第十六章 色譜分析法

1、1第十六章第十六章 色譜分析法概論色譜分析法概論 2主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 色譜過(guò)程和基本原理色譜過(guò)程和基本原理 基本類(lèi)型色譜方法及其分離機(jī)基本類(lèi)型色譜方法及其分離機(jī)制制 色譜法基本理論色譜法基本理論 色譜法的發(fā)展色譜法的發(fā)展3色譜法的特點(diǎn)色譜法的特點(diǎn): : 高分離效能、高靈敏度、高選擇性、高分離效能、高靈敏度、高選擇性、 分析速度快、分析速度快、 應(yīng)用范圍廣應(yīng)用范圍廣應(yīng)用的科學(xué)領(lǐng)域：生命科學(xué)、材料科學(xué)、應(yīng)用的科學(xué)領(lǐng)域：生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等。環(huán)境科學(xué)等。藥學(xué)（藥物分析）：各國(guó)藥典收載了許藥學(xué)（藥物分析）：各國(guó)藥典收載了許多色譜分析方法。多色譜分析方法。4第一節(jié)第一節(jié) 色譜過(guò)程和基本原理

2、色譜過(guò)程和基本原理一、色譜過(guò)程一、色譜過(guò)程實(shí)現(xiàn)色譜操作的基本條件是必須具備相實(shí)現(xiàn)色譜操作的基本條件是必須具備相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相，對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相，固定相固定相(stationary phase)(stationary phase)和和流動(dòng)相流動(dòng)相(mobile phase)(mobile phase)。色譜過(guò)程是組分的分子在流動(dòng)相和固定色譜過(guò)程是組分的分子在流動(dòng)相和固定相間多次相間多次“分配分配”的過(guò)程。的過(guò)程。56色譜過(guò)程色譜過(guò)程組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)微小組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)微小差異差異與固定相與固定相作用作用差異差異隨流動(dòng)相移動(dòng)的速度隨流動(dòng)相移動(dòng)的速度不不等等差速遷移差速遷移 色譜色譜分離分離。7二、色譜流

3、出曲線和有關(guān)概念二、色譜流出曲線和有關(guān)概念（一）色譜流出曲線和色譜峰（一）色譜流出曲線和色譜峰1.色譜流出曲線色譜流出曲線是由檢測(cè)器輸出的電信號(hào)強(qiáng)是由檢測(cè)器輸出的電信號(hào)強(qiáng)度對(duì)時(shí)間作圖所繪制的曲線，又稱(chēng)為色譜圖。度對(duì)時(shí)間作圖所繪制的曲線，又稱(chēng)為色譜圖。 2.基線基線是在操作條件下，沒(méi)有組分流出時(shí)的是在操作條件下，沒(méi)有組分流出時(shí)的流出曲線?；€反映儀器流出曲線?；€反映儀器 (主要是檢測(cè)器主要是檢測(cè)器) 的噪的噪音隨時(shí)間的變化。音隨時(shí)間的變化。3.色譜峰色譜峰是流出曲線上的突起部分。是流出曲線上的突起部分。 正常色譜峰、拖尾峰和前延峰正常色譜峰、拖尾峰和前延峰8min02.557.51012.51

4、517.52022.5LU 0100200300400PutABCadHdaSpdSpm9對(duì)稱(chēng)因子對(duì)稱(chēng)因子（symmetry factor) ： fs 衡量色譜峰的對(duì)稱(chēng)性衡量色譜峰的對(duì)稱(chēng)性 0.05/2()/2shfWAABA10（二）保留值（定性參數(shù)）（二）保留值（定性參數(shù)）1.保留時(shí)間保留時(shí)間(retention time;tR)：從進(jìn)樣到某組：從進(jìn)樣到某組分在柱后出現(xiàn)濃度極大時(shí)的時(shí)間間隔。分在柱后出現(xiàn)濃度極大時(shí)的時(shí)間間隔。2.死時(shí)間死時(shí)間 (t0)：分配系數(shù)為零的組分，即不被：分配系數(shù)為零的組分，即不被固定相吸附或溶解的組分的保留時(shí)間。固定相吸附或溶解的組分的保留時(shí)間。 3.調(diào)整保留時(shí)間

