色谱分析法导论ppt课件

1、15-1 概概 述述15-2 色谱分别原理色谱分别原理15-3 色谱法根本实际色谱法根本实际15-4 分别度分别度15-5 气相色谱定性分析气相色谱定性分析15-6 气相色谱定量分析气相色谱定量分析一、一、 色谱法色谱法Chromatography 利用样品在两相间的分配来分别、分析利用样品在两相间的分配来分别、分析多组分混合物的技术。多组分混合物的技术。 色谱法是一种物理化学分析方法，它利色谱法是一种物理化学分析方法，它利用混合物中各物质在两相间分配系数的差用混合物中各物质在两相间分配系数的差别，当溶质在两相间作相对挪动时，各物别，当溶质在两相间作相对挪动时，各物质在两相间进展多次分配，从而

2、使各组分质在两相间进展多次分配，从而使各组分得到分别。得到分别。1. 色谱法的产生及开展色谱法的产生及开展 色谱法是一种分别技术，色谱法是一种分别技术，它是俄国植物学家茨维特它是俄国植物学家茨维特1906年创建的。分别植物叶年创建的。分别植物叶子中的色素时，将叶片的石子中的色素时，将叶片的石油醚饱和烃混合物提取油醚饱和烃混合物提取液倒入玻璃管中，柱中填充液倒入玻璃管中，柱中填充CaCO3粉末粉末CaCO3 有吸有吸附才干附才干)，用纯石油醚洗脱，用纯石油醚洗脱淋洗。色素受两种作用淋洗。色素受两种作用力影响。力影响。1一种是一种是CaCO3 吸附，使色素在吸附，使色素在柱中停滞下来柱中停滞下来2

3、一种是被石油醚溶解，使色素向一种是被石油醚溶解，使色素向下挪动下挪动 各种色素构造不同，受两种作用各种色素构造不同，受两种作用力大小不同，经过一段时间洗脱后，力大小不同，经过一段时间洗脱后，色素在柱子上分开，构成了各种颜色素在柱子上分开，构成了各种颜色的谱带，这种分别方法称为色谱色的谱带，这种分别方法称为色谱法。法。固定相固定相 (stationary phase ): CaCO3颗粒颗粒流动相流动相 (mobile phase): 石油醚石油醚 茨维特在当时的实验中察看到茨维特在当时的实验中察看到4 4个色带，它们分别是胡萝卜素、叶黄个色带，它们分别是胡萝卜素、叶黄素和叶绿素素和叶绿素A A

4、和和B B。 随着被分别样品种类的增多，随着被分别样品种类的增多，该方法广泛地用于无色物质的分别，该方法广泛地用于无色物质的分别，“色谱称号中的色谱称号中的“色失去了原有的色失去了原有的意义，但意义，但“色谱这一称号沿用至今。色谱这一称号沿用至今。 1906年茨维特在德国植物学杂志发表文章，初次命名上述分别后色带为色谱图，称此方法为色谱法。 1952年Martin和Synge因色谱的实际与运用研讨获得诺贝尔化学奖。 1952年，年，Martin和和James发表第一篇气液色谱论文，初次用发表第一篇气液色谱论文，初次用气体作流动相，配合微量酸碱滴定，发明了气相色谱，它给挥气体作流动相，配合微量酸

5、碱滴定，发明了气相色谱，它给挥发性化合物的分别测定带来了划时代的革命。发性化合物的分别测定带来了划时代的革命。Van Deemter等等对色谱实际的研讨极大地促使色谱技术的开展。对色谱实际的研讨极大地促使色谱技术的开展。 1955年，第一台商品气相色谱问世，标志着现代色谱分析的年，第一台商品气相色谱问世，标志着现代色谱分析的建立。建立。 1956年，荷兰的年，荷兰的Van Deemter在总结前人在总结前人任务的根底上提出速率实际。任务的根底上提出速率实际。 1957年戈雷年戈雷(Golay)发表发表“涂壁毛细管气涂壁毛细管气液分配色谱实际和实际论文，实现了毛液分配色谱实际和实际论文，实现了毛

