第十九章 色譜法導(dǎo)論課件

色譜部分章節(jié)簡介第十九章色譜法導(dǎo)論第二十章經(jīng)典液相色譜法第二十一章氣相色譜法第二十二章高效液相色譜法第二十三章高效毛細(xì)管電泳第十九章色譜法導(dǎo)論任課教師:陳磊中藥分析教研室第十九章-色譜法導(dǎo)論第十九章色譜法導(dǎo)論任課教師:陳磊中藥分析教研室CHROMATOGROPHY第十九章-色譜法導(dǎo)論第十九章色譜法導(dǎo)論fundamentalofchromatographanalysis第一節(jié)概述generalizationofchromatographanalysis

色譜法chromatograph是一種物理或物理化學(xué)分離分析方法，特別適宜于分離多組分的試樣，是各種分離技術(shù)中效率很高和應(yīng)用最廣的一種方法。它是利用各物質(zhì)在兩相中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)在兩相中進(jìn)行多次反復(fù)的分配來達(dá)到分離的目的。色譜的起源和發(fā)展:(1)起源:俄國植物學(xué)家茨維特（Tswett)在1906年使用的色譜原型裝置如右圖所示。色譜法的產(chǎn)生固定相、流動(dòng)相、色譜柱第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜歷史與發(fā)展第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜歷史與發(fā)展(2)色譜的發(fā)展40年代50年代薄層色譜1941年Martin和Synge提出色譜塔板理論1952年Martin和James發(fā)明了氣相色譜20世紀(jì)60年代末70年代初隨著氣相色譜的發(fā)展,高效液相色譜得到了飛快發(fā)展(3)色譜的發(fā)展趨勢(shì)色譜—光譜聯(lián)用技術(shù)GC-MS、GC-FTIR、LC-MS、LC-NMR大大提高了分離分析能力色譜—色譜聯(lián)用技術(shù)GC-HPLC、GLC-GSC、HPLC-TLC模式識(shí)別與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)色譜專家系統(tǒng)：知識(shí)庫、推理機(jī)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫等紙色譜第十九章-色譜法導(dǎo)論儀器的發(fā)展五十年代第一臺(tái)色譜儀問世第十九章-色譜法導(dǎo)論六十年代就有數(shù)臺(tái)5公斤重的色譜儀隨阿波羅飛船同登月球，自動(dòng)取樣分析，1970年更有一臺(tái)100克重的色譜儀飛上了火星。1967年時(shí)全世界共有色譜儀7萬臺(tái)1972年就發(fā)展到20萬臺(tái)現(xiàn)在我國的儀器就有數(shù)百萬臺(tái)過去龐大的體積，到現(xiàn)在的越來越小巧過去只有進(jìn)口的，現(xiàn)在國產(chǎn)的也很好,比如說大連依利特公司第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜分析技術(shù)有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域色譜分離是目前應(yīng)用最廣泛的分離方法。已廣泛地用于石油化工、有機(jī)合成、生理生化、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)、刑事偵查、生產(chǎn)在線控制，乃至空間探索等許多領(lǐng)域，以解決各種分離分析課題。石油化工石油產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控油田開發(fā)（吸附絲技術(shù)）第十九章-色譜法導(dǎo)論醫(yī)藥衛(wèi)生提純凈化—如手性色譜分離有效成分藥物中間體的處理食品衛(wèi)生監(jiān)測(cè)（瘦肉精、農(nóng)殘、抗生素）化學(xué)研究樣品提純—如合成產(chǎn)品的檢驗(yàn)等物質(zhì)性質(zhì)與其配比的相關(guān)性——色譜法和化學(xué)計(jì)量學(xué)方法結(jié)合第十九章-色譜法導(dǎo)論生命科學(xué)研究DNA測(cè)序—用CE、HPLC技術(shù)、生物工程下游技術(shù)—細(xì)胞的培養(yǎng)、分離、純化和分析檢測(cè)

