2.1第七章色譜法分離原理ppt課件

1、71 71 概概 述述色譜法是一種分離技術(shù)，色譜法是一種分離技術(shù)， 是混合物最有效的分離、是混合物最有效的分離、 分析方法。分析方法。俄國(guó)植物學(xué)家茨維特在俄國(guó)植物學(xué)家茨維特在19061906年使用的裝置年使用的裝置色譜原型色譜原型裝置，如右圖所示。裝置，如右圖所示。茨維特實(shí)驗(yàn)茨維特實(shí)驗(yàn)一、色譜：一、色譜：色譜法又叫色層法、層析法，以試樣組色譜法又叫色層法、層析法，以試樣組分在固定相和流動(dòng)相間的溶解、吸附、分在固定相和流動(dòng)相間的溶解、吸附、分配、離子交換或其他親和作用的差異分配、離子交換或其他親和作用的差異為依據(jù)而建立起來(lái)的各種分離分析方法。為依據(jù)而建立起來(lái)的各種分離分析方法。色譜柱：進(jìn)行色譜分

2、離用的細(xì)長(zhǎng)管。色譜柱：進(jìn)行色譜分離用的細(xì)長(zhǎng)管。固定相：管內(nèi)保持固定、起分離作用的填充物。固定相：管內(nèi)保持固定、起分離作用的填充物。流動(dòng)相：流經(jīng)固定相的空隙或表面的沖洗劑。流動(dòng)相：流經(jīng)固定相的空隙或表面的沖洗劑。色譜法分離實(shí)質(zhì)：當(dāng)流動(dòng)相中攜帶的混合物色譜法分離實(shí)質(zhì)：當(dāng)流動(dòng)相中攜帶的混合物 流經(jīng)固定相時(shí)，其與固定相發(fā)生相流經(jīng)固定相時(shí)，其與固定相發(fā)生相 互作用。由于混合物中各組分在性互作用。由于混合物中各組分在性 質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間 產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同，產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同， 隨著流動(dòng)相的移動(dòng)，混合物在兩相隨著流動(dòng)相的移動(dòng)，混合物在兩相 間

3、經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的分配平衡，使得間經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的分配平衡，使得 各組分被固定相保留的時(shí)間不同，各組分被固定相保留的時(shí)間不同， 從而按一定次序由固定相中流出。從而按一定次序由固定相中流出。二、色譜分析法的崛起：二、色譜分析法的崛起：三、色譜的分類(lèi)：三、色譜的分類(lèi)：1.1.按流動(dòng)相和固定相的物理狀態(tài)分類(lèi)：按流動(dòng)相和固定相的物理狀態(tài)分類(lèi)：色譜色譜氣相色譜氣相色譜（流（流氣）氣）液相色譜液相色譜（流（流液）液）氣固色譜氣固色譜氣液色譜氣液色譜液固色譜液固色譜液液色譜液液色譜2.2.按產(chǎn)生分離過(guò)程的相系統(tǒng)的形式分類(lèi)：按產(chǎn)生分離過(guò)程的相系統(tǒng)的形式分類(lèi)：柱色譜法柱色譜法毛細(xì)管色譜法毛細(xì)管色譜法平板色譜法平板色譜

4、法 用玻璃柱子做色譜柱，用玻璃柱子做色譜柱，固定相填裝在柱子中固定相填裝在柱子中用毛細(xì)管做色譜柱，固用毛細(xì)管做色譜柱，固定相填裝在管壁定相填裝在管壁用平整的板子作固定相用平整的板子作固定相支持的載體，固定相平支持的載體，固定相平鋪在板上鋪在板上3.3.按分離過(guò)程原理分類(lèi)：按分離過(guò)程原理分類(lèi)：吸附吸附萃取萃取靜電作用和擴(kuò)散靜電作用和擴(kuò)散擴(kuò)散擴(kuò)散生物特性生物特性 吸附色譜吸附色譜分配色譜分配色譜離子交換色譜離子交換色譜凝膠色譜凝膠色譜生物親和色譜生物親和色譜4.4.按展開(kāi)程序分類(lèi)：按展開(kāi)程序分類(lèi)：洗脫法洗脫法 頂替法頂替法 迎頭法迎頭法 組分與固定相作用力組分與固定相作用力 流動(dòng)相與固定相作用力流