6、细管气相色谱分别。细管气相色谱分别。 1979年弹性石英毛细管运用于气相色谱。年弹性石英毛细管运用于气相色谱。80年代将固定液固载化是毛细管色谱技术年代将固定液固载化是毛细管色谱技术的又一个重要开展。它大大提高了色谱柱的又一个重要开展。它大大提高了色谱柱的稳定性的稳定性, 延伸了柱寿命延伸了柱寿命, 提高了色谱性能提高了色谱性能 。二二. 色谱法的分类色谱法的分类1. 按两相所处的形状分类按两相所处的形状分类气相色谱气相色谱 (GC)液相色谱液相色谱 (LC)按流动相的形状分类按流动相的形状分类 适用于气体和低沸点有机化合物的适用于气体和低沸点有机化合物的分析，仪器简单，操作方便，运用广泛。分

7、析，仪器简单，操作方便，运用广泛。可在不同操作温度条件下运用。可在不同操作温度条件下运用。按固定相不同又分为按固定相不同又分为气固色谱气固色谱 (GSC)气液色谱气液色谱 (GLC)液相色谱液相色谱液固色谱液固色谱 (LSC)液液色谱液液色谱 (LLC) 适用于高沸点、不易气化的、热不稳适用于高沸点、不易气化的、热不稳定及生物活性物质的分析，通常在室温定及生物活性物质的分析，通常在室温条件下任务。条件下任务。色谱法色谱法液相色谱法液相色谱法气相色谱法气相色谱法气气- -液色谱法液色谱法气气- -固色谱法固色谱法液液- -固色谱法固色谱法液液- -液色谱法液色谱法 2. 按固定相所处的外形分类按

8、固定相所处的外形分类平板色谱平板色谱填充柱色谱填充柱色谱毛细管柱色谱毛细管柱色谱薄层色谱和纸色谱薄层色谱和纸色谱柱色谱柱色谱3. 按组分在两相间的分别机理分类按组分在两相间的分别机理分类 吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、空吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、空间排阻色谱、毛细管电泳间排阻色谱、毛细管电泳 三、色谱法的特点三、色谱法的特点1. 分别效率高分别效率高 复杂混合物、性质相近的有机同系物复杂混合物、性质相近的有机同系物及旋光异构体等。及旋光异构体等。 对于那些性质极为类似的组分对于那些性质极为类似的组分, 好像好像位素、同分异构体位素、同分异构体, 采用高选择性固定采用高选择性固定相，

9、使它们之间的分配系数产生足够大相，使它们之间的分配系数产生足够大的差别的差别, 从而实现良好分别。从而实现良好分别。 多种高灵敏检测器，痕量杂质分析多种高灵敏检测器，痕量杂质分析的有力工具。可以检测出的有力工具。可以检测出ppt(10-9)级级甚至甚至ppb(10-12)级。级。2. 灵敏度高灵敏度高4. 运用范围广运用范围广可分析有机或无机的气、液、固体试样可分析有机或无机的气、液、固体试样组分的定性较为困难组分的定性较为困难缺陷：缺陷：3.分析速度快分析速度快处理方法：开展联用技术处理方法：开展联用技术四四. 气相色谱分析法与其它方法比较气相色谱分析法与其它方法比较1. 气相色谱法与分馏法

10、的比较气相色谱法与分馏法的比较 色谱分别比分馏快，得到的物质纯度比色谱分别比分馏快，得到的物质纯度比分馏法高。石油化学家采用分馏法花了分馏法高。石油化学家采用分馏法花了20多年才鉴别出石油中的多年才鉴别出石油中的200余种组分，余种组分，而当今采用毛细管而当今采用毛细管GC仅需数小时即可完仅需数小时即可完成。成。 苯和环己烷的沸点仅差苯和环己烷的沸点仅差0.60.6，如，如用精馏分别柱进展分别是不能够的。用精馏分别柱进展分别是不能够的。环己烷苯2.2.气相色谱法与经典化学分析的比较气相色谱法与经典化学分析的比较 化学分析根据物质具有某种独特的化学化学分析根据物质具有某种独特的化学性质来进展测定