第十九章-色譜法導(dǎo)論教材特點(diǎn)及參考書教材:新世紀(jì)全國高等中醫(yī)藥院校規(guī)劃教材《分析化學(xué)》下冊(cè)(供中藥類專業(yè))黃世德梁生旺主編參考書:(1)專著:付若農(nóng)主編的《色譜技術(shù)叢書》化學(xué)工業(yè)出版社，涵蓋所有色譜技術(shù)：色譜分析概論離子色譜方法及應(yīng)用色譜定性和定量毛細(xì)管電泳技術(shù)及應(yīng)用氣相色譜檢測(cè)方法色譜分析樣品處理第十九章-色譜法導(dǎo)論液相色譜檢測(cè)方法色譜聯(lián)用技術(shù)氣相色譜方法及應(yīng)用色譜柱技術(shù)高效液相色譜方法及應(yīng)用色譜儀器維護(hù)與故障排除平面色譜方法及應(yīng)用等等(2)雜志色譜科學(xué)雜志（J，ChromatographySci）1963年創(chuàng)刊,原名氣相色譜雜志（J,GasChromat）,1969年改為現(xiàn)名,主要發(fā)表氣相、液相原始論文和總結(jié)性文章（英文）和色譜標(biāo)準(zhǔn)圖譜。色譜雜志（J，Chromatograpy）1958年創(chuàng)刊,系多科性（包括氣相、液相色譜，薄層色譜，紙色譜，離子交換色譜等）國際雜志，刊登各種原始論文及講座性文章，并附有定性、定量數(shù)據(jù)及色譜文摘，文章以英文、法文或德文發(fā)表，從1993年起分A、B卷發(fā)行，每年還有Review專輯。第十九章-色譜法導(dǎo)論《色譜》，1984年創(chuàng)刊，刊登各種原始論文和綜述，為雙月刊。刊登色譜文章和評(píng)論性文章的還有各種分析化學(xué)相關(guān)的雜志，如各國的“分析化學(xué)”（中、美、英、日、德等），中文的《理化檢驗(yàn)》、《環(huán)境化學(xué)》等專業(yè)文獻(xiàn)上也有相當(dāng)比例的色譜論文發(fā)表。（3）手冊(cè)手冊(cè)是最方便地查閱相關(guān)文獻(xiàn)的工具，盡管所列數(shù)據(jù)并非最新的。如1999年3月起再版的《分析化學(xué)手冊(cè)》第二版，共10個(gè)分冊(cè)：1-基礎(chǔ)知識(shí)與安全知識(shí)2-化學(xué)分析3-光譜分析4-電分析化學(xué)5-氣相色譜分析6-液相色譜分析7-核磁共振波譜分析8-熱分析9-質(zhì)譜分析10-化學(xué)計(jì)量學(xué)第十九章-色譜法導(dǎo)論（4）學(xué)術(shù)會(huì)議文集每年都有不同組織者組織召開的國際國內(nèi)的各種分析界的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)，會(huì)議的文集也是一種很好的參考文獻(xiàn)，值得收集閱讀。全國色譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)和浙江省色譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)均每兩年舉辦一次，全國會(huì)議每次能征集到論文500篇以上，省會(huì)議也能征集到60篇以上。（5）色譜網(wǎng)站我們的工作與生活已經(jīng)離不開網(wǎng)絡(luò),已有很多國際網(wǎng)站，包括美國化學(xué)會(huì)的網(wǎng)站，可搜索后查取相關(guān)文獻(xiàn)。關(guān)于色譜方面的網(wǎng)站有：

第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜法的原理(兩個(gè)相和一個(gè)裝置)（1）兩個(gè)相：固定相和流動(dòng)相試樣混合物的分離過程也就是試樣中各組分在色譜分離柱中的兩相間不斷進(jìn)行著的分配過程。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)，混合物在兩相間經(jīng)過反復(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，從而按一定次序從色譜柱中流出。

色譜柱第十九章-色譜法導(dǎo)論其中的一相固定不動(dòng)，稱為固定相(stationaryphase)