5、動(dòng)相與固定相作用力 組分與固定相作用力組分與固定相作用力 流動(dòng)相或其他物質(zhì)與固定相作用力流動(dòng)相或其他物質(zhì)與固定相作用力 將試樣連續(xù)地通過(guò)色譜柱，吸附或溶將試樣連續(xù)地通過(guò)色譜柱，吸附或溶解最弱的組分，首先以純物質(zhì)狀態(tài)流解最弱的組分，首先以純物質(zhì)狀態(tài)流出色譜柱，然后順次流出的是次弱組出色譜柱，然后順次流出的是次弱組分和第一流出組分的混合物，依次類(lèi)分和第一流出組分的混合物，依次類(lèi)推，從而實(shí)現(xiàn)混合物分離的色譜法。推，從而實(shí)現(xiàn)混合物分離的色譜法。四、色譜法的特點(diǎn)：四、色譜法的特點(diǎn)：分離效率高分離效率高 復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體，手性異構(gòu)體。復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體，手性異構(gòu)體。靈敏度高靈敏度

6、高 可以檢測(cè)出可以檢測(cè)出10-610-6級(jí)甚至級(jí)甚至10-910-9級(jí)的物質(zhì)量。級(jí)的物質(zhì)量。分析速度快分析速度快 一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個(gè)試樣的分析。一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個(gè)試樣的分析。應(yīng)用范圍廣應(yīng)用范圍廣 氣相色譜：沸點(diǎn)氣相色譜：沸點(diǎn)400400的各種有機(jī)或無(wú)機(jī)樣的分析。的各種有機(jī)或無(wú)機(jī)樣的分析。 液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。不足之處：不足之處： 被分離組分的定性較為困難。被分離組分的定性較為困難。五、色譜分離過(guò)程：五、色譜分離過(guò)程：色譜分離過(guò)程是在色譜柱內(nèi)完成的色譜分離過(guò)程是在色譜柱內(nèi)完成的72 7

7、2 線性洗脫色譜及名詞術(shù)語(yǔ)線性洗脫色譜及名詞術(shù)語(yǔ)一、線性洗脫色譜：一、線性洗脫色譜：1.1.分配等溫線與分配系數(shù)分配等溫線與分配系數(shù)K K：分配等溫線：在一定溫度分配等溫線：在一定溫度 下，溶質(zhì)在固定相與流動(dòng)下，溶質(zhì)在固定相與流動(dòng) 相之間的分配曲線，此曲相之間的分配曲線，此曲 線稱(chēng)為分配等溫線。線稱(chēng)為分配等溫線。 分配系數(shù)分配系數(shù)K K ：分配等溫線：分配等溫線 的斜率。的斜率。CmCsK 若若K K與濃度無(wú)關(guān)，則分與濃度無(wú)關(guān)，則分 配等溫線為直線；配等溫線為直線； 在色譜過(guò)程中，圖中在色譜過(guò)程中，圖中 的的C C、D D型很少出現(xiàn)；型很少出現(xiàn)； A A、B B型常見(jiàn)，但不能型常見(jiàn)，但不能 用

8、于測(cè)定；用于測(cè)定； 在溶質(zhì)濃度低時(shí)，在溶質(zhì)濃度低時(shí)，CsCs 基本上正比于基本上正比于CmCm，曲，曲 線近似直線。線近似直線。2.2.線性洗脫色譜：線性洗脫色譜：線性洗脫色譜。線性洗脫色譜。結(jié)論：結(jié)論：CSCS值大，則值大，則K K值大，溶質(zhì)進(jìn)入固定相的量值大，溶質(zhì)進(jìn)入固定相的量就多。就多。推論：推論： 溶質(zhì)流過(guò)色譜柱時(shí)，分配系數(shù)溶質(zhì)流過(guò)色譜柱時(shí)，分配系數(shù)K K值大的組值大的組分通過(guò)色譜柱所需時(shí)間長(zhǎng)，而分通過(guò)色譜柱所需時(shí)間長(zhǎng)，而K K值小的組值小的組分通過(guò)色譜柱所需時(shí)間短。當(dāng)樣品中各分通過(guò)色譜柱所需時(shí)間短。當(dāng)樣品中各組分在兩相的分配系數(shù)組分在兩相的分配系數(shù)K K不同時(shí)，就能實(shí)不同時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)

