色谱分析分离原理.pptx

《色谱分析分离原理.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《色谱分析分离原理.pptx（112页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、2.1 概述色谱法也叫层析法，它是一种高效能的物理分离技术，将它用于分析化学并配合适当的检测手段，就成为色谱分析法。第1页/共112页 色谱法的最早应用是用于分离植物色素，其方法是这样的：在一玻璃管中放入碳酸钙，将含有植物色素（植物叶的提取液）的石油醚倒入管中。第2页/共112页 此时，玻璃管的上端立即出现几种颜色的混合谱带。然后用纯石油醚冲洗，随着石油醚的加入，谱带不断地向下移动，并逐渐分开成几个不同颜色的谱带，继续冲洗就可分别接得各种颜色的色素，并可分别进行鉴定。色谱法也由此而得名。第3页/共112页第4页/共112页 现在的色谱法早已不局限于色素的分离，其方法也早已得到了极大的发展，但其

2、分离的原理仍然是一样的。我们仍然叫它色谱分析。第5页/共112页一、色谱分离基本原理：一、色谱分离基本原理：由以上方法可知，在色谱法中存在两相，一相是固定不动的，我们把它由以上方法可知，在色谱法中存在两相，一相是固定不动的，我们把它叫做叫做固定相固定相；另一相则不断流过固定相，我们把它叫做；另一相则不断流过固定相，我们把它叫做流动相流动相。第6页/共112页 色谱法的分离原理 利用待分离的各种物质(混合物质)在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的。第7页/共112页使用外力使含有样品的流动相（气体、液体）通过一固定于柱中或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。当流动相中携带的

3、混合物流经固定相时，混合物中的各组分与固定相发生相互作用。第8页/共112页 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，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先后流出。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。第9页/共112页二、色谱分类方法：色谱分析法有很多种类，从不同的角度出发可以有不同的分类方法。第10页/共112页（一）以两相的状态分类：色谱法中，流动相可以是气体，也可以 是 液 体，由 此 可 分 为 气 相 色 谱 法（GC）和液相色谱法（LC）。固

4、定相既可以是固体，也可以是涂在固体上的液体，由此又可将气相色谱法和液相色谱法分为气-液色谱、气-固色谱、液-固色谱、液-液色谱。分类情况如下：第11页/共112页色色谱谱法法液相色谱法液相色谱法气相色谱法气-液色谱法气-固色谱法液-固色谱法液-液色谱法第12页/共112页 （二）按固定相的形式可分为：（二）按固定相的形式可分为：柱色谱：固定相装在色谱柱中；纸色谱：利用滤纸作载体，吸附在纸上的水作固定相；薄层色谱：将固体吸附剂在玻璃板或塑料板上制成薄层作固定相。第13页/共112页第14页/共112页（三）按分离原理分类可分为：（三）按分离原理分类可分为：吸附色谱法：利用吸附剂（固定相一般是固体

5、）表面对不同组分吸附能力的差别进行分离的方法；第15页/共112页 分配色谱法：利用不同组分在两相间的分配系数的差别进行分离的方法。第16页/共112页 离子交换色谱：利用溶液中不同离子与离子交换剂间的交换能力的不同而进行分离的方法。空间排斥（阻）色谱法：利用多孔性物质对不同大小的分子的排阻作用进行分离的方法。第17页/共112页2.2 色谱流出曲线（色谱图）及有关术语（一）气相色谱法分离的过程：分离过程（以分离A、B两组分为例）为：第18页/共112页混合组分分离过程及检测器对各组份在不同阶段的响应第19页/共112页第20页/共112页（二）色谱流出曲线：从载气带着组分进入色谱柱起就用检测