；另一相是攜帶試樣混合物流過此固定相的流體（氣體或液體），稱為流動(dòng)相(mobilephase)

。（2）一個(gè)裝置：柱子裝有固定相的柱子稱為色譜柱(chromatographiccolumn)GCGC填充柱HPLC填充柱C保護(hù)柱填料第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜法的分類（一）按兩相的狀態(tài)不同分類：按流動(dòng)相的狀態(tài)分為：(1)氣相色譜：流動(dòng)相為氣體（稱為載氣）；(2)液相色譜：流動(dòng)相為液體；(3)超臨界色譜：流動(dòng)相為超臨界流體（常用CO2）；按固定相的不同：(1)氣相色譜分為：氣固色譜（GSC）和氣液色譜（GLC）；(2)液相色譜分為：液固色譜（LSC）和液液色譜（LLC）；第十九章-色譜法導(dǎo)論（二）按分離機(jī)理分類：1．吸附色譜法(absorptionchromatography)2．分配色譜法(partitionchromatography)3.離子交換色譜法(ionexchangechromatography)4.尺寸排阻色譜法(sizeexclusionchromatography)

除以上四種外，還有親和色譜法(affinitychromatography)，是利用不同組分與固定相(固定化分子)的高專屬性親和力進(jìn)行分離的方法。

（三）按極性分類1.正相色譜法2.反相色譜法第十九章-色譜法導(dǎo)論（四）按操作形式分類：1．柱色譜法（columnchromatography）：填充柱色譜和毛細(xì)管柱色譜；2．平面色譜法((planechromatography)：（1）紙色譜法(paperchromatography)（2）薄層色譜法(thinlayerchromatography)（3）薄膜色譜法(thinfilmchromatography)

第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜法的分類氣—液色譜法（GLC）

填充柱色譜法氣—固色譜法（GSC）氣相色譜法涂壁毛細(xì)管柱（WCOT）（GC）毛細(xì)管柱色譜法多孔層毛細(xì)管柱（PLOT）

普通柱色譜法液-液色譜法（LLC）

柱色譜法液-固色譜法（LSC）

高效液相色譜法離子交換色譜法(IEC)液相色譜法尺寸排阻色譜法(SEC)（LC）紙色譜法（PC）

平面色譜薄膜色譜法(TFC)

薄層色譜法（TLC）

超臨界流體色譜法（SFC）第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜法的特點(diǎn)（1）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。（2）靈敏度高可以檢測(cè)出μg.g-1(10-6)級(jí)甚至ng.g-1(10-9)級(jí)的物質(zhì)量。（3）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。（4）應(yīng)用范圍廣