9、差速遷移，達(dá)到分離的目的?，F(xiàn)差速遷移，達(dá)到分離的目的。 二、相關(guān)術(shù)語(yǔ)：二、相關(guān)術(shù)語(yǔ)：色譜圖：色譜圖： 色譜柱流出物通過(guò)檢測(cè)器時(shí)所產(chǎn)生的色譜柱流出物通過(guò)檢測(cè)器時(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)對(duì)時(shí)間的曲線圖。縱坐標(biāo)為響應(yīng)信號(hào)對(duì)時(shí)間的曲線圖?？v坐標(biāo)為信號(hào)強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為保留值。信號(hào)強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為保留值。 只有流動(dòng)相通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，只有流動(dòng)相通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，在實(shí)驗(yàn)操作條件下，反映在實(shí)驗(yàn)操作條件下，反映檢測(cè)器噪聲隨時(shí)間變化的檢測(cè)器噪聲隨時(shí)間變化的曲線。曲線。色譜峰樣品峰頂色譜峰樣品峰頂點(diǎn)到基線之間的垂直點(diǎn)到基線之間的垂直距離，以距離，以h h表示。表示。 保留值：保留值： （熱力學(xué)因素）（熱力學(xué)因素）即組分在色譜柱中固即組

10、分在色譜柱中固 定相上停留的時(shí)間。定相上停留的時(shí)間。不被固定相吸附或溶解的不被固定相吸附或溶解的組分進(jìn)入色譜柱時(shí)，從進(jìn)組分進(jìn)入色譜柱時(shí)，從進(jìn)樣開(kāi)始到柱后出現(xiàn)該物質(zhì)樣開(kāi)始到柱后出現(xiàn)該物質(zhì)的峰極大點(diǎn)時(shí)所需的時(shí)間，的峰極大點(diǎn)時(shí)所需的時(shí)間，用用 tM tM表示。表示。 被分析組分從進(jìn)樣開(kāi)始到柱被分析組分從進(jìn)樣開(kāi)始到柱后出現(xiàn)被分析組分的峰極大后出現(xiàn)被分析組分的峰極大點(diǎn)時(shí)所需要的時(shí)間它包括點(diǎn)時(shí)所需要的時(shí)間它包括組分通過(guò)色譜柱所需時(shí)間和組分通過(guò)色譜柱所需時(shí)間和組分與固定相作用所需的時(shí)組分與固定相作用所需的時(shí)間。）間。） ，用，用tRtR表示。表示。某組分的保留時(shí)間扣除死時(shí)間某組分的保留時(shí)間扣除死時(shí)間后所剩的

11、時(shí)間，用后所剩的時(shí)間，用 表表示。示。 =tR-tM =tR-tM 式中各項(xiàng)單位可用式中各項(xiàng)單位可用 min min、s s、cmcm等表示；等表示； 保留時(shí)間是色譜定性的基本依據(jù)，但同保留時(shí)間是色譜定性的基本依據(jù)，但同 一組分的保留時(shí)間受流動(dòng)相流速的影響，一組分的保留時(shí)間受流動(dòng)相流速的影響， 因而，色譜定性分析常采用保留體積等因而，色譜定性分析常采用保留體積等 定性。定性。 =tR-tM =tR-tM Rt 實(shí)際上是組分在固定相中停留的總時(shí)間；實(shí)際上是組分在固定相中停留的總時(shí)間；Rt死體積死體積VMVM： 指色譜柱在填充后，柱管內(nèi)固定相顆指色譜柱在填充后，柱管內(nèi)固定相顆粒之間的空間、色譜儀器

12、管路的空間粒之間的空間、色譜儀器管路的空間及檢測(cè)器的空間的總和。或者說(shuō)，在及檢測(cè)器的空間的總和?；蛘哒f(shuō)，在死時(shí)間內(nèi)通過(guò)色譜柱的流動(dòng)相體積。死時(shí)間內(nèi)通過(guò)色譜柱的流動(dòng)相體積。 VM=tM VM=tMF0F0流動(dòng)相流速，流動(dòng)相流速，L/minL/min）保留體積保留體積VRVR： 在保留時(shí)間內(nèi)通過(guò)色譜柱的流動(dòng)相在保留時(shí)間內(nèi)通過(guò)色譜柱的流動(dòng)相體積。即將組分從柱中帶出所需的體積。即將組分從柱中帶出所需的流動(dòng)相體積。流動(dòng)相體積。 VR=tR VR=tRF0F0相對(duì)保留值相對(duì)保留值 r21 r21： 某組分某組分2 2與組分與組分1 1的調(diào)整保留的調(diào)整保留值之比。值之比。 R R R R R R R R2