5、調(diào)整保留時(shí)間 (tR)：某組分由于溶解（或被：某組分由于溶解（或被吸附）于固定相，比不溶解（或不被吸附）吸附）于固定相，比不溶解（或不被吸附）的組分在柱中多停留的時(shí)間。的組分在柱中多停留的時(shí)間。 RR0ttt114.保留體積保留體積(VR)：從進(jìn)樣開(kāi)始到某個(gè)組分在柱：從進(jìn)樣開(kāi)始到某個(gè)組分在柱后出現(xiàn)濃度極大時(shí)，所需通過(guò)色譜柱的流動(dòng)后出現(xiàn)濃度極大時(shí)，所需通過(guò)色譜柱的流動(dòng)相體積。相體積。5.死體積死體積(V0)：由進(jìn)樣器至檢測(cè)器的流路中未：由進(jìn)樣器至檢測(cè)器的流路中未被固定相占有的空間。被固定相占有的空間。固定相顆粒間間隙、導(dǎo)管的容積、檢測(cè)器內(nèi)固定相顆粒間間隙、導(dǎo)管的容積、檢測(cè)器內(nèi)腔容積的總和。腔容積

6、的總和。RRcVtF00cVtF126.調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積(adjusted retention volume; )：由保留體積扣除死體積后的體積由保留體積扣除死體積后的體積 RR0RcVVVtF注意：注意：VR是定值，是定值，tR與與FC成反比成反比7.相對(duì)保留值相對(duì)保留值(r) ：兩組分的調(diào)整保留值：兩組分的調(diào)整保留值之比之比2211RR2,1RRtVrtV13（三）峰高和峰面積（定性參數(shù)）（三）峰高和峰面積（定性參數(shù)） 1.峰高峰高(peak height；h)：組分在柱后出現(xiàn)濃：組分在柱后出現(xiàn)濃度極大時(shí)的檢測(cè)信號(hào)，即色譜峰頂至基線的度極大時(shí)的檢測(cè)信號(hào)，即色譜峰頂至基線的距離。距離

7、。 2.峰面積峰面積(peak area；A)：色譜曲線與基線間：色譜曲線與基線間包圍的面積。包圍的面積。 14（四）色譜峰區(qū)域?qū)挾龋ㄋ模┥V峰區(qū)域?qū)挾?.標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation；)：0.607倍峰高處倍峰高處的峰寬之半。的峰寬之半。 的大小表示組分被帶出色譜柱的的大小表示組分被帶出色譜柱的分散程度。分散程度。越大，組分越分散；反之越集中。越大，組分越分散；反之越集中。2.半峰寬半峰寬 (W1/2)：峰高一半處的峰寬。：峰高一半處的峰寬。 W1/2=2.355 3.峰寬峰寬 (peak width；W)：色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)作切線：色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)作切線在基線上所截得的距離

8、。在基線上所截得的距離。 W=4 或或W=1.699W1/21516（五）（五）分離度分離度(resolution；R)：又稱(chēng)分辨率。是相鄰兩色譜峰保留時(shí)間之又稱(chēng)分辨率。是相鄰兩色譜峰保留時(shí)間之差與兩色譜峰峰寬均值之比。差與兩色譜峰峰寬均值之比。2121RRRR12122()()/2ttttRWWWW17三、分配系數(shù)與色譜分離三、分配系數(shù)與色譜分離(一一) 分配系數(shù)和保留因子分配系數(shù)和保留因子 1.分配系數(shù)分配系數(shù) (distribution coefficient；K)是在一定溫度和壓力下，達(dá)到分配平衡時(shí)，是在一定溫度和壓力下，達(dá)到分配平衡時(shí)，組分在固定相組分在固定相 (s) 與流動(dòng)相與流動(dòng)

9、相 (m) 中的濃度中的濃度 (C) 之比。之比。sm=CKC分配系數(shù)僅與組分、固定相和流動(dòng)相的性分配系數(shù)僅與組分、固定相和流動(dòng)相的性質(zhì)及溫度（和壓力）有關(guān)。是組分的特征質(zhì)及溫度（和壓力）有關(guān)。是組分的特征常數(shù)。常數(shù)。18ssssmmmmmC VVkKmC VV與固定相和流動(dòng)相的體積有關(guān)。與固定相和流動(dòng)相的體積有關(guān)。保留因子與保留因子與分配系數(shù)的關(guān)系分配系數(shù)的關(guān)系2.保留因子保留因子(capacity factor；k)：在一定溫度：在一定溫度和壓力下，達(dá)到分配平衡時(shí)，組分在固定相和壓力下，達(dá)到分配平衡時(shí)，組分在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量和流動(dòng)相中的質(zhì)量(m)之比。之比。 又稱(chēng)為質(zhì)量分配系數(shù)或分配