6、器检测流出柱后的气体，并用记录器记录信号随时间变化的曲线，此曲线就叫色谱流出曲线，当待测组分流出色谱柱时，检测器就可检测到其组分的浓度，在流出曲线上表现为峰状，叫色谱峰。第21页/共112页如图所示为一色谱流出曲线：第22页/共112页色谱术语：色谱术语：1）基基线线：在在实实验验条条件件下下，色色谱谱柱柱后后仅仅有有纯纯流流动动相相进进入入检检测测器器时时的的流流出出曲曲线线称称为为基基线线。基基线线在在稳稳定定的的条条件件下下应应是是一一条条水水平平的的直直线线。它它的的平平直直与与否否可可反反应应出实验条件的稳定情况。出实验条件的稳定情况。第23页/共112页2）峰高（h）和峰面积：色谱

7、峰顶点与基线的距离叫峰高。色谱峰与峰底基线所围成区域的面积叫峰面积。第24页/共112页3）保留值 a.死时间(t0)：不与固定相作用的物质从进样到出现峰极大值时的时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。由于该物质不与固定相作用，因此，其流速与流动相的流速相近。据 t0 可求出流动相平均流速 第25页/共112页b.保留时间tr：试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组份随流动相通过柱子的时间t0和组份在固定相中滞留的时间。第26页/共112页 c.调整保留时间tr：某组份的保留时间扣除死时间后的保留时间，它是组份在固定相中的滞留时间。即 由于保留时间为色谱定性依据。但同一组份的保留时间与流速有关

8、，因此有时需用保留体积来表示保留值。第27页/共112页d.死体积V0：色谱柱管内固定相颗粒间空隙、色谱仪管路和连接头间空隙和检测器间隙的总和。忽略后两项可得到：第28页/共112页n其中，Fco为柱出口的载气流速（mL/min)，其值为：nF0-检测器出口流速；Tr-室温；Tc-柱温；p0-大气压；pw-室温时水蒸汽压。第29页/共112页 e.保保留留体体积积Vr：指指从从进进样样到到待待测测物物在在柱柱后后出出现现浓浓度度极极大大点点时时所所通通过过的流动相的体积。的流动相的体积。第30页/共112页f.调整保留体积：某组份的保留体积扣除死体积后的体积第31页/共112页g.相对保留值r

9、2,1：组份2的调整保留值与组份1的调整保留值之比。第32页/共112页n意意义义：r2,1只与柱温和固定相性质有关，而与柱内径、柱长L、填充情况及流动相流速无关，因此，在色谱分析中，尤其是GC中广泛用于定性的依据！第33页/共112页具体做法：固定一个色谱峰为标准s，然后再求其它峰 i 对标准峰的相对保留值，此时以 表示：n1,又称选择因子第34页/共112页 h.h.区区域域宽宽度度：色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，可用于衡量色谱柱的柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。宽度越窄，其效率越高，分离的效果也越好。第35页/共112页区域宽度通常有三种表示方法：标准偏差：峰高0.

10、607 倍处峰宽处的一半。半峰宽W1/2：峰高一半处的峰宽。W1/2=2.354 峰底宽W：色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离。W=4第36页/共112页色谱流出曲线的意义：色谱峰数-样品中单组份的最少个数；色谱保留值-定性依据；色谱峰高或峰面积-定量依据；色谱保留值或区域宽度-色谱柱分离效能评价指标；色谱峰间距-固定相或流动相选择是否合适的依据。第37页/共112页2.3 色谱法基本原理色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。第38页/共112页 但当两峰间虽有一定距

11、离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。因此，要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。第39页/共112页一、描述分配过程的参数1、分配系数(K)：如前所述，分配色谱的分离是基于样品组分在固定相和流动相之间反复多次地分配过程，而吸附色谱的分离是基于反复多次地吸附一脱附过程。这种分离过程经常用样品分子在两相间的分配来描述，而描述这种分配的参数称为分配系数。第40页/共112页 定义：它是指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，即 K 只与固定相和温度有关，与两相体积、柱管