13、21 11 12 21 12 2V VV Vt tt tr r 某組分的保留體積扣除死體某組分的保留體積扣除死體積后的剩余體積，稱(chēng)為該組積后的剩余體積，稱(chēng)為該組分的調(diào)整保留體積。分的調(diào)整保留體積。 =VR-VM =VR-VM RV調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積 ：RV r21 r21只與色譜柱溫度和固定相的性質(zhì)有關(guān)，與只與色譜柱溫度和固定相的性質(zhì)有關(guān)，與色色 譜柱的柱長(zhǎng)、柱徑、填充情況以及流動(dòng)相流速譜柱的柱長(zhǎng)、柱徑、填充情況以及流動(dòng)相流速 無(wú)關(guān)，因而，它是一個(gè)廣泛使用的定性數(shù)據(jù)；無(wú)關(guān)，因而，它是一個(gè)廣泛使用的定性數(shù)據(jù)； 在多元混合物分析時(shí)，通常選擇一對(duì)最難分離在多元混合物分析時(shí)，通常選擇一對(duì)最難分離

14、 的物質(zhì)對(duì)，將它們的相對(duì)保留值作為重要參的物質(zhì)對(duì)，將它們的相對(duì)保留值作為重要參 數(shù)。在這種情況下，數(shù)。在這種情況下，r21r21可用可用表示：表示： RR12tt 為后出峰的組分的調(diào)整保為后出峰的組分的調(diào)整保留時(shí)間，故留時(shí)間，故總是大于總是大于1 1的。的。 R2t分配比分配比k k：也稱(chēng)容量因子。它是指組分在固定也稱(chēng)容量因子。它是指組分在固定相和流動(dòng)相中的分配量之比。相和流動(dòng)相中的分配量之比。 MRMMRtttttk msVVKk121221KKkkrmsnnk量量組組分分在在流流動(dòng)動(dòng)相相中中物物質(zhì)質(zhì)的的組組分分在在固固定定中中物物質(zhì)質(zhì)的的量量區(qū)域?qū)挾龋海▌?dòng)力學(xué)因素）區(qū)域?qū)挾龋海▌?dòng)力學(xué)因素）

15、 標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差：0.6070.607倍峰高處倍峰高處色譜峰寬的一色譜峰寬的一半。半。 峰高一半處對(duì)峰高一半處對(duì)應(yīng)的峰寬，用應(yīng)的峰寬，用Y1/2Y1/2表示。表示。 色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上的切線在基線上的的切線在基線上的截距，用截距，用 Y Y表示。表示。 Y Y4 4 三、色譜圖的作用：三、色譜圖的作用：73 73 色譜法基本原理色譜法基本原理一、色譜法中組分分離條件一、色譜法中組分分離條件A A、B B兩組分沿色譜柱移動(dòng)時(shí)，不同位置處的濃度輪廓兩組分沿色譜柱移動(dòng)時(shí)，不同位置處的濃度輪廓 兩組分的分配系數(shù)必須有兩組分的分配系數(shù)必須有 差別；差別； 區(qū)域擴(kuò)寬的速率應(yīng)該小于區(qū)域擴(kuò)寬的

16、速率應(yīng)該小于 區(qū)域分離的速率；區(qū)域分離的速率；必要條件必要條件 在保證快速分離的前提下，提在保證快速分離的前提下，提 供足夠長(zhǎng)的色譜柱。供足夠長(zhǎng)的色譜柱。二、色譜法基本理論二、色譜法基本理論 塔板理論塔板理論 1.1.理論假設(shè)理論假設(shè) 將色譜柱視為精餾將色譜柱視為精餾塔，即色譜柱是一系列塔，即色譜柱是一系列連續(xù)的、相等的水平塔連續(xù)的、相等的水平塔板組成，每一塊塔板的板組成，每一塊塔板的高度用高度用H H表示，稱(chēng)為塔表示，稱(chēng)為塔板高度，簡(jiǎn)稱(chēng)板高。板高度，簡(jiǎn)稱(chēng)板高。 流動(dòng)相進(jìn)入色譜柱不是連續(xù)進(jìn)行的，而是流動(dòng)相進(jìn)入色譜柱不是連續(xù)進(jìn)行的，而是 脈動(dòng)式，每次進(jìn)氣為一個(gè)塔板體積脈動(dòng)式，每次進(jìn)氣為一個(gè)塔板體