氣相色譜：沸點(diǎn)低于400℃的各種有機(jī)或無機(jī)試樣的分析。

液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。

第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜法不足之處：因?yàn)槎ㄐ孕枰阎镔|(zhì)，被分離組分的未知物質(zhì)定性較為困難，需要借助MS，NMR，IR等手段。A：樣品；B：對(duì)照品1；C：對(duì)照品2第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜分離過程色譜分離過程是在色譜柱內(nèi)完成的。以氣相色譜為例。氣固(液固)色譜和氣液(液液)色譜，兩者的分離機(jī)理不同(一)氣固(液固)色譜的固定相:多孔性的固體吸附劑顆粒。固體吸附劑對(duì)試樣中各組分的吸附能力的不同。氣固色譜的分離機(jī)理:吸附與脫附的不斷重復(fù)過程；(二)氣液(液液)色譜的固定相:由擔(dān)體和固定液所組成。固定液對(duì)試樣中各組分的溶解能力的不同。氣液色譜的分離機(jī)理：溶解與揮發(fā)的反復(fù)多次分配過程。第十九章-色譜法導(dǎo)論例:氣相色譜分離過程當(dāng)試樣由載氣攜帶進(jìn)入色譜柱與固定相接觸時(shí)，被固定相溶解或吸附;隨著載氣的不斷通入，被溶解或吸附的組分又從固定相中揮發(fā)或脫附;揮發(fā)或脫附下的組分隨著載氣向前移動(dòng)時(shí)又再次被固定相溶解或吸附;隨著載氣的流動(dòng)，溶解、揮發(fā)，或吸附、脫附的過程反復(fù)地進(jìn)行；較難被吸附（溶解）的組分隨載氣較快地向前移動(dòng)，較易被吸附（溶解）的組分則隨載氣較慢地移動(dòng)。經(jīng)過一定時(shí)間后，各組分就彼此分離。第十九章-色譜法導(dǎo)論基本過程：相平衡-相轉(zhuǎn)移①平衡觀點(diǎn)儀器：色譜柱+檢測(cè)器②動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)各組分分配系數(shù)不等，產(chǎn)生差速遷移第二節(jié)色譜流出曲線與術(shù)語第十九章-色譜法導(dǎo)論第二節(jié)色譜流出曲線與術(shù)語一.色譜流出曲線圖色譜流出曲線：由檢測(cè)器輸出的電信號(hào)強(qiáng)度對(duì)時(shí)間作圖，所得曲線。色譜峰：當(dāng)某組分從色譜柱流出時(shí)，檢測(cè)器對(duì)該組分的響應(yīng)信號(hào)隨時(shí)間變化所形成的峰形曲線稱為該組分的色譜峰。第十九章-色譜法導(dǎo)論二.基線(Baseline)

無試樣通過檢測(cè)器時(shí)，檢測(cè)到的信號(hào)即為基線。三.峰高(h)

色譜峰頂?shù)交€的垂直距離,上圖BA段。色譜流出曲線和色譜峰基線（a）;峰高（h）信號(hào)進(jìn)樣空氣峰色譜峰ha第十九章-色譜法導(dǎo)論四.色譜峰區(qū)域?qū)挾?/p>

(w)(衡量柱效)

是色譜流出曲線的重要參數(shù)之一，用于衡量柱效率及反映色譜操作條件的動(dòng)力學(xué)因素。用來衡量色譜峰寬度的參數(shù)，有三種表示方法：（1）標(biāo)準(zhǔn)偏差(

)：即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半，上圖EF段；（2）半峰寬(W1/2)：色譜峰高一半處的寬度W1/2=2.354，上圖GH段；（3）峰底寬(W)：即色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上的切線在基線上截距間的距離。W=4，上圖IJ段。)W1/21/2h第十九章-色譜法導(dǎo)論

五、拖尾因子（tailingfactor）用于衡量色譜峰的對(duì)稱性。不正常色譜峰：拖尾峰、前延峰T=0.95-1.05，對(duì)稱峰T<0.95，前延峰T>1.05，拖尾峰第十九章-色譜法導(dǎo)論六.保留值（一）保留時(shí)間

1.死時(shí)間tM：不被固定相吸附或溶解的物質(zhì)進(jìn)入色譜柱時(shí)，從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值所需的時(shí)間稱為死時(shí)間，它正比于色譜柱的空隙體積，如下圖。

信號(hào)進(jìn)樣tM第十九章-色譜法導(dǎo)論死時(shí)間的測(cè)定很難：

無合適樣品（完全不保留并有足夠強(qiáng)的紫外信號(hào)）一般測(cè)定方法為（紫外檢測(cè)器）：1.正向-四氟乙烯;反向-苯甲酸、硝酸等。2.比流動(dòng)相少一個(gè)C的同系物3.不具備條件時(shí)可用下式計(jì)算：

第十九章-色譜法導(dǎo)論2.保留時(shí)間tR組分從進(jìn)樣到在柱后出現(xiàn)峰極大點(diǎn)所需的時(shí)間，稱為保留時(shí)間，如圖19-1中O′B。3.調(diào)整保留時(shí)間tR′

tR′=tR－tM

（二）保留體積1.死體積VM

VM=tM×

FC

2.保留體積VR

VR=tR×

FC

3.調(diào)整保留體積VR′

VR′=VR－VM=tR′×

FC

第十九章-色譜法導(dǎo)論（三）相對(duì)保留值ri，s

r2，1=t′R2

/t′R1=V′R2/V′R1

相對(duì)保留值是衡量分離情況的重要參數(shù)，大多數(shù)手冊(cè)上可查到。因其只與色譜柱種類及柱溫有關(guān)，故也是重要的定性指標(biāo)。七.分配系數(shù)和容量因子