10、比。又稱(chēng)為質(zhì)量分配系數(shù)或分配比。19（三）色譜分離的前提（三）色譜分離的前提 KAKB 或或kAkB 是色譜分離的前提是色譜分離的前提20第二節(jié)第二節(jié) 基本類(lèi)型色譜方法及其分離機(jī)制基本類(lèi)型色譜方法及其分離機(jī)制一、色譜法的分類(lèi)一、色譜法的分類(lèi)1.按流動(dòng)相的分子聚集狀態(tài)分類(lèi)按流動(dòng)相的分子聚集狀態(tài)分類(lèi): 氣相色譜法（氣相色譜法（GC) 、液相色譜法（、液相色譜法（LC) LC、 超臨界流體色譜法（超臨界流體色譜法（SFC） 等等2.按固定相的分子聚集狀態(tài)分類(lèi)按固定相的分子聚集狀態(tài)分類(lèi): 氣固色譜法（氣固色譜法（GSC）、氣液色譜法（）、氣液色譜法（GLC）、）、 液固色譜法（液固色譜法（LSC）、液

11、液色譜法（）、液液色譜法（LLC）213.按操作形式分類(lèi)按操作形式分類(lèi):柱色譜法、平面色譜法、毛細(xì)管電泳法等柱色譜法、平面色譜法、毛細(xì)管電泳法等4.按色譜過(guò)程的分離機(jī)制分類(lèi)按色譜過(guò)程的分離機(jī)制分類(lèi):分配色譜法、吸附色譜法、離子交換色譜法、分配色譜法、吸附色譜法、離子交換色譜法、 空間排阻色譜法、毛細(xì)管電泳法等空間排阻色譜法、毛細(xì)管電泳法等22毛細(xì)管電色譜法毛細(xì)管電色譜法（CEC）色譜法色譜法GSC液相色譜法液相色譜法 （LC）柱色譜法柱色譜法平面色譜法平面色譜法毛細(xì)管電泳法毛細(xì)管電泳法 （CE）LLCLSCSECIECBPC紙色譜法紙色譜法薄層色譜法薄層色譜法（TLC）LLCLLCLSC氣相色

12、譜法氣相色譜法（GC）柱色譜法柱色譜法GLC超臨界流體色譜法超臨界流體色譜法 （SFC）23二、分配色譜法二、分配色譜法 1.分離原理分離原理 利用被分離組分在固定相或流利用被分離組分在固定相或流動(dòng)相中的溶解度差別而實(shí)現(xiàn)分離。動(dòng)相中的溶解度差別而實(shí)現(xiàn)分離。sssmmmCXVKCXV24252.固定相：又稱(chēng)固定液（涂漬在惰性載體固定相：又稱(chēng)固定液（涂漬在惰性載體顆粒上的一薄層液體）顆粒上的一薄層液體） 化學(xué)鍵合相（通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將各種有化學(xué)鍵合相（通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將各種有機(jī)基團(tuán)鍵合到載體上形成的固定相）。機(jī)基團(tuán)鍵合到載體上形成的固定相）。26流動(dòng)相：流動(dòng)相： 氣液分配氣液分配色譜法：氣體，常為氫氣或氮

13、氣。色譜法：氣體，常為氫氣或氮?dú)狻?液液分配液液分配色譜法：與固定相不相溶的液體。色譜法：與固定相不相溶的液體。 正相液液分配正相液液分配色譜：流動(dòng)相的極性弱于固色譜：流動(dòng)相的極性弱于固定相的極性。定相的極性。 反相液液分配反相液液分配色譜：流動(dòng)相的極性強(qiáng)于固色譜：流動(dòng)相的極性強(qiáng)于固定相的極性。定相的極性。 273.洗脫順序：由組分在固定相或流動(dòng)相中溶洗脫順序：由組分在固定相或流動(dòng)相中溶解度的相對(duì)大小而決定。解度的相對(duì)大小而決定。正相液液分配色譜：極性強(qiáng)的組分后被洗脫正相液液分配色譜：極性強(qiáng)的組分后被洗脫反相液液分配色譜：極性強(qiáng)的組分先出柱。反相液液分配色譜：極性強(qiáng)的組分先出柱。28三、吸附色