17、積(Vm)(Vm)； 所有組分開(kāi)始時(shí)存在于第所有組分開(kāi)始時(shí)存在于第0 0號(hào)塔板上，而且號(hào)塔板上，而且 試樣沿軸縱向擴(kuò)散可忽略；試樣沿軸縱向擴(kuò)散可忽略； 分配系數(shù)在所有塔板上是常數(shù)，與組分在某分配系數(shù)在所有塔板上是常數(shù)，與組分在某 一塔板上的量無(wú)關(guān)。一塔板上的量無(wú)關(guān)。塔板理論假設(shè)：塔板理論假設(shè)： 在柱內(nèi)一小段長(zhǎng)度在柱內(nèi)一小段長(zhǎng)度H H內(nèi)，組分可以在兩相間內(nèi)，組分可以在兩相間 迅速達(dá)到平衡。這一小段柱長(zhǎng)稱(chēng)為理論塔板迅速達(dá)到平衡。這一小段柱長(zhǎng)稱(chēng)為理論塔板 高度高度H H；2.2.理論塔板數(shù)溶質(zhì)平衡次數(shù)）理論塔板數(shù)溶質(zhì)平衡次數(shù)）根據(jù)塔板理論假設(shè)，在每一塊塔板上，溶質(zhì)在根據(jù)塔板理論假設(shè)，在每一塊塔板上，

18、溶質(zhì)在兩相間很快達(dá)到分配平衡，然后隨著流動(dòng)相按兩相間很快達(dá)到分配平衡，然后隨著流動(dòng)相按一個(gè)一個(gè)塔板的方式向前移動(dòng)。對(duì)于一根長(zhǎng)為一個(gè)一個(gè)塔板的方式向前移動(dòng)。對(duì)于一根長(zhǎng)為L(zhǎng) L的色譜柱，溶質(zhì)平衡的次數(shù)應(yīng)為：的色譜柱，溶質(zhì)平衡的次數(shù)應(yīng)為：理論塔板數(shù)理論塔板數(shù)色譜柱的柱效隨理論塔板數(shù)色譜柱的柱效隨理論塔板數(shù)n n的增加而增加，的增加而增加， 隨板高隨板高H H的增大而減小。的增大而減小。色譜柱分離混色譜柱分離混合組分的能力合組分的能力3 3塔板理論對(duì)色譜的解釋?zhuān)核謇碚搶?duì)色譜的解釋?zhuān)旱谝?，?dāng)溶質(zhì)在柱中的平衡次數(shù)，即理論塔板數(shù)第一，當(dāng)溶質(zhì)在柱中的平衡次數(shù)，即理論塔板數(shù)n n 大于大于5050時(shí)，可得到基

19、本對(duì)稱(chēng)的峰形曲線；時(shí)，可得到基本對(duì)稱(chēng)的峰形曲線；第二，當(dāng)樣品進(jìn)入色譜柱后，只要各組分在兩相第二，當(dāng)樣品進(jìn)入色譜柱后，只要各組分在兩相 間的分配系數(shù)有微小差異，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次間的分配系數(shù)有微小差異，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次 的分配平衡后，仍可獲得良好的分離；的分配平衡后，仍可獲得良好的分離；第三，第三，n n與半峰寬及峰底寬的關(guān)系式為：與半峰寬及峰底寬的關(guān)系式為：即在即在tRtR一定時(shí)，若色譜一定時(shí)，若色譜峰越窄，則峰越窄，則n n值越大，值越大，H H越小，柱效能越高。越小，柱效能越高。2R221RYt16Yt5.54n4.4.有效塔板數(shù)有效塔板數(shù)注意：同一色譜柱對(duì)不同物質(zhì)的柱效能是不注意：同一色譜柱對(duì)不同

20、物質(zhì)的柱效能是不 同的。當(dāng)選用這些指標(biāo)表示柱效時(shí)，同的。當(dāng)選用這些指標(biāo)表示柱效時(shí)， 應(yīng)指明對(duì)何種物質(zhì)而言。應(yīng)指明對(duì)何種物質(zhì)而言。 有效有效2R221R有效nLHYt16Yt5.54n5.5.塔板理論的特點(diǎn)塔板理論的特點(diǎn) 定量說(shuō)明了溶質(zhì)在色譜柱中移動(dòng)的速率；定量說(shuō)明了溶質(zhì)在色譜柱中移動(dòng)的速率；成功點(diǎn)：成功點(diǎn)： 解釋了流出曲線的形狀；解釋了流出曲線的形狀； 提出了計(jì)算和評(píng)價(jià)柱效能高低的參數(shù)。提出了計(jì)算和評(píng)價(jià)柱效能高低的參數(shù)。 不足點(diǎn)：不足點(diǎn)： 定性地給出板高的概念，卻不能找出影定性地給出板高的概念，卻不能找出影 響板高的因素；響板高的因素； 不能說(shuō)明為什么在不同的流速下，可以不能說(shuō)明為什么在不同的