11、性质来进展测定, , 而色谱分析能使许多化而色谱分析能使许多化学性质一样学性质一样/ /类似的复杂组分相互分别后测类似的复杂组分相互分别后测定。定。3.3.气相色谱法与光谱、质谱分析法的比较气相色谱法与光谱、质谱分析法的比较 光谱、质谱主要是定性分析工具光谱、质谱主要是定性分析工具, , 色色谱是分别分析的工具。色谱法的最大优越谱是分别分析的工具。色谱法的最大优越性在于它最擅长分别分析多组分的复杂体性在于它最擅长分别分析多组分的复杂体系。系。热力学要素：热力学要素： 分配系数分配系数动力学要素：组分在色谱柱的分散和传质动力学要素：组分在色谱柱的分散和传质色谱分别过程简述色谱分别过程简述 在色谱

12、分析中，当流动相携带样品经过在色谱分析中，当流动相携带样品经过固定相时，样品分子与固定相分子之间发生固定相时，样品分子与固定相分子之间发生相互作用，使样品分子在流动相和固定相之相互作用，使样品分子在流动相和固定相之间进展分配。与固定相分子作用越大的组分间进展分配。与固定相分子作用越大的组分向前挪动越慢，与固定相分子作用越小的分向前挪动越慢，与固定相分子作用越小的分子向前挪动速度越快，经过一定间隔后，由子向前挪动速度越快，经过一定间隔后，由于反复多次的分配柱色谱为于反复多次的分配柱色谱为103106次，次，使本来性质沸点、极性等差别很小的组使本来性质沸点、极性等差别很小的组分之间也可得到很好的分

13、别。分之间也可得到很好的分别。分配系数的微小差别分配系数的微小差别吸附才干的微小差别吸附才干的微小差别微小差别积累微小差别积累较大差别较大差别作用才干弱的组分先流出；作用才干弱的组分先流出； 作用才干强的组分后流出作用才干强的组分后流出 一、分别原理一、分别原理 固定相是多孔性的固体吸附剂颗粒，固定相是多孔性的固体吸附剂颗粒，其分别是基于固体吸附剂对试样中各组其分别是基于固体吸附剂对试样中各组分的吸附才干的不同；分的吸附才干的不同；1. 气固色谱气固色谱: 固定相由担体和固定液所组成，固定固定相由担体和固定液所组成，固定液涂敷在担体外表，其分别混合物是基液涂敷在担体外表，其分别混合物是基于固定

14、液对试样中各组分的溶解才干的于固定液对试样中各组分的溶解才干的不同。不同。 2. 气液色谱气液色谱:试样中的各组分试样中的各组分K值不同是分别的根底值不同是分别的根底二、分配系数和分配比二、分配系数和分配比 1. 分配系数分配系数K (distribution coefficient) 在一定温度和压力下，组分在两相间分在一定温度和压力下，组分在两相间分配到达平衡时的浓度比，称为分配系数。配到达平衡时的浓度比，称为分配系数。一定温度和压力下，一定温度和压力下，K越大，出峰越慢越大，出峰越慢MSCCK 2. 分配比分配比 k (distribution ratio) 在一定温度和压力下，组分在两

15、相间在一定温度和压力下，组分在两相间分配到达平衡时，分配在固定相和流动分配到达平衡时，分配在固定相和流动相中的质量之比。相中的质量之比。MSmmk l k值越大，阐明组分在固定相中的值越大，阐明组分在固定相中的量越多，相当于柱的容量大，因此又量越多，相当于柱的容量大，因此又称分配容量。它是衡量色谱柱对被分称分配容量。它是衡量色谱柱对被分别组分保管才干的重要参数。别组分保管才干的重要参数。k值也值也取决于组分及固定相热力学性质。它取决于组分及固定相热力学性质。它不仅随柱温、柱压变化而变化，而且不仅随柱温、柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相的体积有关。还与流动相及固定相的体积有关。l3 3、分

16、配系数和分配比之间的关系、分配系数和分配比之间的关系l 分配系数分配系数K K与柱中固定相和流动与柱中固定相和流动相的体积无关，而取决于组分及两相的相的体积无关，而取决于组分及两相的性质，并随柱温、柱压变化而变化。性质，并随柱温、柱压变化而变化。l 容量因子容量因子k k决议于组分及固定决议于组分及固定相的热力学性质，随柱温、柱压的变化相的热力学性质，随柱温、柱压的变化而变化，还与流动相及固定相的体积有而变化，还与流动相及固定相的体积有关。关。l实际上可以推导出：实际上可以推导出： Phase ratio(相比，相比，b): 反映各种色谱柱柱型及反映各种色谱柱柱型及其构造特征其构造特征填充柱填