14、譜法三、吸附色譜法1.分離原理分離原理 利用被分離組分對(duì)固定相表面利用被分離組分對(duì)固定相表面吸附中心吸附能力的差別而實(shí)現(xiàn)分離。吸附中心吸附能力的差別而實(shí)現(xiàn)分離。吸附過(guò)程是試樣中組分的分子吸附過(guò)程是試樣中組分的分子(X)與流動(dòng)相分與流動(dòng)相分子子(Y)爭(zhēng)奪吸附劑表面活性中心的過(guò)程，即為爭(zhēng)奪吸附劑表面活性中心的過(guò)程，即為競(jìng)爭(zhēng)吸附過(guò)程競(jìng)爭(zhēng)吸附過(guò)程 29namanmaX Y =X Y KaaaammmX /X /XSKXV吸附系數(shù)與吸附劑的吸附系數(shù)與吸附劑的活性、組分的性質(zhì)和活性、組分的性質(zhì)和流動(dòng)相的性質(zhì)有關(guān)。流動(dòng)相的性質(zhì)有關(guān)。maamXnYXnY302.固定相固定相 多為吸附劑，如硅膠、氧化鋁。多為吸

15、附劑，如硅膠、氧化鋁。 硅膠表面硅醇基為吸附中心。硅膠表面硅醇基為吸附中心。 經(jīng)典液相柱色譜和薄層色譜：一般硅膠經(jīng)典液相柱色譜和薄層色譜：一般硅膠 高效液相色譜：球型或無(wú)定型全多孔硅高效液相色譜：球型或無(wú)定型全多孔硅膠和膠和 堆積硅珠。堆積硅珠。 氣相色譜：高分子多孔微球等氣相色譜：高分子多孔微球等31流動(dòng)相流動(dòng)相:有機(jī)溶劑（硅膠為吸附劑）有機(jī)溶劑（硅膠為吸附劑） 洗脫能力：主要由其極性決定。洗脫能力：主要由其極性決定。 強(qiáng)極性流動(dòng)相占據(jù)吸附中心的能力強(qiáng)，強(qiáng)極性流動(dòng)相占據(jù)吸附中心的能力強(qiáng)，洗脫能力強(qiáng)。洗脫能力強(qiáng)。 Snyder溶劑強(qiáng)度溶劑強(qiáng)度 o：吸附自由能，表：吸附自由能，表示洗脫能力。示洗

16、脫能力。 o值越大，固定相對(duì)溶劑的值越大，固定相對(duì)溶劑的吸附能力越強(qiáng)，即洗脫能力越強(qiáng)。吸附能力越強(qiáng)，即洗脫能力越強(qiáng)。32溶劑溶劑溶劑強(qiáng)度溶劑強(qiáng)度（ o）溶劑溶劑溶劑強(qiáng)度溶劑強(qiáng)度（ o）正戊烷正戊烷0.00甲基叔丁甲基叔丁基醚基醚0.48正己烷正己烷0.00醋酸乙酯醋酸乙酯0.48氯仿氯仿0.26乙腈乙腈0.52二氯甲烷二氯甲烷0.40異丙醇異丙醇0.60乙醚乙醚0.43甲醇甲醇0.70一些溶劑在硅膠上的一些溶劑在硅膠上的 o值值3333RSO HNaRSO NaH四、離子交換色譜法四、離子交換色譜法33RNR OHClRNR ClOHRBARAB分離原理分離原理 利用被分離組分離子交換能力利用

17、被分離組分離子交換能力的差別而實(shí)現(xiàn)分離。的差別而實(shí)現(xiàn)分離。分為陽(yáng)離子交換色譜法和陰離子交換色分為陽(yáng)離子交換色譜法和陰離子交換色譜法。譜法。陽(yáng)離子交換：陽(yáng)離子交換：陰離子交換：陰離子交換：離子交換通式：離子交換通式： 34五、空間排阻色譜法五、空間排阻色譜法 分離原理：根據(jù)被分離組分分子的線分離原理：根據(jù)被分離組分分子的線團(tuán)尺寸進(jìn)行分離。團(tuán)尺寸進(jìn)行分離。 也稱(chēng)為分子排阻色譜法。也稱(chēng)為分子排阻色譜法。35XmXs根據(jù)空間排阻（根據(jù)空間排阻（steric exclusion）理論，孔內(nèi)）理論，孔內(nèi)外同等大小的溶質(zhì)分子處于擴(kuò)散平衡狀態(tài)：外同等大小的溶質(zhì)分子處于擴(kuò)散平衡狀態(tài)：滲透系數(shù)：滲透系數(shù)： Kp