21、流速下，可以 測(cè)得不同的理論塔板數(shù)。測(cè)得不同的理論塔板數(shù)。 速率理論：速率理論： 速率理論指出：在色譜分離過(guò)程中，譜峰的擴(kuò)速率理論指出：在色譜分離過(guò)程中，譜峰的擴(kuò) 寬受渦流擴(kuò)散、分子擴(kuò)散和傳寬受渦流擴(kuò)散、分子擴(kuò)散和傳 質(zhì)阻力三個(gè)動(dòng)力學(xué)因素的控制。質(zhì)阻力三個(gè)動(dòng)力學(xué)因素的控制。板高方程為：板高方程為：A A、B B、C C 常數(shù)。常數(shù)。A A為渦流擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)為渦流擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù) B B為分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)為分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù) C C為傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù)為傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù) 流動(dòng)相的平均線速度；流動(dòng)相的平均線速度； MtLu 一定時(shí)，只有當(dāng)一定時(shí)，只有當(dāng)A A、B B、C C較小時(shí)，較小時(shí)，板高板高H H才能小，柱效才

22、會(huì)高；反之，才能小，柱效才會(huì)高；反之，則柱效低，色譜峰擴(kuò)張。則柱效低，色譜峰擴(kuò)張。u1.1.渦流擴(kuò)散項(xiàng)渦流擴(kuò)散項(xiàng)A A）變寬的程度由下式?jīng)Q定：變寬的程度由下式?jīng)Q定： A=2dpA=2dp A A與填充物的平均直徑與填充物的平均直徑dpdp和填充不規(guī)則因子和填充不規(guī)則因子有關(guān)，有關(guān)，與流動(dòng)相的性質(zhì)、線速度和與流動(dòng)相的性質(zhì)、線速度和組分性質(zhì)無(wú)關(guān)；組分性質(zhì)無(wú)關(guān)； 使用顆粒細(xì)和均勻的填使用顆粒細(xì)和均勻的填料，采用均勻填充，是減小料，采用均勻填充，是減小渦流擴(kuò)散和提高柱效的有效渦流擴(kuò)散和提高柱效的有效途徑。途徑。氣體分子的分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)氣體分子的分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)B B為：為：B=2DgB=2Dg 彎曲因子

23、。它表示柱填充物彎曲因子。它表示柱填充物 對(duì)分子擴(kuò)散的阻礙程度。對(duì)分子擴(kuò)散的阻礙程度。 Dg Dg 組分在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)組分在氣相中的擴(kuò)散系數(shù) （cm2.s-1cm2.s-1）。）。DgDg除與組分性除與組分性質(zhì)質(zhì) 有關(guān)外，還與組分有關(guān)外，還與組分 在氣相中在氣相中 的保留時(shí)間、柱溫、柱壓和載的保留時(shí)間、柱溫、柱壓和載 氣的性質(zhì)等因素有關(guān)。氣的性質(zhì)等因素有關(guān)。2.2.分子擴(kuò)散項(xiàng)（分子擴(kuò)散項(xiàng)（ ） 為減小分子擴(kuò)散引起的色譜峰變寬，可采為減小分子擴(kuò)散引起的色譜峰變寬，可采用：用： 用較高的載氣流速；用較高的載氣流速； 使用相對(duì)分子量較大的載氣；使用相對(duì)分子量較大的載氣； 控制較低的柱溫?？刂戚^低

24、的柱溫。3.3.傳質(zhì)阻力項(xiàng)傳質(zhì)阻力項(xiàng)CC）物質(zhì)系統(tǒng)由于濃度不均勻而發(fā)生的物質(zhì)物質(zhì)系統(tǒng)由于濃度不均勻而發(fā)生的物質(zhì)遷移從一相轉(zhuǎn)入另一相過(guò)程。遷移從一相轉(zhuǎn)入另一相過(guò)程。影響傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行速度的阻力。影響傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行速度的阻力。傳質(zhì)：傳質(zhì)：傳質(zhì)阻力：傳質(zhì)阻力： 氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)氣相傳質(zhì)阻力系數(shù) Cg Cg CgCg描述影響組分從氣相轉(zhuǎn)移到固定相描述影響組分從氣相轉(zhuǎn)移到固定相表表 面這一過(guò)程的傳質(zhì)速度的因素。面這一過(guò)程的傳質(zhì)速度的因素。造成譜峰擴(kuò)寬造成譜峰擴(kuò)寬 對(duì)于填充柱對(duì)于填充柱 ： 液相傳質(zhì)阻力系數(shù)液相傳質(zhì)阻力系數(shù)ClClClCl描述影響組分在液相中傳質(zhì)速度的描述影響組分在液相中傳質(zhì)速度的 因素因素