17、充柱Packing column: 635 毛细管柱毛细管柱Capillary column: 501500kVVkVmVmCCKSMMMSSMS三、气相色谱流出曲线三、气相色谱流出曲线1.基线基线 (baseline) 色谱柱中仅有流动相经过检测器时，色谱柱中仅有流动相经过检测器时，所检测到的信号。所检测到的信号。 2.峰高峰高从色谱峰顶点到基线之间的垂直间隔。从色谱峰顶点到基线之间的垂直间隔。3. 区域宽度区域宽度1半峰宽半峰宽Y1/2：2峰底宽峰底宽Wb色谱峰高一半处的宽度色谱峰高一半处的宽度 色谱峰两侧拐点上的切线在基线色谱峰两侧拐点上的切线在基线上截距之间的间隔。上截距之间的间隔。气

18、相色谱流出曲线气相色谱流出曲线4.保管值保管值 (retention value)1用时间表示的保管值用时间表示的保管值保管时间保管时间(tR)：组分从进样到柱后出现：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间。浓度极大值时所需的时间。不与固定相作用的气体的保管时间。不与固定相作用的气体的保管时间。调整保管时间调整保管时间(tR )： tR = tRtM死时间死时间( dead time, tM)：2用体积表示的保管值用体积表示的保管值组分从进样到柱后出现浓度极大值时所组分从进样到柱后出现浓度极大值时所经过的流动相体积经过的流动相体积VR = tRF0色谱柱内未被固定相占据的空隙体积色谱柱内未

19、被固定相占据的空隙体积调整保管体积调整保管体积(VR)： VR = VR VM 死体积死体积(VM)： VM = tM F0保管体积保管体积(VR)：1212RRRR21VVttrsRKVVtR = tM (1+k )3相对保管值相对保管值 r21又称选择因子，只与柱温暖固定相性质有关又称选择因子，只与柱温暖固定相性质有关表示了固定相对这两种组分的选择性表示了固定相对这两种组分的选择性6.保管值与分配比保管值与分配比 k 的关系的关系5.保管值与分配系数保管值与分配系数K的关系的关系色谱峰反映的信息：色谱峰反映的信息：1根据峰的个数，判别样品中所含最根据峰的个数，判别样品中所含最少的组分数少的

20、组分数2根据保管值对色谱峰进展定性分析根据保管值对色谱峰进展定性分析3根据峰高或面积进展定量分析根据峰高或面积进展定量分析 塔板实际塔板实际 (plate theory) 速率实际速率实际 (rate theory)一、塔板实际一、塔板实际 塔板实际把色谱柱比作一个分馏塔塔板实际把色谱柱比作一个分馏塔，假设柱内有，假设柱内有n个塔板，每个塔板高度个塔板，每个塔板高度称为实际塔板高度，用称为实际塔板高度，用H表示，在每个表示，在每个塔板内，试样各组分在两相中分配并到塔板内，试样各组分在两相中分配并到达平衡，最后，挥发度大的组分和挥发达平衡，最后，挥发度大的组分和挥发度小的组分彼此分别，挥发度大的

21、最先度小的组分彼此分别，挥发度大的最先从塔顶即柱后逸出。虽然这个实际从塔顶即柱后逸出。虽然这个实际并不完全符合色谱柱的分别过程，色谱并不完全符合色谱柱的分别过程，色谱分别和普通的分馏塔分别有着艰苦的差分别和普通的分馏塔分别有着艰苦的差别，但是由于这个比喻笼统简明，因此别，但是由于这个比喻笼统简明，因此几十年来不断沿用。几十年来不断沿用。实际假设：实际假设：1色谱柱由一块一块的虚拟塔板组成，色谱柱由一块一块的虚拟塔板组成，在一个塔板内组分在气液两相间可以很在一个塔板内组分在气液两相间可以很快到达平衡；快到达平衡；2塔板内一部分空间由固定相占据，塔板内一部分空间由固定相占据，另一部分由流动相占据，