12、特性和所用仪器无关。第41页/共112页第42页/共112页分配系数K 的讨论n样品一定时，K主要取决于固定相性质一定温度下,组分的分配系数 K越大，出峰越慢；每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；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K值是分离的基础；某组分的某组分的K K=0=0时，即不被固定时，即不被固定相保留，最先流出相保留，最先流出。第43页/共112页 在一定条件下，各种物质的K是不同的。K较小的组分在色谱分析中每次分配后在气相中的浓度较大，因此较早流出色谱柱。K较大的组分每次分配后在气相中浓度较小，因此较晚流出色谱柱。第44页/共112页当分配次数足够多时，就

13、能将具有不同K的组分分开。所以，我们可以认为，气相色谱法是利用不同的物质具有不同的K而进行分离的。而K的不同则是由于各组分在固定相中的溶解度（对气-液色谱）或吸附能力（对气-固色谱）不同而造成的。第45页/共112页2.分配比：在一定温度和压力下，组份在两相间的分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的质量比，称为分配比。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。第46页/共112页n其式中VmV0 Vs为固定相体积第47页/共112页分分配配比比 k k 的的求求算算：k也等于组分的校正保留时间与死时间的比值(计计算算时时多多用用此此公式公式)因此，k可通过实验测得。由此

14、也可知道，k可表示出组分在柱中停留时间的长短。k越大，停留时间也就越长。第48页/共112页 称为相比率，它也是反映色谱柱柱型特点的参数。对填充柱，=635；对毛细管柱，=60600。3.3.K K 与与 k k 的关系：的关系：第49页/共112页4.4.选选择择因因子子 ：色色谱谱柱柱对对A A、B B两两组组分分的选择因子的选择因子 定义如下：定义如下：A为先流出的组分，B 为后流出的组分。和 k 是计算色谱柱分离效能的重要参数！第50页/共112页 注意：K 或 k 反映的是某一组分在两相间的分配；而 是反映两组分间的分离情况！当两组分 K 或 k 相同时，=1 时，两组分不能分开；当

15、两组分 K 或 k 相差越大时，越大，分离得越好。也就是说，两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的先决条件。第51页/共112页二、二、塔板理论塔板理论 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。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，用塔板概念来描述组分在柱中的分配行为。塔板是从精馏中借用的，是一种半经验理论，但它成功地解释了色谱流出曲线呈正态分布。第52页/共112页第53页/共112页塔板理论假定：1）塔板之间不连续；2）塔板之间无分子扩散；3）组分在各塔板内两相间的分配瞬间达平衡，达一次平衡所需柱长为理论塔板高度H；4）某组

16、分在所有塔板上的分配系数相同；5）流动相以不连续方式加入，即以一个一个的塔板体积加入。第54页/共112页(一）、色谱分离过程：塔板理论是把色谱柱假想为一个精馏塔，塔内存在许多塔板，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。然后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。第55页/共112页当塔板数 n=0，1，2，3，4，5；某组分的分配比 k=1色谱分离过程如下：红点：不被固定相保留的分子黑点：样品分子第56页/共112页分离过程如下图

17、所示分离过程如下图所示第57页/共112页第58页/共112页 下面我们再举一个例子说明组分在色谱柱中的分配情况。为简单起见，设色谱柱由5块塔板（n=5，n为柱子的塔板数）组成，并以r表示塔板编号r=0，1，2，3，4，5；某组分的分配比k=1。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：第59页/共112页 开始时，将单位质量（即 m=1）的该组分进入0号塔板上，然后将流动相以一个板体积（V）一个板体积的脉动形式进入色谱柱；此时组分将按下表所示在固定相和流动相之间进行分配：第60页/共112页 板号板号r r 载气体积载气体积0 01 12 23 3进进样样m mM M0.50.5

18、m mS S0.50.5VVm mM M0.250.250.250.25m mS S0.250.250.250.2522V Vm mM M0.1250.1250.125+0.1250.125+0.1250.1250.125m mS S0.1250.1250.125+0.1250.125+0.1250.1250.12533V Vm mM M0.0630.0630.063+0.1250.063+0.1250.063+0.1250.063+0.1250.0630.063m mS S0.0630.0630.063+0.1250.063+0.1250.063+0.1250.063+0.1250.0630