18、= Xs / Xm （0Kp1 ）由溶質(zhì)分子的線團(tuán)尺寸和凝膠孔隙的大小由溶質(zhì)分子的線團(tuán)尺寸和凝膠孔隙的大小所決定。在一定分子線團(tuán)尺寸范圍內(nèi)，所決定。在一定分子線團(tuán)尺寸范圍內(nèi)，Kp與分與分子量相關(guān)，即組分按分子量的大小分離。子量相關(guān)，即組分按分子量的大小分離。36固定相固定相多孔凝膠：軟質(zhì)、半軟質(zhì)和硬質(zhì)多孔凝膠：軟質(zhì)、半軟質(zhì)和硬質(zhì)流動(dòng)相流動(dòng)相要求：能溶解試樣、潤(rùn)濕凝膠，粘度要低要求：能溶解試樣、潤(rùn)濕凝膠，粘度要低水溶性試樣選擇水溶液為流動(dòng)相水溶性試樣選擇水溶液為流動(dòng)相(稱(chēng)為凝膠過(guò)濾稱(chēng)為凝膠過(guò)濾色譜色譜gel filtration chromatography； GFC)；非水溶性試樣選擇四氫呋喃

19、、氯仿、甲苯和二非水溶性試樣選擇四氫呋喃、氯仿、甲苯和二甲基甲酰胺等有機(jī)溶劑為流動(dòng)相甲基甲酰胺等有機(jī)溶劑為流動(dòng)相 (凝膠滲透色凝膠滲透色譜譜gel permeation chromatography；GPC)。37要使要使R R大，必須：大，必須：1 1、t tR R大大- - k k大大-熱力學(xué)熱力學(xué)2 2、W W小小-峰展寬小峰展寬小-動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)第四節(jié)第四節(jié) 色譜法基本理論色譜法基本理論2121RRRR12122()()/2ttttRWWWW38 色譜理論包括兩方面色譜理論包括兩方面:熱力學(xué)理論：研究分配熱力學(xué)理論：研究分配(分離分離)過(guò)程，過(guò)程，塔板理論（塔板理論（plate theo

20、ry）。）。動(dòng)力學(xué)理論：研究各種動(dòng)力學(xué)因素動(dòng)力學(xué)理論：研究各種動(dòng)力學(xué)因素對(duì)峰展寬的影響，速率理論（對(duì)峰展寬的影響，速率理論（rate theory）。）。39一、塔板理論一、塔板理論始于馬?。ㄊ加隈R?。∕artin）和辛格（）和辛格（Synge）提）提出的塔板模型。出的塔板模型。分餾塔：在塔板上多次氣液平衡，按沸點(diǎn)分餾塔：在塔板上多次氣液平衡，按沸點(diǎn)不同而分離。不同而分離。色譜柱：組分在兩相間的多次分配平衡，色譜柱：組分在兩相間的多次分配平衡，按分配系數(shù)不同而分離。按分配系數(shù)不同而分離。 40塔板理論假定：塔板理論假定：l在色譜柱內(nèi)每一在色譜柱內(nèi)每一“塔板塔板”H內(nèi)，組內(nèi)，組分在兩相間分在兩相

21、間瞬間瞬間達(dá)到分配平衡。達(dá)到分配平衡。l流動(dòng)相間歇式進(jìn)入色譜柱，每次進(jìn)流動(dòng)相間歇式進(jìn)入色譜柱，每次進(jìn)入入一個(gè)塔板體積一個(gè)塔板體積。l分配系數(shù)在各塔板內(nèi)是常數(shù)。分配系數(shù)在各塔板內(nèi)是常數(shù)。l縱向擴(kuò)散縱向擴(kuò)散可以忽略?？梢院雎?。41（一）質(zhì)量分配和轉(zhuǎn)移（一）質(zhì)量分配和轉(zhuǎn)移 1、單一組分、單一組分B（kB=0.5）的分配和轉(zhuǎn)移）的分配和轉(zhuǎn)移 設(shè)色譜柱的塔板數(shù)設(shè)色譜柱的塔板數(shù)n=5，即，即r=0、1、2、3、4（或（或n-1）號(hào)。）號(hào)。 將單位質(zhì)量的將單位質(zhì)量的B加到第加到第0號(hào)塔板上。號(hào)塔板上。 平衡后，平衡后，0號(hào)塔板內(nèi)號(hào)塔板內(nèi)ms/mm0.333/0.667 進(jìn)入一個(gè)塔板體積的流動(dòng)相（一次轉(zhuǎn)移）進(jìn)