22、称为板体积；另一部分由流动相占据，称为板体积；1941 Martin5分配系数在各塔板上是常数。分配系数在各塔板上是常数。3载气进入色谱柱不是延续而是载气进入色谱柱不是延续而是脉动的，每次进气为一个板体积；脉动的，每次进气为一个板体积；4试样沿色谱柱方向的分散可以忽试样沿色谱柱方向的分散可以忽略不计；略不计；设色谱往由设色谱往由5块塔板块塔板n5，n为色谱柱的塔板数组成，并为色谱柱的塔板数组成，并以以r表示塔板编号，表示塔板编号，r0，1，2，nl；某组分的分配比；某组分的分配比k=1，根据上述假定，在色谱分别过程中，该组分的分布可计算如根据上述假定，在色谱分别过程中，该组分的分布可计算如下：

23、开场时，假设有单位质量的，即下：开场时，假设有单位质量的，即m1的组分加到的组分加到0号塔板号塔板上，分配平衡，即上，分配平衡，即mSmM0.5。色谱流出曲线色谱流出曲线 将分开色谱柱物质的量作纵坐标，载气塔板将分开色谱柱物质的量作纵坐标，载气塔板体积做横坐标得到色谱图体积做横坐标得到色谱图 l 随着脉冲载气的参与，组分从色谱柱出随着脉冲载气的参与，组分从色谱柱出口流出进入检测器。实践上，组分在柱内的口流出进入检测器。实践上，组分在柱内的分布就是二项式的展开式：分布就是二项式的展开式：4322344464)(qpqqpqppqp P为组分分配在液相中的质量，为组分分配在液相中的质量，q为组为组

24、分分配在气相中的质量。当分分配在气相中的质量。当n100，流，流出曲线的外形就呈高斯分布，普通气相出曲线的外形就呈高斯分布，普通气相色谱柱的色谱柱的n 约为约为103106。)(2exp22RRRVVVnVnmC 对于色谱过程而言，n很大，采用数学上近似处置方法，可推导色谱流出曲线上恣意一点样品的浓度值：C色谱流出曲线上恣意一点样品的浓度；色谱流出曲线上恣意一点样品的浓度；n实际塔板数；实际塔板数； m溶质的质量；溶质的质量；VR溶质的保管体积；溶质的保管体积；V色谱流出曲线上恣意一点的保管体积色谱流出曲线上恣意一点的保管体积ll 进样量越大，峰高越大；进样量越大，峰高越大；ll 一样保管时间

25、，塔板数越大，峰高越一样保管时间，塔板数越大，峰高越大；大；l l固定进样量和塔板数，保管时间越小，固定进样量和塔板数，保管时间越小，色谱峰高且窄；反之，保管时间长的组色谱峰高且窄；反之，保管时间长的组分色谱峰低且宽。分色谱峰低且宽。RVmnC2max而实际塔板高度而实际塔板高度H即：即：222/1)(16)(54.5WtWtnrrnLH2bR22/1R)(16)(54.5WtYtn有效有效有效nLH留意：同一色谱柱用不同物质计算可得留意：同一色谱柱用不同物质计算可得到不同的塔板数。到不同的塔板数。 有效塔板数有效塔板数有效塔板高度有效塔板高度塔板实际的优点塔板实际的优点: 塔板实际是一种半阅

26、历实际，它初步塔板实际是一种半阅历实际，它初步提示了色谱分别过程。塔板实际在色谱提示了色谱分别过程。塔板实际在色谱中的意义在于：中的意义在于： 色谱流出曲线符合高斯峰分布；色谱流出曲线符合高斯峰分布； 塔板数作为衡量柱效目的是有效的；塔板数作为衡量柱效目的是有效的； 浓度极大点的位置浓度极大点的位置Cmax符合实验结果符合实验结果。2.用有效塔板数和有效塔板高度作为用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的目的时，应指明测定物衡量柱效能的目的时，应指明测定物质。质。 1. 柱长一定，有效塔板数柱长一定，有效塔板数 n 越大，被越大，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱测组分在柱内被分配的次数越多