（1）分配系數(shù)(K)：在一定溫度和壓力下，組分在固定相和流動(dòng)相之間分配達(dá)平衡時(shí)的濃度之比值

第十九章-色譜法導(dǎo)論（2）容量因子（k）

在一定溫度和壓力下，兩相平衡時(shí)，組分在兩相中的質(zhì)量比。

k

第十九章-色譜法導(dǎo)論使A、B兩組分完全分離的前提：第一，兩組分的分配系數(shù)必須有差異；第二，足夠長的色譜柱。(3)相平衡常數(shù)與保留時(shí)間的關(guān)系第十九章-色譜法導(dǎo)論八.分離度（resolution,反映柱效）R≤1，兩峰有部分重疊R=1.5，分離程度可達(dá)99.7%R=2，完全分離《中國藥典》規(guī)定：R>1.5，相鄰兩組分分離第十九章-色譜法導(dǎo)論九.等溫線分類：直線型凸型凹型溶液濃度影響等溫線形狀CsCm第十九章-色譜法導(dǎo)論例：用一根固定相的體積為0.148mL，流動(dòng)相的體積為1.26mL的色譜柱分離A,B兩個(gè)組分，它們的保留時(shí)間分別為14.4min，15.4min，不被保留組分的保留時(shí)間為4.2min，試計(jì)算：

（1）各組分的容量因子

（2）各組分的分配系數(shù)

（3）AB兩組分的選擇因子rB,A解：（1）kA=(14.4min-4.2min)/4.2min=2.43

kB=(15.4min-4.2min)/4.2min=2.67K=kβ=kVm/VsKA=kAVm/Vs=2.43×1.26mL/0.148mL=20.7KB=kBVm/Vs=2.67×1.26mL/0.148mL=22.7(3)rB,A=KB/KA=22.7/20.7=1.10第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜流出曲線的意義由色譜流出曲線可以實(shí)現(xiàn)以下目的：（1）根據(jù)色譜峰的數(shù)目，可以判斷試樣中所含組分的最少個(gè)數(shù)。（2）根據(jù)色譜峰的保留值進(jìn)行定性分析。（3）依據(jù)色譜峰的面積或峰高進(jìn)行定量分析。（4）依據(jù)色譜峰的保留值以及峰寬評(píng)價(jià)色譜柱的分離效能。第十九章-色譜法導(dǎo)論第三節(jié)色譜法基本理論色譜理論需要解決的問題：色譜分離過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)問題。影響分離及柱效的因素與提高柱效的途徑，柱效與分離度的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其關(guān)系。組分保留時(shí)間為何不同？色譜峰為何變寬？組分保留時(shí)間：色譜過程的熱力學(xué)因素控制；（組分和固定相的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),如分配系數(shù)）色譜峰變寬：色譜過程的動(dòng)力學(xué)因素控制；（兩相中的運(yùn)動(dòng)阻力，擴(kuò)散）兩種色譜理論：塔板理論和速率理論第十九章-色譜法導(dǎo)論（一）塔板理論-柱分離效能指標(biāo)1.塔板理論（platetheory）

半經(jīng)驗(yàn)理論：將色譜分離過程比擬作蒸餾過程，將連續(xù)的色譜分離過程分割成多次的平衡過程的重復(fù)類似于蒸餾塔塔板上的平衡過程）；在每一個(gè)塔板上，被分離組分達(dá)到一次分配平衡。塔板理論的假設(shè)：(1)在每一個(gè)平衡過程間隔內(nèi)，平衡可以迅速達(dá)到；這一小段間隔的柱長稱為理論塔板高度。(2)將載氣看作成脈動(dòng)（間歇）過程；(3)試樣沿色譜柱方向的擴(kuò)散可忽略；(4)