25、。a.a.降低固定液含量，降低固定液含量，dfdf減小，但容量因子減小，但容量因子k k也也 隨之變小，對(duì)分離不利；隨之變小，對(duì)分離不利； b.b.固定液含量一定時(shí)，固定液含量一定時(shí)，dfdf值隨載體的比表面積值隨載體的比表面積 增加而降低。因而，一般用比表面積較大的增加而降低。因而，一般用比表面積較大的 載體來(lái)降低載體來(lái)降低dfdf值；值； c.c.提高柱溫，提高柱溫，DlDl增大，但增大，但k k值減小，故應(yīng)控制值減小，故應(yīng)控制 適當(dāng)?shù)闹鶞?。適當(dāng)?shù)闹鶞亍?4.4.范氏方程式速率理論方程式：范氏方程式速率理論方程式： ）選擇色譜分離條件具有重要的指導(dǎo)意義。它選擇色譜分離條件具有重要的指導(dǎo)意義

26、。它可以說(shuō)明固定相的填充均勻程度、粒度、液可以說(shuō)明固定相的填充均勻程度、粒度、液膜厚度、載氣種類(lèi)和流速等因素的變化對(duì)柱膜厚度、載氣種類(lèi)和流速等因素的變化對(duì)柱效和色譜峰展寬的影響。效和色譜峰展寬的影響。uDdk13k2Ddk1k01. 0uD2d2Hl2f2g2p22gp74 74 分離度分離度一、柱效和選擇性一、柱效和選擇性柱效柱效色譜柱對(duì)相鄰兩峰分離的能力。色譜柱對(duì)相鄰兩峰分離的能力。用理論塔板數(shù)用理論塔板數(shù)n n或有效塔板數(shù)或有效塔板數(shù)n n有效進(jìn)行衡量有效進(jìn)行衡量選擇性選擇性色譜圖上兩峰之間的距離大小。色譜圖上兩峰之間的距離大小。 一般用相對(duì)保留值一般用相對(duì)保留值表示兩組分在給定色表示兩

27、組分在給定色 譜柱上的選擇性；譜柱上的選擇性； 色譜柱的選擇性主要取決于組分在固定相色譜柱的選擇性主要取決于組分在固定相 上的熱力學(xué)性質(zhì)。上的熱力學(xué)性質(zhì)。二、總分離效能指標(biāo)二、總分離效能指標(biāo)分離度分離度RsRs： 分離度分離度RsRs：定義：定義： 相鄰兩組分色譜峰保留值之差與該兩相鄰兩組分色譜峰保留值之差與該兩組分色譜峰基線寬度平均值之比。組分色譜峰基線寬度平均值之比。定義式：定義式： 121R2R121R2RSYYtt2YY21ttR 121R2RSYYtt2R 當(dāng)當(dāng)RsRs1 1時(shí)，兩色譜峰總是有部分重疊；時(shí)，兩色譜峰總是有部分重疊； 當(dāng)當(dāng)Rs=1.0Rs=1.0時(shí)，兩色譜峰的分離程度可

28、達(dá)時(shí)，兩色譜峰的分離程度可達(dá) 98% 98%； 當(dāng)當(dāng)Rs=1.5Rs=1.5時(shí)，兩色譜峰的分離程度達(dá)時(shí)，兩色譜峰的分離程度達(dá) 99.7% 99.7%。 當(dāng)當(dāng)RsRs值更大時(shí)，分離效果更好，但會(huì)延長(zhǎng)值更大時(shí)，分離效果更好，但會(huì)延長(zhǎng) 分析時(shí)間，使色譜峰變寬，對(duì)分析反而不分析時(shí)間，使色譜峰變寬，對(duì)分析反而不 利。利。 Rs=1.5Rs=1.5為相鄰為相鄰兩色譜峰完全兩色譜峰完全分離的標(biāo)志分離的標(biāo)志 影響影響RsRs的因素：的因素： 容量因子容量因子k k值增大，分離度增大，分析時(shí)間值增大，分離度增大，分析時(shí)間 延長(zhǎng)，甚至造成譜帶檢測(cè)困難。通?？刂蒲娱L(zhǎng)，甚至造成譜帶檢測(cè)困難。通?？刂?容量因子容量因子