22、入一個(gè)塔板體積的流動(dòng)相（一次轉(zhuǎn)移）4243經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)N次轉(zhuǎn)移后，質(zhì)量分布符合二項(xiàng)式次轉(zhuǎn)移后，質(zhì)量分布符合二項(xiàng)式(ms+mm)N的展開(kāi)式。的展開(kāi)式。 如如N=3，展開(kāi)式為：，展開(kāi)式為：(0.333+0.667)3=0.037+0.222+0.444+0.296 0 1 2 3號(hào)號(hào)在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量分布由在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量分布由k(K)決定決定44轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移N次后，第次后，第r號(hào)塔板中的質(zhì)量號(hào)塔板中的質(zhì)量Nmr： rrNrNmmrNrNmms)!( !例：轉(zhuǎn)移例：轉(zhuǎn)移3次后，在第次后，在第2號(hào)塔板內(nèi)的溶質(zhì)分?jǐn)?shù)號(hào)塔板內(nèi)的溶質(zhì)分?jǐn)?shù)444066703330)23(232)23(23.!m45 組

23、分組分B(B(k kB B=0.5)=0.5)在在n n=5=5的色譜柱內(nèi)及出口的分布的色譜柱內(nèi)及出口的分布 N r 0 1 2 3 4 N r 0 1 2 3 4 柱出口柱出口 0 1 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 1 0.333 0.667 0 0 0 0 1 0.333 0.667 0 0 0 0 2 0.111 0.444 0.445 0 0 0 2 0.111 0.444 0.445 0 0 0 3 0.037 0.222 0.444 0.296 0 0 3 0.037 0.222 0.444 0.296 0 0 4 0.012 0.099 0.269 0.395 0

24、.198 0 4 0.012 0.099 0.269 0.395 0.198 0 5 0.004 0.041 0.164 0.329 0.329 0.132 5 0.004 0.041 0.164 0.329 0.329 0.132 6 0.001 0.016 0.082 0.219 0.329 6 0.001 0.016 0.082 0.219 0.329 0.2190.219 7 0 0.006 0.038 0.128 0.256 7 0 0.006 0.038 0.128 0.256 0.2190.219 8 0 0.002 0.017 0.068 0.170 0.170 8 0 0.0

25、02 0.017 0.068 0.170 0.170 9 0 0 0.007 0.033 0.102 0.114 9 0 0 0.007 0.033 0.102 0.114 10 0 0 0.002 0.016 0.056 0.068 10 0 0 0.002 0.016 0.056 0.068462、兩組分的分離、兩組分的分離A(kA=1)和和B(kB=0.5)兩組分兩組分47 組分組分A(A(k kA A=1)=1)在在n n=5=5的色譜柱內(nèi)和出口的分布的色譜柱內(nèi)和出口的分布 N r 0 1 2 3 4 N r 0 1 2 3 4 柱出口柱出口 0 1 0 0 0 0 00 1 0 0

26、0 0 0 1 0.5 0.5 0 0 0 0 1 0.5 0.5 0 0 0 0 2 0.25 0.5 0.25 0 0 0 2 0.25 0.5 0.25 0 0 0 3 0.125 0.375 0.375 0.125 0 0 3 0.125 0.375 0.375 0.125 0 0 4 0.063 0.250 0.375 0.250 0.063 0 4 0.063 0.250 0.375 0.250 0.063 0 5 0.032 0.157 0.313 0.313 0.157 0.032 5 0.032 0.157 0.313 0.313 0.157 0.032 6 0.016 0.

