气相色谱分离理论一气固及气液色谱分离原理二塔板ppt课件

1、仪器分析仪器分析精品课程精品课程5.2 5.2 气相色谱分别实际气相色谱分别实际一、气固及气液色谱分别原理一、气固及气液色谱分别原理二、塔板实际及柱效能目的二、塔板实际及柱效能目的三、速率实际三、速率实际四、色谱柱的总分别效能目的四、色谱柱的总分别效能目的分分别度别度仪器分析仪器分析精品课程精品课程一、气固及气液色谱分别原理一、气固及气液色谱分别原理1.气固色谱分别原理 气固色谱是以气体作为流动相，以固体吸附剂作为固定相的色谱分析方法。 混合混合组分组分吸附吸附脱附脱附吸附吸附吸附剂吸附剂载气载气吸附剂吸附剂载载气气脱附脱附经反复多次分配经反复多次分配组分实现分别组分实现分别仪器分析仪器分析精

2、品课程精品课程气气- -固色谱的分别原理：固色谱的分别原理： 基于不同的组分在固体基于不同的组分在固体吸附剂上吸附才干的差别实吸附剂上吸附才干的差别实现组分的分别。现组分的分别。仪器分析仪器分析精品课程精品课程2.2.气液色谱分别原理气液色谱分别原理 气液色谱是以气体作为流动相，以固定液作为气液色谱是以气体作为流动相，以固定液作为固定相的色谱分析方法。固定相的色谱分析方法。 混合混合组分组分固定液固定液溶解溶解载气载气挥发挥发溶解溶解固定液固定液挥发挥发载载气气经反复多次分配经反复多次分配组分实现分别组分实现分别仪器分析仪器分析精品课程精品课程气液色谱的分别原理：气液色谱的分别原理： 基于不同

3、的组分在固基于不同的组分在固定液中溶解度的差别实现组定液中溶解度的差别实现组分的分别。分的分别。仪器分析仪器分析精品课程精品课程二、塔板实际及柱效能目的二、塔板实际及柱效能目的 1.塔板实际塔板实际 1952年，年，Martin等人提出的塔板实际将一根色谱柱当作等人提出的塔板实际将一根色谱柱当作一个由许多塔板组成的精馏塔，用塔板概念来描画组分在一个由许多塔板组成的精馏塔，用塔板概念来描画组分在柱中的分配行为。柱中的分配行为。 塔板是从精馏中借用的，是一种半阅历实际。塔板是从精馏中借用的，是一种半阅历实际。 仪器分析仪器分析精品课程精品课程塔板实际假定：塔板实际假定：色谱柱内存在许多塔板，塔板之

4、间是不延色谱柱内存在许多塔板，塔板之间是不延续；续；组分在各塔板内两相间的分配瞬间到达平组分在各塔板内两相间的分配瞬间到达平衡，到达一次平衡所需柱长为实际塔板高衡，到达一次平衡所需柱长为实际塔板高度度H H ；各组分经过反复多次的分配平衡之；各组分经过反复多次的分配平衡之后，到达分别的目的；后，到达分别的目的；经过计算实际塔板数和实际塔板高度来评经过计算实际塔板数和实际塔板高度来评价色谱柱的柱效能。价色谱柱的柱效能。仪器分析仪器分析精品课程精品课程 在塔板实际中，组分在柱内每达成一次在塔板实际中，组分在柱内每达成一次分配平衡所需求的柱长，称为实际塔板高度，分配平衡所需求的柱长，称为实际塔板高度

5、，用用H表示。表示。 在一定长度的色谱柱内，组分在两相之间在一定长度的色谱柱内，组分在两相之间分配到达平衡的总次数称为实际塔板数，用分配到达平衡的总次数称为实际塔板数，用n表示。表示。 当柱长为当柱长为L时，时， H与与n的关系为：的关系为：LnH仪器分析仪器分析精品课程精品课程色谱柱的实际塔板数n的计算公式为：22RR1/ 25.5416bttnWW 式中，式中，tR保管时间；保管时间； W1/2半峰宽；半峰宽； Wb峰底宽度。峰底宽度。留意：计算时，留意：计算时， tR tR 、W1/2 W1/2 、 WbWb的单位应一致。的单位应一致。仪器分析仪器分析精品课程精品课程2.2.柱效能目的柱

6、效能目的 在实践测定中，有时实际塔板数在实践测定中，有时实际塔板数n和实际塔板和实际塔板高度高度h不能真实地反映色谱柱的分别效能，因此提不能真实地反映色谱柱的分别效能，因此提出了以有效塔板数和有效塔板高度作为色谱柱的柱出了以有效塔板数和有效塔板高度作为色谱柱的柱效能目的。效能目的。22RR有效1/ 25.5416bttnWW有效有效LnH仪器分析仪器分析精品课程精品课程应留意：应留意： 同一色谱柱对不同组分的柱效能是不一样的，同一色谱柱对不同组分的柱效能是不一样的，因此在用因此在用n有效、有效、 H有效表示柱效能时，除应阐有效表示柱效能时，除应阐明色谱条件外，还应指出是对什么组分而言的。明色谱