每次分配的分配系數(shù)相同。第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜柱長：L，虛擬的塔板間距離（理論塔板高度）：H，色譜柱的理論塔板數(shù)：n，則三者的關(guān)系為：

n=L/H理論塔板數(shù)與色譜參數(shù)之間的關(guān)系為：單位柱長的塔板數(shù)越多，表明柱效越高。用不同物質(zhì)計(jì)算可得到不同的理論塔板數(shù)。保留時(shí)間包含死時(shí)間，在死時(shí)間內(nèi)不參與分配!第十九章-色譜法導(dǎo)論2.有效塔板數(shù)和有效塔板高度組分在t0時(shí)間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配。需引入有效塔板數(shù)和有效塔板高度：第十九章-色譜法導(dǎo)論示例例：用一根柱長為1m的色譜柱分離含有A，B，C，D四個(gè)組分的混合物，它們的保留時(shí)間tR分別為6.4min,14.4min,15.4min,20.7min,其峰底寬Wb分別為0.45min,1.07min,1.16min,1.45min。

試計(jì)算：各譜峰的理論塔板數(shù)。解：第十九章-色譜法導(dǎo)論3.塔板理論的特點(diǎn)和不足(1)當(dāng)色譜柱長度一定時(shí)，塔板數(shù)n

越大(塔板高度H越小)，被測(cè)組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，柱效能則越高，即使分配系數(shù)只有微小的差別，仍可獲得好的分離效果。所得色譜峰越窄。(2)不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時(shí)，應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)。(3)柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效果，當(dāng)兩組分的分配系數(shù)K相同時(shí)，無論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。(4)塔板理論無法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也無法指出影響柱效（如塔板高度H）的因素及提高柱效的途徑。第十九章-色譜法導(dǎo)論（二）速率理論-影響柱效的因素

1956年荷蘭學(xué)者范弟姆特（VanDeemter)等提出了色譜過程的動(dòng)力學(xué)理論，他們吸收了塔板理論的概念，并把影響塔板高度的動(dòng)力學(xué)因素結(jié)合進(jìn)去，導(dǎo)出了塔板高度H與載氣線速度u的關(guān)系。1.速率方程（也稱范.弟姆特方程式）

H=A+B/u+C·u

H：理論塔板高度;u：載氣的線速度(cm/s)

減小A、B、C三項(xiàng)可提高柱效；存在著最佳流速；

A、B、C三項(xiàng)常數(shù)各與哪些因素有關(guān)？第十九章-色譜法導(dǎo)論A─渦流擴(kuò)散項(xiàng)第十九章-色譜法導(dǎo)論A─渦流擴(kuò)散項(xiàng)

A=2λdp

dp：固定相的平均顆粒直徑λ：固定相的填充不均勻因子固定相顆粒越小dp↓，填充的越均勻，A↓，H↓，柱效n↑。表現(xiàn)在渦流擴(kuò)散所引起的色譜峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較窄。對(duì)于空心毛細(xì)管柱，A項(xiàng)為零。第十九章-色譜法導(dǎo)論B/u—分子擴(kuò)散項(xiàng)第十九章-色譜法導(dǎo)論B/u—分子擴(kuò)散項(xiàng)

B=2γDgγ：彎曲因子，空心毛細(xì)管,γ=1；填充柱色譜,γ

<1。Dg：試樣組分分子在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)（cm2·s-1）(1)存在著濃度差，產(chǎn)生縱向擴(kuò)散;(2)擴(kuò)散導(dǎo)致色譜峰變寬，H↑(n↓)，分離變差;(3)分子擴(kuò)散項(xiàng)與流速有關(guān)，流速↓，滯留時(shí)間↑，擴(kuò)散↑;(4)擴(kuò)散系數(shù)Dg與組分及載氣的性質(zhì)有關(guān)：