29、k=2k=27 7； 相對(duì)保留值相對(duì)保留值有微小增大，都會(huì)使有微小增大，都會(huì)使RsRs值有值有 較大增加。當(dāng)較大增加。當(dāng)=1=1時(shí)，時(shí)，Rs=0,Rs=0,不能分離。不能分離。 增加塔板數(shù)，可以增加分離度。增加塔板數(shù)，可以增加分離度。 Rs Rs（降低板高的方法來(lái)增大塔板數(shù)）（降低板高的方法來(lái)增大塔板數(shù)）22Sk1k14nR 2232222222211161116kkuHRtkkRnSRS 需要75 75 色譜定性分析和定量分析色譜定性分析和定量分析一、定性分析：一、定性分析：色譜定性分析的任務(wù)：色譜定性分析的任務(wù)：比較已知物質(zhì)與未知物質(zhì)在相同條比較已知物質(zhì)與未知物質(zhì)在相同條件下的保留參數(shù)或在

30、固定相上的位件下的保留參數(shù)或在固定相上的位置，即可確定物質(zhì)物質(zhì)是何種物質(zhì)。置，即可確定物質(zhì)物質(zhì)是何種物質(zhì)。確定色譜圖上每一確定色譜圖上每一個(gè)色譜峰所代表的個(gè)色譜峰所代表的是什么物質(zhì)。是什么物質(zhì)。方法：方法：二、定量分析二、定量分析 色譜定量分析的理論依據(jù)：色譜定量分析的理論依據(jù)：在一定色譜條件下，組分的質(zhì)量或其在流動(dòng)在一定色譜條件下，組分的質(zhì)量或其在流動(dòng)相中的濃度，與檢測(cè)器的響應(yīng)值成正比。相中的濃度，與檢測(cè)器的響應(yīng)值成正比。絕對(duì)校正因子絕對(duì)校正因子絕對(duì)校正因子絕對(duì)校正因子色譜峰色譜峰面積面積色譜峰色譜峰峰高峰高 峰高和峰面積的測(cè)定峰高和峰面積的測(cè)定峰高峰高從色譜圖上直接測(cè)量。從色譜圖上直接測(cè)量

31、。峰面積峰面積計(jì)算的辦法求得：計(jì)算的辦法求得： 定量校正因子定量校正因子1.1.絕對(duì)校正因子絕對(duì)校正因子絕對(duì)校正因子表示單位峰面積或單位峰高所絕對(duì)校正因子表示單位峰面積或單位峰高所代表的物質(zhì)質(zhì)量：代表的物質(zhì)質(zhì)量：不易準(zhǔn)確測(cè)量不易準(zhǔn)確測(cè)量不易準(zhǔn)確測(cè)量不易準(zhǔn)確測(cè)量2.2.相對(duì)校正因子相對(duì)校正因子fisfis 相對(duì)校正因子：相對(duì)校正因子： 是指某組分是指某組分i i與基準(zhǔn)物質(zhì)與基準(zhǔn)物質(zhì)S S的絕對(duì)校正因子之比。的絕對(duì)校正因子之比。質(zhì)量校正因子：質(zhì)量校正因子： 相對(duì)校正因子的測(cè)定相對(duì)校正因子的測(cè)定準(zhǔn)確稱(chēng)取被測(cè)組分和標(biāo)準(zhǔn)組分的量，然后在準(zhǔn)確稱(chēng)取被測(cè)組分和標(biāo)準(zhǔn)組分的量，然后在實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行分析，測(cè)量各色譜

32、峰的面積實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行分析，測(cè)量各色譜峰的面積或峰高，代入或峰高，代入fisfis表達(dá)式計(jì)算。表達(dá)式計(jì)算。 定量方法定量方法1.1.外標(biāo)法外標(biāo)法標(biāo)準(zhǔn)曲線法：標(biāo)準(zhǔn)曲線法： 方法：方法： 將待測(cè)組分的純物質(zhì)配成不同含量的將待測(cè)組分的純物質(zhì)配成不同含量的標(biāo)液，定量進(jìn)樣，然后以色譜圖上對(duì)標(biāo)液，定量進(jìn)樣，然后以色譜圖上對(duì)應(yīng)的峰面積或峰高對(duì)百分含量作圖，應(yīng)的峰面積或峰高對(duì)百分含量作圖，得標(biāo)準(zhǔn)曲線，在相同條件下，注入同得標(biāo)準(zhǔn)曲線，在相同條件下，注入同體積的試樣分析，用內(nèi)插法定量。體積的試樣分析，用內(nèi)插法定量。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 操作簡(jiǎn)單，不需測(cè)定校正因子；操作簡(jiǎn)單，不需測(cè)定校正因子； 適合工廠控制和自動(dòng)化分析。適合工廠控制和自動(dòng)化分析。2.2.歸一化法：歸一化法：若試樣中有若試樣中有n n各組分，則組分各組分，則組分i i的百分含量為：的百分含量為： 使用條件：使用條件：樣品中所有組分必須都能產(chǎn)生可樣品中所有組分