7、条件外，还应指出是对什么组分而言的。 n有效与有效与n的关系为：的关系为：2有效1knnk仪器分析仪器分析精品课程精品课程三、速率实际三、速率实际 1956 1956年荷兰学者年荷兰学者van Deemtervan Deemter范第姆特范第姆特等在研讨气液色谱时，提出了色谱过程动力学实等在研讨气液色谱时，提出了色谱过程动力学实际际速率实际。速率实际。 速率实际仍把色谱柱比作精馏塔，以为实际速率实际仍把色谱柱比作精馏塔，以为实际塔板高度塔板高度H H愈小，柱效能愈高，并以范第姆特方愈小，柱效能愈高，并以范第姆特方程的方式表述出来。程的方式表述出来。BHAC仪器分析仪器分析精品课程精品课程涡流分

8、散项涡流分散项A A项项 在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口迁移时，流动相由于遭到固定相颗粒妨碍，不断改动流动方向，使组分分子在前进中构成紊乱的类似涡流的流动，引起了色谱峰的变宽，故称涡流分散。 A = 2dp 仪器分析仪器分析精品课程精品课程分子分散项分子分散项 B/ B/ 项项 分子分散是指当组分分子随载气进入色谱柱后，分子分散是指当组分分子随载气进入色谱柱后，由于柱内存在着纵向浓度梯度，时组分分子沿色谱由于柱内存在着纵向浓度梯度，时组分分子沿色谱柱轴向分散即沿载气流动方向由高浓度端向低浓柱轴向分散即沿载气流动方向由高浓度端向低浓度端分散而引起谱带扩展的景象。度端分散而引起谱带扩展的景

9、象。2grDB仪器分析仪器分析精品课程精品课程 由上式可知，影响分子分散项的要素包括：由上式可知，影响分子分散项的要素包括：1载气流速。载气流速。2色谱柱的方式。色谱柱的方式。3载气性质。载气性质。4柱温、柱压。柱温、柱压。仪器分析仪器分析精品课程精品课程 气相传质阻力项是指组分分子从气相挪动到气相传质阻力项是指组分分子从气相挪动到固定液外表，以便在气液两相间进展质量传送时固定液外表，以便在气液两相间进展质量传送时所遭到的阻力。所遭到的阻力。2220.01(1)fggk dCkD气相传质阻力项气相传质阻力项Cg Cg 项项仪器分析仪器分析精品课程精品课程 由上式可知，影响气相传质阻力项的要由上

10、式可知，影响气相传质阻力项的要素包括：素包括：1 1载气流速。载气流速。2 2填充物的粒度。填充物的粒度。3 3载气性质。载气性质。4 4柱温、柱压。柱温、柱压。仪器分析仪器分析精品课程精品课程液相传质阻力项液相传质阻力项Cl 项项 液相传质阻力项是指组分分子从气液界面分散液相传质阻力项是指组分分子从气液界面分散到固定液内部进展质量传送并到达平衡，然后前往到固定液内部进展质量传送并到达平衡，然后前往气液界面的过程中所遭到的阻力。气液界面的过程中所遭到的阻力。2223(1)fllkdCkD仪器分析仪器分析精品课程精品课程 由上式可知，影响液相传质阻力项的要素包括：1载气流速。2液膜厚度。3 Dl

11、 。4柱温、柱压。仪器分析仪器分析精品课程精品课程四、色谱柱的总分别效能目的四、色谱柱的总分别效能目的分别度分别度1.1.分别度分别度 相邻两组分保管时间之差与两组分峰底相邻两组分保管时间之差与两组分峰底宽度之和一半的比值。宽度之和一半的比值。R 2R 1122ttRWW应留意：计算应留意：计算R R 时，保管时间和峰底宽度应时，保管时间和峰底宽度应采用一样的时间单位或长度单位。采用一样的时间单位或长度单位。仪器分析仪器分析精品课程精品课程 分别度分别度R 既反映了峰间距的大小，又反既反映了峰间距的大小，又反映了峰的宽窄，它全面衡量了色谱柱对难映了峰的宽窄，它全面衡量了色谱柱对难分别物质对的分别效能，故把分别度叫做分别物质对的分别效能，故把分别度叫做色谱柱的总分别效能目的。色谱柱的总分别效能目的。 普通，当普通，当R 1时，阐明相邻两峰有部分时，阐明相邻两峰有部分重叠，重叠，R =1时，分别程度可达时，分