的讨论的讨论 一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K K K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；试样一定时，试样一定时，试样一定时，试样一定时，试样一定时，试样一定时，K K K主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性
17、质；每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数K K K不同；不同；不同；不同；不同；不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的K K K值是分离的基
18、础；值是分离的基础；值是分离的基础；值是分离的基础；值是分离的基础；值是分离的基础；某组分的某组分的某组分的某组分的某组分的某组分的K K K=0=0=0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度K2023-4-282023-4-282023-4-28 分配系数K与浓度无关，即分配等温线是线形的。2023-4-282023-4-282023-4-28一、一、一、色谱流出曲线色谱流出曲线色谱流出曲线色谱流出曲
19、线色谱流出曲线色谱流出曲线1.1.1.1.1.1.基线基线基线基线基线基线 无试样通过检测器时，无试样通过检测器时，无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。检测到的信号即为基线。检测到的信号即为基线。2.2.2.2.2.2.保留值保留值保留值保留值保留值保留值 （1 1 1）时间表示的保留值）时间表示的保留值）时间表示的保留值）时间表示的保留值）时间表示的保留值）时间表示的保留值 保留时间（保留时间（保留时间（保留时间（保留时间（保留时间（t t tR R R）：）：）：）：）：）：组分从进样到柱后出现浓度极组分从进样到柱后出现浓度极组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间大值时所需的时间
20、大值时所需的时间 死时间（死时间（死时间（死时间（死时间（死时间（t t tMMM）：）：）：）：）：）：不与固定相作用的组分（如空气不与固定相作用的组分（如空气不与固定相作用的组分（如空气）的保留时间。）的保留时间。）的保留时间。调整保留时间（调整保留时间（调整保留时间（调整保留时间（调整保留时间（调整保留时间（t t tR R R ）：）：）：）：）：）：t t tR R R=t t tR R Rt t tMMM （动画）（动画）（动画）（动画）（动画）（动画）2023-4-282023-4-282023-4-28（2 2 2）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值）用
21、体积表示的保留值）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值 保留体积（保留体积（保留体积（保留体积（保留体积（保留体积（V V VR R R）：）：）：）：）：）：V V VR R R =t t tR R RF F F0 0 0 （F F F0 0 0为色谱柱出口处的流动相流量，为色谱柱出口处的流动相流量，为色谱柱出口处的流动相流量，单位：单位：单位：m L /minm L /minm L /min。）。）。）死体积（死体积（死体积（死体积（死体积（死体积（V V VMMM）：）：）：）：）：）：V V VMMM=t t tMMM F F F0 0 0 调整保留体积（调整保留体积（调整保留体积（
22、调整保留体积（调整保留体积（调整保留体积（V V VR R R）：）：）：）：）：）：V V V R R R=V V VR R R V V VMMM 2023-4-282023-4-282023-4-283.3.3.3.3.3.相对保留值相对保留值相对保留值相对保留值相对保留值相对保留值r r r r r r212121212121 组分组分组分2 2 2与组分与组分与组分1 1 1调整保留值之比：调整保留值之比：调整保留值之比：r r r212121=t t tR R R2 2 2 /t t tR R R1 1 1=VVVR R R2 2 2/VVV R R R1 1 1 相对保留值只与柱温