19、.063第61页/共112页 按上述分配过程，对于n=5，k=1，m=1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上的总量（气相和液相的总质量）见下表：第62页/共112页 r nr n0 01 12 23 34 4出出 口口0 01 10 0 0 0 0 0 0 0 0 01 10.50.50.50.50 00 00 00 02 20.250.250.50.50.250.250 00 00 03 30.1250.1250.3750.3750.3750.3750.1250.1250 00 04 40.0630.0630.250.250.3750.3750.250.250.063

20、0.0630 05 50.0320.0320.1570.1570.3130.3130.3130.3130.1570.1570.0320.032第63页/共112页6 60.0160.0160.0950.0950.2350.2350.3130.3130.2350.2350.0790.0797 70.0080.0080.0560.0560.1160.1160.2740.2740.2740.2740.1180.1188 80.0040.0040.0320.0320.0860.0860.1960.1960.2740.2740.1330.1339 90.0020.0020.0180.0180.0590.

21、0590.1410.1410.2360.2360.1380.13810100.0010.0010.0100.0100.0380.0380.1000.1000.1890.1890.1180.118第64页/共112页 n n r r0 01 12 23 34 4出口出口11110 00.0050.0050.0240.0240.0690.0690.1450.1450.0950.09512120 00.0020.0020.0160.0160.0460.0460.1070.1070.0730.07313130 00.0010.0010.0080.0080.0300.0300.0760.0760.054

22、0.05414140 00 00.0040.0040.0190.0190.0530.0530.0380.03815150 00 00.0020.0020.0120.0120.0360.0360.0280.02816160 00 00.0010.0010.0080.0080.0240.0240.0180.018第65页/共112页由表中可见，当n=5时，即5个塔板体积的流动相进入柱中时，组分就开始从柱口流出。并且呈现先小后大的情况。第66页/共112页 以上是当塔板数为5时的情况，出现的峰形不对称，这是由于塔板数太少的原因。当塔板数大于50时，峰形就是对称的。在实际色谱柱中，n值很大（约为106

23、 109）。所以色谱峰一般为正态分布。第67页/共112页（二）柱效能指标：对于一个色谱柱来说，其分离能力（叫柱效能）的大小主要与塔板的数目有关，塔板数越多，柱效能越高。色谱柱的塔板数可以用理论塔板数和有效塔板数来表示。第68页/共112页式中：tR为某组分的保留时间；W1/2为某组分色谱峰的半宽度；W为色谱峰的峰底宽度。由式可见，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。柱效能也就越高。1理论塔板数n：一个柱子，其理论塔板数可由下式计算：第69页/共112页 对于一个柱长固定为L的柱子，其理论塔板高度H为 每一个塔板的高度，即组分在柱内每达成一次分配平衡所

24、需要的柱长叫理论塔板高度。它越小，也表示柱效能越高。第70页/共112页2有效塔板数n有效：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，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。为此，引入了有效塔板数的概念。第71页/共112页同理有效塔板高度为：第72页/共112页3.塔板理论的特点：(1)当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越小)，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。(2)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。(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果

25、，当两组分的分配系数 K 相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。(4)塔板理论无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。第73页/共112页三速率理论三速率理论范弟姆特方程式：范弟姆特方程式：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：第74页/共112页u 为流动相线速度；A，B，C为常数，其中 A分别表示涡流扩散系数；B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数）。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，都可降低H，从而提高柱效

26、。第75页/共112页1 1）涡流扩散项）涡流扩散项(A)(A)在填充柱中，由于受到固定相颗粒的阻碍，组份在迁移过程中随流动相不断改变方向，形成紊乱的“涡流”：从图中可见，因填充物颗粒大小及填充的不均匀性同一组分运行路线长短不同流出时间不同峰形展宽。展宽程度以A表示：A=2dp其中dp填充物平均直径；填充不规则因子。可可见见，使使用用细细粒粒的的固固定定相相并并填填充充均均匀匀可可减减小小A A，提提高高柱柱效。对于空心毛细管柱，无涡流扩散，即效。对于空心毛细管柱，无涡流扩散，即A=0A=0。流动方向流动方向第76页/共112页第77页/共112页2 2）分子扩散项）分子扩散项(B/u)(B/

