分子扩散.3.1色谱分离.PPT

第三章 色谱分离技术;本章内容; 掌握： 了解： 重点： 难点：;3.1色谱分离;定义： 以前学过的分离方法有： 1.?沉淀法 2. 蒸馏法 3. 萃取法 ; 用途：色谱法已广泛用于各个领域，是多组分混合物首选的分离分析方法。 以《中国药典》2005版为例，一部收载中药1146个品种，用薄层色谱进行鉴别或含量测定的有1523项，用高效液相色谱进行定量分析的有479种518项，用气相色谱进行检测的有47种。二部收载的有1967，采用高效液相色谱法的品种有848。 现在色谱法已形成一门专门的科学。 ;2.色谱法的起源;1906年，Tsweet发现色谱分离现象;重 现;植物色素分离图示;杰出发明 被冷落几十年;色谱法的 优点;优点：“三高”、“一快”、“一广”;4.色谱法的分类;2)按固定相的固定方式分类;分类;色谱法简单分类;超临界液体色谱仪;5.色谱法的发展;6.展望;3.1.2 色谱过程和基本原理;1.色谱过程、分离原理及特点;;色谱分离基于各组分在两相之间平衡分配的差异 平衡分配可以用分配系数和分配比来衡量;分配系数: 固S流M 两相浓度之比;两相分配;图示; （1）差速迁移：不同组分通过色谱柱时的迁移速度不等 →提供了分离的可能性 （2）分子分布离散：各组分沿柱子扩散分布→峰宽 →不利于不同组分分离;区带迁移是色谱分离系统中不可缺少的组成部分。 实现柱色谱选择性区带迁移的三种方法: 洗脱法: 置换法: 前沿法：;2.色谱流出曲线和有关概念;色谱流出曲线;对称因子;色谱流出曲线可以得到的重要信息;（2）保留值：色谱定性参数;4)保留体积（VR）：从进样开始到组分出现浓度极大点时所消耗的流动相的体积;6)调整保留体积VR：保留体积与死体积之差，即组分停留在固定相时所消耗流动相的体积;8)保留指数Ix;(3)色谱峰高和峰面积;（4）色谱峰区域宽度：色谱柱效参数;3.1色谱分离;（5）分配系数与色谱分离;2）容量因子k (容量比，分配比)：指在一定温度和压力下，组分在色谱柱中达分配平衡时，在固定相与流动相中的质量比;4）保留比与保留时间的关系;设R为单位时间内一个分子在流动相中出现的几率;即：;分离度;;分离度受柱效?n?, 分离因子??? 和容量因子?k?的控制;一般可以用如下的方法来调节分离度: 改变流动相的组成，包括改变pH 改变固定相的组成 改变柱温 采用特殊的化学效应 增加塔板数，可以增加分离度。 容量因子k取决于组分和色谱柱两者的性质。 加大容量因子可以增加分离度，但是会延长分析时间，甚至造成谱带检测困难。 常常通过改变柱温或流动相的组成，将k控制在1 ? 5之间。;（7）组分完全分离的必须条件:;（8）色谱柱质量评价;塔板理论;;?3? n与半峰宽度及峰底宽的关系式为: ;小结;塔板理论的不足： 组分在两相中不可能真正达到分配平衡； 组分在色谱柱中的纵向扩散不能忽略; 没有考虑各种动力学因素对传质过程的影响； 无法解释柱效与流动相流速的关系； 不能说明影响柱效有哪些主要因素。 ;速率理论;涡流扩散(eddy diffusion)　（也称为多径扩散）产生的峰展宽; 固定相颗粒越小dp↓，填充的越均匀，A↓，H↓，柱效n↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。;涡流扩散原因：柱填充不均匀 A=2?dp; B = 2 νDg ν ：弯曲因子，填充柱色谱，ν1。 Dg：试样组分分子在气相中的扩散系数（cm2·s-1） (1) 存在着浓度差，产生纵向扩散; (2) 扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差; (3) 分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑; (4) 扩散系数：Dg ∝(M载气)-1/2 ； M载气↑，B值↓。;纵向扩散（分子扩散）：溶质浓度梯度＿向流动相运动方向-纵向扩散, 谱带展宽. 分子无规则运动- 分子扩散. ;纵向扩散(longitudinal diffusion) ;纵向扩散项 B/u 影响因素： u ， B=2?Dm; ;传质阻抗(mass transfer resistance) ;速率理论;1956年，荷兰学者范第姆特(Van Deemter)提出了色谱过程动力学理论——速率理论。;谱峰展宽的因素;速率理论方程：Ｖan　Ｄeemter方程： 板高方程:(6-51) 指出了色谱柱填充的均匀程度，填料粒度的大小，流动相的种类及流速，固定相的液膜厚度对柱效的影响。