23、和固定相性质有关，相对保留值只与柱温和固定相性质有关，相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。对这两种组分的选择性。对这两种组分的选择性。2023-4-282023-4-282023-4-28 4.4.4.区域宽度区域宽度区域宽度区域宽度区域宽度区域宽度用来衡量色谱峰宽度的参数，用来衡量色谱峰宽度的参数，用来衡量色谱峰宽度的参数，有三种表示方法：有三种表示方法：有三种表示方法：有三种表示方法：有三种表示方法：有三种表示方法：（1 1 1）标准偏差）标准偏差）标准偏
24、差）标准偏差）标准偏差）标准偏差()：即即即0.6070.6070.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。倍峰高处色谱峰宽度的一半。倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2 2 2）半峰宽）半峰宽）半峰宽）半峰宽）半峰宽）半峰宽(Y Y Y1/21/21/2)：色谱峰高一半处的宽度色谱峰高一半处的宽度色谱峰高一半处的宽度 Y Y Y1/21/21/2=2.354 =2.354 =2.354 （3 3 3）峰底宽）峰底宽）峰底宽）峰底宽）峰底宽）峰底宽(WWWb b b)：WWWb b b=4=4=4 2023-4-282023-4-282023-4-28二、容量因子与分配系数二、容量因子与分配系数二、容量因子
25、与分配系数二、容量因子与分配系数二、容量因子与分配系数二、容量因子与分配系数 分配系数分配系数分配系数分配系数分配系数分配系数K K K：组分在两相间的浓度比；组分在两相间的浓度比；组分在两相间的浓度比；容量因子容量因子容量因子容量因子容量因子容量因子k k k：平衡时，组分在各相中总的质量比；平衡时，组分在各相中总的质量比；平衡时，组分在各相中总的质量比；k k k=MMMS S S/MMMmm mMMMS S S为组分在固定相中的质量，为组分在固定相中的质量，为组分在固定相中的质量，MMMmm m为组分在流动相中的质量。为组分在流动相中的质量。为组分在流动相中的质量。容量因子容量因子容量因
26、子容量因子容量因子容量因子k k k与分配系数与分配系数与分配系数与分配系数与分配系数与分配系数K K K的关系为：的关系为：的关系为：的关系为：的关系为：的关系为：式中式中式中 为相比。为相比。为相比。填充柱相比：填充柱相比：填充柱相比：6 6 6353535；毛细管柱的相比：毛细管柱的相比：毛细管柱的相比：505050150015001500MRMMRtttttkKVVccVVMVVMMMkmSmsmmSSSSmS容量因子越大，保留时间越长。容量因子越大，保留时间越长。容量因子越大，保留时间越长。容量因子越大，保留时间越长。容量因子越大，保留时间越长。容量因子越大，保留时间越长。可由保留时
27、间计算出容量因子，两者有以下关系：可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：2023-4-282023-4-282023-4-28 第三节 色谱法基本理论2023-4-282023-4-282023-4-28一、塔板理论一、塔板理论一、塔板理论一、塔板理论一、塔板理论一、塔板理论-柱分离效能指标柱分离效能指标柱分离效能指标柱分离效能指标柱分离效能指标柱分离效能指标色谱柱长：色谱柱长：色谱柱长：色谱柱长：色谱柱长：色谱柱
28、长：L L L，虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：HH H，色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：n n n，则三者的关系为：则三者的关系为：则三者的关系为：则三者的关系为：则三者的关系为：则三者的关系为：n n n=L L L/HH H理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：2
29、22116545)()(./bRRWtYtn2023-4-282023-4-282023-4-28有效塔板数和有效塔板高度有效塔板数和有效塔板高度有效塔板数和有效塔板高度有效塔板数和有效塔板高度有效塔板数和有效塔板高度有效塔板数和有效塔板高度 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。用不同物质计算可得到不同的