27、u)纵向分子扩散是由于浓度梯度引起的。当样品被注入色谱柱时，它呈“塞子”状分布。随着流动相的推进，“塞子”因浓度梯度而向前后自发地扩散，使谱峰展宽。其大小为B=2D 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；D组分在流动相中的扩散系数。组份为气体或液体时，分别以Dg或Dm表示；第78页/共112页讨论：分子量大的组分，Dg小，即B小Dg 随柱温升高而增加，随柱压降低而减小；流动相分子量大，Dg 小，即 B 小；u 增加，组份停留时间短，纵向扩散小；（B/u）对于液相色谱，因Dm 较小，B 项可勿略。球状颗粒；大分子量流动相；适当增加流速；短柱；低温。第79页/共112页3 3

28、）传质阻力项）传质阻力项(Cu)(Cu)因因传传质质阻阻力力的的存存在在，使使分分配配不不能能“瞬瞬间间”达达至至平平衡衡，因因此此产产生生峰峰形形展展宽宽。气气相相色色谱谱以以气气体体为为流流动动相相，液液相相色色谱谱以以液液体体为为流流动动相相，二二者者传传质质过过程不完全相同。下面分别作讨论。程不完全相同。下面分别作讨论。a a）气气液液色色谱谱：传传质质阻阻力力项项C C包包括括气气相相传传质质阻阻力力系系数数C Cs s和液相传质阻力系数和液相传质阻力系数C Cl l。第80页/共112页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ClCg第81页/共112页讨论：讨论：

29、F 减小填充颗粒直径减小填充颗粒直径d dp p；F 采用分子量小的流动相，使采用分子量小的流动相，使D Dg g增加；增加；F 减小液膜厚度减小液膜厚度d df f，C Cl l下降。下降。但此时但此时k k又减小。又减小。因此，当保持固定液含量不变时，可通过因此，当保持固定液含量不变时，可通过 增加固定液载体的比表面来降低增加固定液载体的比表面来降低d df f。但比。但比 表面过大又会因吸附过强使峰拖尾。表面过大又会因吸附过强使峰拖尾。F 增加柱温，可增加增加柱温，可增加D Dl l，但，但k k值也减小，为保值也减小，为保 持合适持合适C Cl l值，应控制柱温。值，应控制柱温。第82

30、页/共112页b b）液液液液色色谱谱：传传质质阻阻力力项项C C 包包括括流流动动相相传传质质阻阻力力系数系数C Cm m 和固定相传质阻力系数和固定相传质阻力系数 C Cs s。sm第83页/共112页讨论：流动相传质阻力包括两方面：流动相中的传质阻力Cm、滞留的流动相传 质阻力Cs。分别与填充物大小 dp、扩散系数(Dm)、微孔大小及其数量等 有关。因此，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D、适当降低线速度、短柱。固定相传质阻力与液膜厚度df、保留因子 k 和扩散系数Ds等有关。因此，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

31、相同。第84页/共112页 4）流速u 由方程 H=A+B/u+Cu知道：当u一定时，仅在A、B、C 较小时，H 较小，柱效较高；反之则柱效较低，色谱峰将展宽。以u对H作图，可得H-u曲线（如图），从该曲线得到：第85页/共112页板高，板高，H(cm)HminA+B/u+CuCmuCsuAB/u第86页/共112页涡流扩散项涡流扩散项A与流速与流速u无关；无关；低流速区低流速区(u小小)，B/u大，分子扩散项占主导，大，分子扩散项占主导，此时选择分子量大的气体如此时选择分子量大的气体如N2和和Ar为载气，可为载气，可 减小扩散，提高柱效；减小扩散，提高柱效；高流速区高流速区(u大大)，Cu大