Dg

∝(M載氣)-1/2；M載氣↑，B值↓。Dg∝（M組分）-1(5)擴(kuò)散系數(shù)Dg隨柱溫升高而增加。第十九章-色譜法導(dǎo)論C·u—傳質(zhì)阻力項(xiàng)第十九章-色譜法導(dǎo)論C·u—傳質(zhì)阻力項(xiàng)

傳質(zhì)阻力系數(shù)包括氣相傳質(zhì)阻力Cg和液相傳質(zhì)阻力CL系數(shù)即：C=（Cg+CL）k為容量因子；Dg、DL為擴(kuò)散系數(shù)。減小擔(dān)體粒度，選擇小分子量的氣體作載氣，可降低傳質(zhì)阻力。第十九章-色譜法導(dǎo)論2.載氣流速與柱效——最佳流速載氣流速高時(shí)：

傳質(zhì)阻力項(xiàng)是影響柱效的主要因素，流速

，柱效

。載氣流速低時(shí)：

分子擴(kuò)散項(xiàng)成為影響柱效的主要因素，流速

,柱效

。H-u曲線與最佳流速：

由于流速對(duì)這兩項(xiàng)完全相反的作用，流速對(duì)柱效的總影響使得存在著一個(gè)最佳流速值，即速率方程式中塔板高度對(duì)流速的一階導(dǎo)數(shù)有零值點(diǎn)。以塔板高度H對(duì)應(yīng)載氣流速u作圖，曲線最低點(diǎn)的流速即為最佳流速。第十九章-色譜法導(dǎo)論最佳流速uopt與最小理論塔板高度Hmin第十九章-色譜法導(dǎo)論3.速率理論的要點(diǎn)(1)組分分子在柱內(nèi)運(yùn)行的多路徑與渦流擴(kuò)散、濃度梯度所造成的分子擴(kuò)散及傳質(zhì)阻力使氣液兩相間的分配平衡不能瞬間達(dá)到等因素是造成色譜峰擴(kuò)展，柱效下降的主要原因。(2)通過選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗔６取⑤d氣種類、液膜厚度及載氣流速可提高柱效。第十九章-色譜法導(dǎo)論3.速率理論的要點(diǎn)(3)速率理論為色譜分離和操作條件選擇提供了理論指導(dǎo)。闡明了流速和柱溫對(duì)柱效及分離的影響。(4)各種因素相互制約，如載氣流速增大，分子擴(kuò)散項(xiàng)的影響減小，使柱效提高，但同時(shí)傳質(zhì)阻力項(xiàng)的影響增大，又使柱效下降；柱溫升高，有利于傳質(zhì)，但又加劇了分子擴(kuò)散的影響，選擇最佳條件，才能使柱效達(dá)到最高。第十九章-色譜法導(dǎo)論（三）分離度

塔板理論和速率理論都難以描述難分離物質(zhì)對(duì)的實(shí)際分離程度。即柱效為多大時(shí)，相鄰兩組份能夠被完全分離。難分離物質(zhì)對(duì)的分離度大小受色譜過程中兩種因素的綜合影響：保留值之差──色譜過程的熱力學(xué)因素；

區(qū)域?qū)挾醛ぉどV過程的動(dòng)力學(xué)因素。

第十九章-色譜法導(dǎo)論色譜分離中的四種情況的討論：①柱效較高，△K(分配系數(shù))較大,完全分離；②△K不是很大，柱效較高，峰較窄，基本上完全分離；③柱效較低，△K較大,但分離的不好；④△K小，柱效低，分離效果更差。第十九章-色譜法導(dǎo)論分離度的表達(dá)式：定義為相鄰兩組分色譜峰保留值之差與兩個(gè)組分色譜峰峰底寬度總和一半的比值。R=0.8：兩峰的分離程度可達(dá)89%，有部分重疊；R=1：分離程度98%；R=1.5：達(dá)99.7%（相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn)）。第十九章-色譜法導(dǎo)論（四）色譜分離方程式1.選擇因子：第十九章-色譜法導(dǎo)論令Wb(2)=Wb(1)=Wb（相鄰兩峰的峰底寬近似相等），