30、理论塔板数。用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。组分在组分在组分在组分在组分在组分在t t tMMM时间内不参与柱内分配。需引入有效塔时间内不参与柱内分配。需引入有效塔时间内不参与柱内分配。需引入有效塔时间内不参与柱内分配。需引入有效塔时间内不参与柱内分配。需引入有效塔时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数和有效塔板高度：板数和有效塔板高度：板数和有效塔板高度：板数和有效塔板高度：板数和有效塔板高度：板数和有效塔板高度：222116545)()(./bRRWtYtn有效有效有效nLHWtYtnbRR222/1)(16)(54.52023-4-282023
31、-4-282023-4-28塔板理论的特点和不足：塔板理论的特点和不足：塔板理论的特点和不足：塔板理论的特点和不足：塔板理论的特点和不足：塔板理论的特点和不足：(1)(1)(1)(1)(1)(1)当色谱柱长度一定时，塔板数当色谱柱长度一定时，塔板数当色谱柱长度一定时，塔板数当色谱柱长度一定时，塔板数当色谱柱长度一定时，塔板数当色谱柱长度一定时，塔板数 n n n 越大越大越大越大越大越大(塔板高度塔板高度塔板高度塔板高度塔板高度塔板高度 H H H 越小越小越小越小越小越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，被测组分在柱内被分配的次数
32、越多，柱效能则越高，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，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。，所得色谱峰越窄。，所得色谱峰越窄。，所得色谱峰越窄。，所得色谱峰越窄。，所得色谱峰越窄。(2)(2)(2)(2)(2)(2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效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
33、指标时，应指明塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明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。测定物质。测定物质。测定物质。测定物质。测定物质。(3)(3)(3)(3)(3)(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组柱效不能表示被分离组
34、分的实际分离效果，当两组分的分配系数分的分配系数分的分配系数分的分配系数分的分配系数分的分配系数 K K K 相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。无法分离。无法分离。无法分离。无法分离。无法分离。(4)(4)(4)(4)(4)(4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下塔
35、板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。柱效的途径。柱效的途径。柱效的途径。柱效的途径。柱效的途径。2023-4-282023-4-282023-4-28二、二、二、二、二、二、速率理论速率理论速率理论速率理论速率理论速率理论-影响柱效的因素
36、影响柱效的因素影响柱效的因素影响柱效的因素影响柱效的因素影响柱效的因素 速率方程（也称范速率方程（也称范速率方程（也称范速率方程（也称范速率方程（也称范速率方程（也称范.弟姆特方程式）弟姆特方程式）弟姆特方程式）弟姆特方程式）弟姆特方程式）弟姆特方程式）:HH H=A A A+B B B/u u u+C C C u u u H H H：理论塔板高度，：理论塔板高度，：理论塔板高度，：理论塔板高度，：理论塔板高度，：理论塔板高度，u u u：载气的线速度：载气的线速度：载气的线速度：载气的线速度：载气的线速度：载气的线速度(cm/s)cm/s)cm/s)减小减小减小减小减小减小A A A、B B