32、，传质阻力项占主导，大，传质阻力项占主导，此时选择分子量小的气体如此时选择分子量小的气体如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；LC的的Hmin和和uopt均比均比GC的小一个数量级，即在的小一个数量级，即在 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。曲线的最低点对应最佳线速曲线的最低点对应最佳线速uopt()下的下的 最小板高最小板高Hmin()；第87页/共112页5 5）固定相颗粒大小对板高的影响）固定相颗粒大小对板高的影响 实实验验表表明明，颗颗粒粒越越细细，板板高高越越小小，受受线线速速影影响响越越小小。即即，在在HPL

33、CHPLC分分析析中中采采用用细细粒粒作作固固定定相的理论根据！相的理论根据！但但颗颗粒粒细细导导致致柱柱流流速速慢慢，当当采采用用高高压压技技术术，才能实现才能实现HPLCHPLC的分析要求。的分析要求。第88页/共112页板高,H(cm)固定相颗粒大小对板高的影响第89页/共112页 上面分别介绍了影响色谱分离的基本原理以及影响柱效的各种因素，但是如何从总体上定量描述色谱分离效能？如何将各种影响因素对分离的影响定量地表述出来呢？第90页/共112页2.4 分离度及色谱分离方程一、分离度(Resolution,R)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。其定义为

34、：第91页/共112页用此式，可直接从用此式，可直接从色谱流出曲线上求出分离度色谱流出曲线上求出分离度R R。第92页/共112页色谱分离中的四种典型情况色谱分离中的四种典型情况 分离效果差，柱效低，选择分离效果差，柱效低，选择性（性（）低）低 完全分离，柱效高，峰窄，完全分离，柱效高，峰窄，选择性（选择性（）低）低 ；完全分离，选择性（完全分离，选择性（）增）增加，柱效低，峰宽加，柱效低，峰宽完全分离，柱效高，选择性完全分离，柱效高，选择性（）好）好第93页/共112页R 越大，相邻组分分离越好。当R=1.5 时，分离程度可达99.7%，因此R=1.5 通常用作是否分开的判据。第94页/共1

35、12页R=1.5R=0.75R=1.0响应信号响应信号保留时间保留时间 t,min第95页/共112页二、色谱分离方程二、色谱分离方程 R 的的定定义义并并未未反反映映影影响响分分离离度度的的各各种种因因素素。也也就就是是说说，R 未未与与影影响响其其大大小小的的因因素素：柱柱效效n、选选择择因因子子 和和保保留留因因子子 k 联系起来。联系起来。对对于于相相邻邻的的难难分分离离组组分分，由由于于它它们们的的分分配配系系数数 K 相相差差小小，可可合合理理假假设设k1 k2=k，W1 W2=W。因因此此可可导导出出R与与n、和和 k 的关系：的关系：第96页/共112页有关色谱方程的讨论：有关

36、色谱方程的讨论：1 1）分离度）分离度R R 与柱效的关系与柱效的关系 分分离离度度R R与与理理论论塔塔板板数数n n 有有关关，即即R R 受受热热力力学学性质的影响。性质的影响。对对具具一一定定相相对对保保留留值值 的的物物质质对对，R R与与有有效效塔塔板数板数n neffeff有关，说明有关，说明n neffeff可正确代表柱效能。可正确代表柱效能。由色谱方程可得：由色谱方程可得：因因此此可可通通过过增增加加柱柱长长提提高高分分离离度度。然然而而，分分析析时时间间也也相相应应增增加加，且且峰峰宽宽也也展展宽宽！为为提提高高柱柱效效，用用减减小小塔塔板板高度高度 H H 的方法比增加柱