27、095 0.235 0.313 0.235 0.079 6 0.016 0.095 0.235 0.313 0.235 0.079 7 0.008 0.056 0.165 0.274 0.274 0.118 7 0.008 0.056 0.165 0.274 0.274 0.118 8 0.004 0.032 0.111 0.220 0.274 8 0.004 0.032 0.111 0.220 0.274 0.1370.137 9 0.002 0.018 0.072 0.166 0.247 9 0.002 0.018 0.072 0.166 0.247 0.1370.137 10 0.001

28、 0.010 0.045 0.094 0.207 0.124 10 0.001 0.010 0.045 0.094 0.207 0.124 48結(jié)果：結(jié)果： 組分組分B: k=0.5, 當(dāng)當(dāng)N=6和和7時(shí)，柱出口產(chǎn)生時(shí)，柱出口產(chǎn)生B的濃度最大點(diǎn)。的濃度最大點(diǎn)。 組分組分A：k=1，N=8和和9時(shí)，柱出口處達(dá)到濃時(shí)，柱出口處達(dá)到濃度最大點(diǎn)。度最大點(diǎn)。兩組分開(kāi)始分離，兩組分開(kāi)始分離，k小的組分小的組分B在柱后在柱后先出現(xiàn)濃度極大值先出現(xiàn)濃度極大值, 即先即先出柱。出柱。49一根色譜柱一根色譜柱n=103以上，組分有微小的分配以上，組分有微小的分配系數(shù)系數(shù)(容量因子容量因子)差別即可實(shí)現(xiàn)完全分離。差

29、別即可實(shí)現(xiàn)完全分離。分配系數(shù)分配系數(shù)(容量因子容量因子)不等是分離的前提。不等是分離的前提。50(二二) 流出曲線方程流出曲線方程 1.二項(xiàng)式分布曲線二項(xiàng)式分布曲線 以組分以組分A在柱出口處的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)在柱出口處的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)N作圖。作圖。51N N 柱出口柱出口 0 00 0 1 0 1 0 2 0 2 0 3 0 3 0 4 0 4 0 5 0.032 5 0.032 6 0.079 6 0.079 7 0.118 7 0.118 8 0.137 8 0.137 9 0.137 9 0.137 10 0.124 10 0.124 k k=1=1的組分從的組分從n n=5=5色譜柱中的流出曲線

30、圖色譜柱中的流出曲線圖522、色譜流出曲線、色譜流出曲線當(dāng)塔板數(shù)很大時(shí)，流出曲線趨于正態(tài)分布當(dāng)塔板數(shù)很大時(shí)，流出曲線趨于正態(tài)分布曲線。曲線。5354(三三) 理論塔板高度和理論塔板數(shù)理論塔板高度和理論塔板數(shù) 是色譜是色譜柱效參數(shù)柱效參數(shù)2R)/(tn2R)16(Wtn221R)5.54(Wtn理論塔板數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差（峰寬或半峰寬）和保理論塔板數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差（峰寬或半峰寬）和保留時(shí)間的關(guān)系：留時(shí)間的關(guān)系：理論塔板高度理論塔板高度: H =L/n 552ef)/(tnRHef =L/nef有效理論塔板數(shù)和有效理論塔板高度有效理論塔板數(shù)和有效理論塔板高度56小結(jié)：小結(jié)： 1.塔板理論解釋了流出曲線的形狀塔板理論解釋了流出曲線的形狀 2.說(shuō)明了組分的分配和分離過(guò)程說(shuō)明了組分的分配和分離過(guò)程 3.提出了評(píng)價(jià)柱效的指標(biāo)提出了評(píng)價(jià)柱效的指標(biāo) 4.但某些假設(shè)與實(shí)際色譜過(guò)程不符但某些假設(shè)與實(shí)際色譜過(guò)程不符57塔板理論的不足：塔板理論的不足： 1.組分在兩相中不可能真正達(dá)到分配平衡；組分在兩相中不可能真正達(dá)到分配平衡； 2.組分在色譜柱中的縱向擴(kuò)散不能忽略組分在色譜柱中的縱向擴(kuò)散不能忽略; 3.沒(méi)有考慮各種動(dòng)力學(xué)因素對(duì)傳質(zhì)過(guò)程的沒(méi)有考慮各種動(dòng)力學(xué)因素對(duì)傳質(zhì)過(guò)程的影響；影響； 4.無(wú)法解釋柱效與流動(dòng)相流速的關(guān)系；無(wú)法解釋柱效與流動(dòng)相流速的關(guān)系； 5.不能說(shuō)明影響柱效有哪