11色谱剖析法概论.ppt

贾沪宁 分析化学教研室B302 jiahuning@ 色谱+红外（11,12,13,14,6） 2.4 色谱基本类型的分离原理 1. 吸附色谱法 主要包括柱色谱和平面色谱 吸附剂：硅胶、氧化铝； 流动相：不同的有机溶剂（或气体） 溶质的保留和分离：溶质和流动相对吸附剂表面活性中心的竞争 2.分配色谱 利用被分离组份在固定相或流动相的溶解度差别而实现分离 固定相：固定液；流动相：气体或液体 正相色谱与反相色谱: 正相 反相 固定相极性 大 小 流动相极性 小 大 流出顺序 极性小的组分先 极性大的组分先 固定相：离子交换树脂 流动相：水溶液 分离机制：不同亲和力，差速迁移 分离对象：离子型化合物 离子交换树脂 具有网状结构的高分子聚合物 阳离子交换反应： （树脂可反复使用，用HCl浸泡，冲洗) 阴离子交换反应： ( 阴离子树脂的再生,用适当的碱液浸泡) 固定相：凝胶 流动相：水 分离对象：较大分子尺寸的高聚物、蛋白质、 多糖等 分离机制：按分子大小分离 大分子先流出 （2）填料粒径 细粒径，高柱效；高柱压 （3）柱温 升高柱温，扩散系数升高；柱效降低；改善传质，柱效升高 习题 P224 1，2，3，5，6 3.3.3 塔板理论的特点 ⑴ 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。 ⑵ 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。 3.3.4 塔板理论的局限性 ⑴ 柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，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。 ⑵ 塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。 van Deemter 方程式 塔板理论 优缺点 1.4.3 速率理论 3.4 速率理论 1956 年荷兰学者 van Deemter 等在研究气液色谱时提出 色谱过程动力学理论 应用了塔板理论板高 H 的概念 充分考虑了组分在两相间的扩散和传质过程 从动力学角度较好地解释了影响柱效的因素 van Deemter 方程的数学简化式为： B / u 纵向扩散项 A 涡流扩散项 H 式中 u 为流动相的线速度： A，B，C 为常数 A－涡流扩散系数； B－纵向扩散系数； C－传质阻抗系数 C·u 传质阻抗项 3.4.1 涡流扩散项（多径扩散项）：A (2) 涡流扩散系数 填料粒径 填充不规则因子 涡流扩散动画 载气携样品进柱，遇到来自固定相颗粒的阻力 → 路径不同→涡流扩散 (1) 产生原因 (3) 影响因素： 固定相颗粒越小，填充越均匀，A 项越小 填充柱 （2～5mm） 空心毛细管柱（0.1~ 0.5 mm），A=0，较高 n 讨论： 3.3.2 纵向扩散项（分子扩散项）：B/u 产生原因： 组分在固定相中被流动相推动向前、展开 → 浓度梯度 → 谱带展宽 分子扩散动画 B/u —纵向扩散项： 由于流动相的扩散，溶质沿着柱长方向，存在着浓度差，产生纵向扩散， 又称分子扩散相，导致色谱峰变宽，H↑ (n↓)，分离变差。 B = 2γDg γ ：弯曲因子，填充柱色谱，? 1 Dg：试样组分分子在气相中的扩散系数（cm2·s-1） 讨论： ① γ — 与填充物有关的因子（ 扩散阻碍因子 ） 空心柱 γ =1; 填充柱 γ 1 ② 纵向扩散与 u 成反比 u 大，B /u 可忽略; u 小，不可忽略 ③ Dg — 组分在气相中的扩散系数 M载气 大，Dg 小，如：N2 M载气 小，Dg 大，如：H2 ，He B = 2 γDg 影响因素： 分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑ 扩散系数：Dg 和（M载气）1/2 成反比 讨论： 高流速/低柱温/大 M载气 3.4.3 传质阻抗项(C·u) (2) 传质阻抗系数： Dl —组分在固定液