37、长更有效。的方法比增加柱长更有效。第97页/共112页2 2）分离度）分离度R R与保留因子与保留因子 的关系的关系 越越大大，柱柱选选择择性性越越好好，对对分分离离有有利利。的的微微小小变变化化可可引引起起 R R 较较大大改改变变。如如，当当 从从1.011.01增增加加至至1.101.10(增增加加9%9%)时时，R R 则则增增加加 9 9 倍倍(但但 1.5,1.5,R R增加不大增加不大)。改改变变 的的方方法法有有：降降低低柱柱温温、改改变变流流动动相相及及固固定相的性质和组成。定相的性质和组成。第98页/共112页3）分离度R 分配比 k 的关系 k 增加，分离度R 增加，但当

38、k10，则R的增加不明显。通常k在210之间。改变 k 的方法有：适当增加柱温(GC)、改变流动相性质和组成(LC)以及固定相含量。第99页/共112页70%CH3OH+30H2O60%CH3OH+40H2O50%CH3OH+50H2O40%CH3OH+60H2O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(液相色谱梯度淋洗液相色谱梯度淋洗)1 1：9,10-9,10-蒽醌；蒽醌；2 2：2-2-甲基甲基-9,10-9,10-蒽醌；蒽醌；3 3：2-2-乙基乙基-9,10-9,10-蒽醌蒽醌4 4：1,4-1,4-二甲基二甲基-9,10-9,10-蒽醌；蒽醌；5 5：2-2

39、-特丁基甲基特丁基甲基-9,10-9,10-蒽醌；蒽醌；改变组成使 k 最佳第100页/共112页色谱分离中的问题色谱分离中的问题 由由于于分分析析物物组组成成复复杂杂，某某一一组组成成的的流流动动相相可可能能使使部部分分待待测测物物得得到到好好的的分分离离，但但同同时时又又使使其其它它待待测测物物的的分分离离不不令令人人满满意意！实实际际工工作作中中采采用用程程序序升升温温（GC）和和梯梯度度淋淋洗洗（LC）来解决这个问题。来解决这个问题。第101页/共112页三、分析时间三、分析时间 t t 分分析析时时间间通通常常指指最最后后一一个个组组分分出出峰峰的的时时间间。其其值为值为可可见见，分

40、分析析时时间间与与R R，k k、H/uH/u等等参参数数有有关关。R R 增加增加1 1 倍，分析时间则是原来的倍，分析时间则是原来的 4 4 倍。倍。实实际际工工作作中中，即即要要能能获获得得有有效效的的分分离离，又又要要在较短时间内完成分析，所以，在较短时间内完成分析，所以，R R不求太大不求太大。第102页/共112页表表-1 -1 概念、表示方法及计算公式汇总概念、表示方法及计算公式汇总第103页/共112页第104页/共112页例例：两两物物质质A A和和B B在在30cm30cm长长的的色色谱谱柱柱上上的的保保留留时时间间分分别别为为16.416.4和和17.63min17.63

41、min，不不与与固固定定相相作作用用的的物物质质，其其在在此此柱柱上上的的保保留留时时间间为为1.30 1.30 minmin。物物质质A A和和B B的的峰峰底底宽宽分分别别为为1.111.11和和1.21min1.21min。试问：。试问：1 1）柱分辨率）柱分辨率R R；2 2）柱）柱平均理论塔板数平均理论塔板数nav3 3）平均塔板高度）平均塔板高度Hav4 4）若要求）若要求R R达到达到1.51.5，则柱长至少应为多少？，则柱长至少应为多少？5 5）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？6 6）不不增增加加柱柱长长，要要求求在

42、在原原来来的的分分析析时时间间内内R R达达到到1.51.5，该该柱的塔板高度应为多少？柱的塔板高度应为多少？第105页/共112页1 1）柱分辨率柱分辨率R R；第106页/共112页 2 2）柱平均理论塔板数柱平均理论塔板数nav第107页/共112页3）平均塔板高度Hav第108页/共112页 4 4）若要求若要求R R达到达到1.51.5，则柱长至少应为多少？，则柱长至少应为多少？第109页/共112页5 5）使使用用上上述述较较长长的的柱柱进进行行分分析析时时，其其分分析析时时间为多长？间为多长？第110页/共112页6 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达达到到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？第111页/共112页感谢您的观看！第112页/共112页