27、，柱效能越高。效能越高。3. 柱效不能表示被分别组分的实践分别柱效不能表示被分别组分的实践分别效果。效果。l塔板实际假设的缺陷：塔板实际假设的缺陷：l在气相色谱中，忽略分子纵向分散；在气相色谱中，忽略分子纵向分散；l流动相的运动是腾跃式的、不延续的流动相的运动是腾跃式的、不延续的假设显然违背了实践色谱过程；假设显然违背了实践色谱过程；l实践色谱过程难于到达真正的平衡形实践色谱过程难于到达真正的平衡形状；状；l分配系数与浓度无关只在一定的范围分配系数与浓度无关只在一定的范围内成立。内成立。 l塔板实际的最大缺陷：塔板实际的最大缺陷：l阐明不了色谱流出曲线峰展宽的本质及阐明不了色谱流出曲线峰展宽的

28、本质及曲线外形变化的影响要素；曲线外形变化的影响要素；l阐明不了各种实验操作条件变化所引起阐明不了各种实验操作条件变化所引起的色谱峰峰宽变化的缘由；的色谱峰峰宽变化的缘由；l无法把各种色谱参数与塔板高度定量地无法把各种色谱参数与塔板高度定量地关联起来，特别是不能解释流速对柱效关联起来，特别是不能解释流速对柱效率的影响。率的影响。 综上所述：塔板实际虽为半阅历实际，但综上所述：塔板实际虽为半阅历实际，但在色谱学开展中起到了率先作用和对实践任务在色谱学开展中起到了率先作用和对实践任务的指点作用。的指点作用。 前面知，用塔板实际来阐明色谱前面知，用塔板实际来阐明色谱柱内各组分的分别过程并不合理，由柱

29、内各组分的分别过程并不合理，由于色谱柱内并没有塔板。当同一试样于色谱柱内并没有塔板。当同一试样进入同一色谱柱，当流动相速度变化进入同一色谱柱，当流动相速度变化时，得到不同的色谱图。测得的时，得到不同的色谱图。测得的 n 和和 H 也不同，充分阐明塔板实际缺乏以也不同，充分阐明塔板实际缺乏以阐明色谱柱的分别过程。阐明色谱柱的分别过程。二、速率实际二、速率实际影响柱效的要素影响柱效的要素H = A + B/u + Cu H：实际塔板高度：实际塔板高度u：载气的线速度：载气的线速度(cms-1)A：涡流分散项：涡流分散项：B：分子分散项系数：分子分散项系数C ：传质阻力项系数：传质阻力项系数 荷兰荷

30、兰 Van Deemter1. 涡流分散项涡流分散项 (eddy diffusion) 气体碰到填充物颗粒时，不断改动流气体碰到填充物颗粒时，不断改动流动方向，使试样在气相中构成类似动方向，使试样在气相中构成类似“涡流涡流的流动，引起色谱峰的扩张。的流动，引起色谱峰的扩张。A = 2dp：固定相的填充不均匀因子：固定相的填充不均匀因子dp：固定相的平均颗粒直径：固定相的平均颗粒直径固定相颗粒越小固定相颗粒越小dp，填充的越均匀，填充的越均匀，A，H，柱效，柱效n对于毛细管柱，对于毛细管柱，A = 0涡流分散项系数涡流分散项系数2. 分子分散项分子分散项 (molecular diffusion

31、)B = 2 Dg ：组分分子在柱内分散途径的弯曲程度：组分分子在柱内分散途径的弯曲程度 有关的因子有关的因子Dg：试样组分在气相中的分散系数：试样组分在气相中的分散系数(cm2s-1)填充柱色谱填充柱色谱: = 0.5 0.7毛细管柱毛细管柱: = 1流速流速，滞留时间，滞留时间，分散因子，分散因子分散系数：分散系数：Dg M载气载气-1/2 ； M载气载气，B值值分子分散项系数分子分散项系数 减小纵向分散项减小纵向分散项u u 采取措施：采取措施： 适当提高流动相流速适当提高流动相流速u u，减小保管时间，减小保管时间 用相对分子质量较大的气体作流动相。用相对分子质量较大的气体作流动相。