37、 B、C C C三项可提高柱效；三项可提高柱效；三项可提高柱效；三项可提高柱效；三项可提高柱效；三项可提高柱效；存在着最佳流速；存在着最佳流速；存在着最佳流速；存在着最佳流速；存在着最佳流速；存在着最佳流速；A A A、B B B、C C C三项各与哪些因素有关？三项各与哪些因素有关？三项各与哪些因素有关？三项各与哪些因素有关？三项各与哪些因素有关？三项各与哪些因素有关？2023-4-282023-4-282023-4-281.1.1.1.1.1.涡流扩散项涡流扩散项涡流扩散项涡流扩散项涡流扩散项涡流扩散项A A A A A A=2=2=2dddp p p d d dp p p：固定相的平均颗
38、粒直径固定相的平均颗粒直径固定相的平均颗粒直径固定相的平均颗粒直径固定相的平均颗粒直径固定相的平均颗粒直径 ：固定相的填充不均匀因子固定相的填充不均匀因子固定相的填充不均匀因子固定相的填充不均匀因子固定相的填充不均匀因子固定相的填充不均匀因子 固定相颗粒越小固定相颗粒越小固定相颗粒越小固定相颗粒越小固定相颗粒越小固定相颗粒越小d d dp p p ，填充的越均匀，填充的越均匀，填充的越均匀，填充的越均匀，填充的越均匀，填充的越均匀，A A A ，H H H ，柱效，柱效，柱效，柱效，柱效，柱效n n n 。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻
39、，色谱。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。峰较窄。峰较窄。峰较窄。峰较窄。峰较窄。2023-4-282023-4-282023-4-282.2.2.2.2.2.分子扩散项分子扩散项分子扩散项分子扩散项分子扩散项分子扩散项B B B B B B=2 =2 =2 DgDgDg ：弯曲因子，填充柱色谱，弯曲因子，填充柱色谱，弯曲因子，填充柱色谱，弯曲因子，填充柱色谱，弯曲因子，填充柱色谱，弯曲因子，填充柱色谱，111。D D Dg g g
40、：试样组分分子在气相中的扩散系数（：试样组分分子在气相中的扩散系数（：试样组分分子在气相中的扩散系数（：试样组分分子在气相中的扩散系数（：试样组分分子在气相中的扩散系数（：试样组分分子在气相中的扩散系数（cmcmcm2 2 2s s s-1-1-1）。）。）。）。）。）。由于由于由于由于由于由于柱中存在着浓度差，产生纵向扩散：柱中存在着浓度差，产生纵向扩散：柱中存在着浓度差，产生纵向扩散：柱中存在着浓度差，产生纵向扩散：柱中存在着浓度差，产生纵向扩散：柱中存在着浓度差，产生纵向扩散：a.a.a.扩散导致色谱峰变宽，扩散导致色谱峰变宽，扩散导致色谱峰变宽，扩散导致色谱峰变宽，扩散导致色谱峰变宽，
41、扩散导致色谱峰变宽，H H H(n n n )，分离变差。分离变差。分离变差。分离变差。分离变差。分离变差。b.b.b.分子扩散项与流速有关，流速分子扩散项与流速有关，流速分子扩散项与流速有关，流速分子扩散项与流速有关，流速分子扩散项与流速有关，流速分子扩散项与流速有关，流速 ，滞留时间，滞留时间，滞留时间，滞留时间，滞留时间，滞留时间 ，扩散，扩散，扩散，扩散，扩散，扩散 c.c.c.扩散系数：扩散系数：扩散系数：扩散系数：扩散系数：扩散系数：Dg Dg Dg（MMM载气载气载气载气载气载气）-1/2-1/2-1/2；MMM载气载气载气载气载气载气 ，B B B值值值值值值 2023-4-2
42、82023-4-282023-4-283.3.3.3.3.3.传质阻力项传质阻力项传质阻力项传质阻力项传质阻力项传质阻力项 C C C 组分在气相和液相两相间进行反复分配时，遇到阻力。组分在气相和液相两相间进行反复分配时，遇到阻力。组分在气相和液相两相间进行反复分配时，遇到阻力。组分在气相和液相两相间进行反复分配时，遇到阻力。组分在气相和液相两相间进行反复分配时，遇到阻力。组分在气相和液相两相间进行反复分配时，遇到阻力。传质阻力包括气相传质阻力传质阻力包括气相传质阻力传质阻力包括气相传质阻力传质阻力包括气相传质阻力传质阻力包括气相传质阻力传质阻力包括气相传质阻力C C Cg g g和液相传质阻
43、力和液相传质阻力和液相传质阻力和液相传质阻力和液相传质阻力和液相传质阻力C C CL L L ，液相传，液相传，液相传，液相传，液相传，液相传质阻力大于气相传质阻力。质阻力大于气相传质阻力。质阻力大于气相传质阻力。质阻力大于气相传质阻力。质阻力大于气相传质阻力。质阻力大于气相传质阻力。即：即：即：即：即：即：C C C=（C C Cg+g+g+C C CL L L）LfLDdC22023-4-282023-4-282023-4-28 流动相的传质阻力流动相的传质阻力：发生在气相和气液界面 与dp2/Dg成正比 采取小颗粒，质量小的气体 固定相传质阻力固定相传质阻力：发生在气液界面和固定相之间
