第十六章 色谱法分离原理.ppt

1.分离度与柱效的关系 由分离方程式看出，具有一定相对保留值α的物质对，分离度直接和有效塔板数有关，说明有效塔板数能正确地代表柱效能。而分离方程式表明分离度与理论塔板数的关系还受热力学性质的影响。当固定相确定，被分离物质对的α确定后，分离度将取决于n。这时，对于一定理论板高的柱子，分离度的平方与柱长成正比，即 说明用柱长的色谱柱可以提高分离度，但延长了分析时间。因此，提高分离度的好方法是制备出一根性能优良的柱子，通过降低板高，以提高分离度。 2. 分离度与选择因子的关系 由基本色谱方程式判断，当 α= 1时，R = 0。这时，无论怎样提高柱效也无法使两组分分离。显然，α大，选择性好。研究证明α的微小变化，就能引起分离度的显著变化。一般通过改变固定相和流动相的性质和组成，可有效增大α值。 5．基本色谱分离方程式的应用 ? 在实际中，基本色谱分离方程式是很有用的公式，它将柱效、选择因子、分离度三者的关系联系起来了，知道其中两个指标，就可计算出第三个指标。 ［例18-1］有一根 lm长的柱子，分离组分1和2得到如图18d5的色谱图。图中横坐标l为记录笔走纸距离。若欲得到 R=1.2的分离度，有效塔板数应为多少？色谱往要加到多长？ 解：先求出组分2对组分1的相对保留值r2，1（即α值） 求有效塔板数neff neff＝16×（0.8）2[1.1/(1.1-1)]2＝1239 若使R=1.2,所需塔板数可计算,即 因此,欲使分离度达到1.2,需有效塔板数为2788块,则所需柱长为 L=2788/1329×1m=2.25m [例18-2] 已知某色谱柱的理论塔板数为3600,组分A和B在该柱上的保留时间为27mm和30mm,求两峰的峰半宽和分离度. 解: ∵ Y1/2=Y/1.7 w1=27/(3600/16)1/2=1.8 mm (w1)1/2＝1.8/1.7＝1.06 mm w2=30/(3600/16)1/2=2.0 mm (w2)1/2＝2.0/1.7＝1.18 mm R＝2(30-27)/(1.8+2)＝6/3.8＝1.6 [例18-3] 已知一色谱柱在某温度下的速率方程的A=0.08cm; B=0.65cm2/s; C=0.003s, 求最佳线速度u和最小塔板高H. 解: 欲求 u最佳和H最小,要对速率方程微分,即 dH/du＝d(A+B/u+Cu)/du ＝-B/u2+C＝0 而,最佳线速: u最佳＝(B/C)1/2 最小板高: H最小＝A+2(BC)1/2 可得 u最佳＝(0.65/0.003)1/2＝14.7cm/s H最小＝0.08+2(0.65×0.003)1/2 ＝0.1683cm 练习题 已知物质A和B在一根30.00 cm长的柱上的保留时间分别为16.40 min和17.63 min。不被保留组分通过该柱的时间为1.30 min。峰底宽度分别为1.11 min和1.21 min，计算： （1）柱的分离度； （2）柱的平均塔板数； （3）达到1.5分离度所需的柱长度。 解 ： （1）柱的分离度 R = 2（17.63 - 16.40）/（1.11 + 1.21） = 1.06 （2）柱的平均塔板数 n = 16 (16.40 /1.11)2 = 3493 n = 16 (17.63 /1.21)2 = 3397 n平均 = （3493 + 3397）/ 2 = 3445 （3）达到1.5分离度所需的柱长度 R1 / R2 = ( n1 / n2 )1/2 n2 = 3445 (1.5 / 1.06)2 = 6898 L = nH = 6898?(300 /3445) = 60 cm * * * * 由于填充物颗粒大小的不同及填充物的不均匀性，使组分在色谱柱中路径长短不一，因而同时进色谱柱的相同组分到达柱口时间并不一致，引起了色谱峰的变宽。色谱峰变宽的程度由下式决定： A = 2λdp 上式表明，A与填充物的平均直径dp的大小和填充不规则因子λ有关，与流动相的性质、线速