32、适当降低柱温适当降低柱温c c 。rGMD1GDB23. 传质阻力项传质阻力项 传质阻力系数传质阻力系数C等于气相传质阻力系数等于气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数和液相传质阻力系数Cl之和：之和： C = Cg+ C = Cg+ ClCl 气相传质阻力：是指组分分子由气相气相传质阻力：是指组分分子由气相挪动到气液两相界面进展交换，这一传挪动到气液两相界面进展交换，这一传质过程中所遭到的阻力。质过程中所遭到的阻力。gpDdkkC222g)1 (01.0固定相颗粒越小固定相颗粒越小 dp，Cg；Dg， CglDdkkC2f2l)1 (32Dl为组分在液相中的分散系数，为组分在液相中的分散系数

33、， Dl， Cl 液相传质阻力：组分分子由气液两相液相传质阻力：组分分子由气液两相界面分散至固定液内部，进展质量交换界面分散至固定液内部，进展质量交换到达分配平衡后，再前往气液两相界面到达分配平衡后，再前往气液两相界面的传质过程中所遭到的阻力。的传质过程中所遭到的阻力。df为固定相液膜厚度，为固定相液膜厚度， df，Cl减小采取措施：减小采取措施： 采用粒度小的填充物采用粒度小的填充物 Cgdp2 Cgdp2 相对分子质量小的载气，相对分子质量小的载气，DGDG大。大。 Cg1/DG Cg1/DG 降低固定液液膜厚度降低固定液液膜厚度(Cldf2)(Cldf2)并且液膜要并且液膜要均匀；假设膜

34、厚，分散，费时；但不能太薄，均匀；假设膜厚，分散，费时；但不能太薄，否那么包不住载体。否那么包不住载体。 DL DL越大越好，添加柱温是提高越大越好，添加柱温是提高DLDL的方法之的方法之一。一。 范氏方程讨论：范氏方程讨论：H=A+B/u+Cu 作作Hu图图讨论1.曲线有一最低点 uopt (即Hmin) 将方程微分:2.对开管柱(毛细柱) A=0 得Golay方程 H=B/u+Cu 对填充柱A项与u无关,决议于柱的填充情况02CuBdudHCBAH/2minCBuopt/3. u很小时：很小时：Cu项可忽略项可忽略,方程简化为方程简化为: H = A + B/u 作作H1/u直线直线,斜率

35、为斜率为B分子分散项对分子分散项对H影响大影响大4. u很大时很大时: B/u项可忽略项可忽略,方程简化为方程简化为: H = A + Cu 作作Hu直线直线,斜率为斜率为C，截距，截距A传质阻力项对传质阻力项对H影响大影响大5. k 对板高对板高H的影响的影响(比较复杂比较复杂): n随随k的变化而变化的变化而变化综合思索综合思索: u实践稍高于实践稍高于uopt 由于由于:1.右侧曲线斜率小右侧曲线斜率小,u稍变稍变 不会引起不会引起H的大变化的大变化 2. 为提高分析速度为提高分析速度 由于由于u 那么那么tR uDkkdDdkkuDdHlfgpgp)1 (32)1 (01.022222

36、22讨论：影响柱效的要素讨论：影响柱效的要素1被分别组分在色谱柱内的涡流分散、被分别组分在色谱柱内的涡流分散、分子分散及传质阻力是呵斥色谱峰扩展，分子分散及传质阻力是呵斥色谱峰扩展，柱效下降的主要缘由。柱效下降的主要缘由。4各种要素相互制约，选择最正确条件，各种要素相互制约，选择最正确条件，才干使柱效到达最高。才干使柱效到达最高。3经过选择适当的固定相粒度、载气种类、经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。液膜厚度及载气流速可提高柱效。2速率实际为色谱的速率实际为色谱的 分别和操作条件的分别和操作条件的选择提供了实际指点。选择提供了实际指点。单独用柱效能或单独用选择性

37、都不能反映组分的单独用柱效能或单独用选择性都不能反映组分的实践分别效果实践分别效果,因此引入综合性目的分别度因此引入综合性目的分别度21)(212WWttRRRs影响要素：影响要素：一、分别度的定义一、分别度的定义区域宽度区域宽度色谱过程的动力学要素决议色谱过程的动力学要素决议保管值之差保管值之差色谱过程的热力学要素决议色谱过程的热力学要素决议色谱分别关系式色谱分别关系式设两相邻峰的峰宽相等，即设两相邻峰的峰宽相等，即w1 = w2w1 = w2，k1= k1= k2 k2 2)1()2(21)1()2()(2WttWWttRRRRR2)(16WtnRntntWRR)2(2)2(2416又根据