44、与df2/Dl成正比 Df为液膜厚度；Dl 为组分在液相中的扩散系数2023-4-282023-4-282023-4-284.4.4.4.4.4.载气流速与柱效载气流速与柱效载气流速与柱效载气流速与柱效载气流速与柱效载气流速与柱效-最佳流速最佳流速最佳流速最佳流速最佳流速最佳流速 载气流速高时：载气流速高时：载气流速高时：载气流速高时：载气流速高时：载气流速高时：传质阻力项是影响柱效传质阻力项是影响柱效传质阻力项是影响柱效传质阻力项是影响柱效传质阻力项是影响柱效传质阻力项是影响柱效的主要因素，的主要因素，的主要因素，的主要因素，的主要因素，的主要因素，流速流速流速流速流速流速 ，柱效，柱效，柱
45、效，柱效，柱效，柱效 ,右图曲线的右边。右图曲线的右边。右图曲线的右边。右图曲线的右边。右图曲线的右边。右图曲线的右边。载气流速低时：载气流速低时：载气流速低时：载气流速低时：载气流速低时：载气流速低时：H H H-u u u曲线与最佳流速：曲线与最佳流速：曲线与最佳流速：曲线与最佳流速：曲线与最佳流速：曲线与最佳流速：由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影由于流速对这两项完全相反的作用，流速对
46、柱效的总影响使得存在着一个响使得存在着一个响使得存在着一个响使得存在着一个响使得存在着一个响使得存在着一个最佳流速最佳流速最佳流速最佳流速最佳流速最佳流速值，即速率方程式中塔板高度对值，即速率方程式中塔板高度对值，即速率方程式中塔板高度对值，即速率方程式中塔板高度对值，即速率方程式中塔板高度对值，即速率方程式中塔板高度对流速的一阶导数有一极小值。流速的一阶导数有一极小值。流速的一阶导数有一极小值。流速的一阶导数有一极小值。流速的一阶导数有一极小值。流速的一阶导数有一极小值。以塔板高度以塔板高度以塔板高度以塔板高度以塔板高度以塔板高度H H H H H H对应载气流速对应载气流速对应载气流速对应
47、载气流速对应载气流速对应载气流速u u u u u u作图，曲线最低点的流速即作图，曲线最低点的流速即作图，曲线最低点的流速即作图，曲线最低点的流速即作图，曲线最低点的流速即作图，曲线最低点的流速即为为为为为为最佳流速最佳流速最佳流速最佳流速最佳流速最佳流速。分子扩散项成为影响柱效的分子扩散项成为影响柱效的分子扩散项成为影响柱效的分子扩散项成为影响柱效的分子扩散项成为影响柱效的分子扩散项成为影响柱效的主要因素，主要因素，主要因素，主要因素，主要因素，主要因素，流速流速流速流速流速流速 ，柱效，柱效，柱效，柱效，柱效，柱效 ，右图曲线的坐边。右图曲线的坐边。右图曲线的坐边。右图曲线的坐边。右图曲
48、线的坐边。右图曲线的坐边。2023-4-282023-4-282023-4-285.5.5.速率理论的要点速率理论的要点速率理论的要点速率理论的要点速率理论的要点速率理论的要点 (1)(1)(1)(1)(1)(1)组分分子在柱内运行的组分分子在柱内运行的组分分子在柱内运行的组分分子在柱内运行的组分分子在柱内运行的组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散多路径与涡流扩散多路径与涡流扩散多路径与涡流扩散多路径与涡流扩散多路径与涡流扩散、浓度梯度所浓度梯度所浓度梯度所浓度梯度所浓度梯度所浓度梯度所造成的造成的造成的造成的造成的造成的分子扩散分子扩散分子扩散分子扩散分子扩散分子扩散及及及及及及传质阻力传质
49、阻力传质阻力传质阻力传质阻力传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬使气液两相间的分配平衡不能瞬使气液两相间的分配平衡不能瞬使气液两相间的分配平衡不能瞬使气液两相间的分配平衡不能瞬使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。(2)(2)(2)通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚
50、度及载通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效。气流速可提高柱效。气流速可提高柱效。气流速可提高柱效。气流速可提高柱效。气流速可提高柱效。(3)(3)(3)(3)(3)(3)速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。速率理论为色谱分离