38、塔板实际得知：又根据塔板实际得知：1144444222121)2()2()1()2()1()1()2()2()2()2()1()2()2()1()2()2()1()2(kkrrnRttttttttttnRttttttnRttttnRtttnRMMRMRRRRRRMRRRRRMRRRRRR 选择性较差，柱效低，分别效果更差。选择性较差，柱效低，分别效果更差。 柱 效 较 柱 效 较高 ， 选 择高 ， 选 择性较好性较好,完完全分别；全分别； 选择性选择性 较差，柱效较高，根本完全分别较差，柱效较高，根本完全分别选择性选择性 较好，但柱效较低，分别的不好；较好，但柱效较低，分别的不好；Rs=1，

39、分别程度，分别程度98%；Rs=1.5，达，达99.7%二、柱效能、选择性与分别度的关系二、柱效能、选择性与分别度的关系221212s)1rr(R16有效n有效HL221212s)1rr(R16柱效能柱效能n有效越大，越有利于分别；有效越大，越有利于分别；选择性选择性r21是两种组分能否分别的根据；是两种组分能否分别的根据；分别度分别度Rs是色谱柱的总分别效能目的，可以判是色谱柱的总分别效能目的，可以判别物质在色谱柱中的分别情况，反响了柱效能别物质在色谱柱中的分别情况，反响了柱效能与选择性影响的总和。与选择性影响的总和。柱效能柱效能n有效很大，选择因子有效很大，选择因子r21接近于接近于1，能

40、够分不开，能够分不开柱效能柱效能n有效很大，选择因子有效很大，选择因子r21很大，分别得很好很大，分别得很好柱效能柱效能n有效很大，选择因子有效很大，选择因子r21等于等于1，一定分不开，一定分不开柱效能柱效能n有效很小，选择因子有效很小，选择因子r21接近于接近于1 ，一定分不，一定分不开开柱效能柱效能n有效很小，选择因子有效很小，选择因子r21很大，能够分开很大，能够分开例：在一定条件下，两个组分的保管时间分例：在一定条件下，两个组分的保管时间分别为别为90秒和秒和105秒，死时间为秒，死时间为5秒，要到达完秒，要到达完全分别，计算需求多少块有效塔板。假设填全分别，计算需求多少块有效塔板。

41、假设填充柱的塔板高度为充柱的塔板高度为0.1cm，柱长应是多少？，柱长应是多少？解：解：r21= (105-5) / (90-5) = 1.18= 161.52(1.18/0.18)2 n有效有效 = 16Rs2 r21/(r211)2 = 1547块块L有效有效 = n有效有效H有效有效 = 15470.1 = 155 cm一、利用纯物质对照定性一、利用纯物质对照定性 比较试样中具有与纯物质一样保管值的比较试样中具有与纯物质一样保管值的色谱峰，来确定试样中能否含有该物质。色谱峰，来确定试样中能否含有该物质。二、利用参与纯物质峰高添加定性二、利用参与纯物质峰高添加定性 将纯物质参与到试样中，察

42、看各组分将纯物质参与到试样中，察看各组分色谱峰的相对变化，峰高添加的组分能色谱峰的相对变化，峰高添加的组分能够为这种纯物质。够为这种纯物质。三、利用相对保管值定性三、利用相对保管值定性相对保管值相对保管值r21仅与柱温暖固定液性质有关仅与柱温暖固定液性质有关四、利用保管指数定性四、利用保管指数定性保管指数又称保管指数又称Kovats指数，是一种重指数，是一种重现性较好的定性参数。现性较好的定性参数。 将正构烷烃作为规范，规定其保管指数为将正构烷烃作为规范，规定其保管指数为分子中碳原子个数乘以分子中碳原子个数乘以100如正己烷的保如正己烷的保管指数为管指数为600。保管指数测定方法：保管指数测定方法：经过选定两个相邻的正构烷烃，其分别具经过选定两个相邻的正构烷烃，其分别具有有Z和和Z1个碳原子。被测物质个碳原子。被测物质X的保管的保管时间应在相邻两个正构烷烃的保管值之间时间应在相邻两个正构烷烃的保管值之间进样进样空气峰空气峰tR(Z)tR(x)tR(Z+