分离科学与技术8.ppt

第三章 色谱分离原理 第五节　分 离 度 Copyright ? 2012 Dalian Polytechnic University Song Jianguo 一、分离度与色谱柱特性 二、分离条件的优化指标 三、色谱柱的峰容量 §3.5　分离度 保留值之差──色谱过程的热力学因素； 区域宽度──色谱过程的动力学因素。 塔板理论和速率理论都难以描述“物质对”的实际分离程度。 “物质对”的分离程度受色谱过程中两种因素的综合影响： 色谱分离中的四种情况如图所示： ① 柱效较高，选择性好（α较大），完全分离； ② 选择性不是很好，柱效较高，峰较窄，基本上完全分离； ③ 柱效较低，选择性好，但分离的不好； ④ 选择性差，柱效低，分离效果更差。 §3.5　分离度 分离度：定量描述相邻两组份在色谱柱内分离程度的指标 进样 Δt t’R1 t0 t’R2 W1 W2 ①峰底宽分离度(R) R=1，分离程度98%，两相邻组分基本分离 R=1.5，分离程度99.7%，两相邻组分完全分离（标准） §3.5　分离度 ②半高峰宽分离度（R1/2） 峰底宽重叠时，用半高峰宽代替峰底宽 若两峰底宽近似相等，W1≈W2，半高峰宽（R1/2）与峰底宽 （R）分离度的关系： §3.5　分离度 ③ 峰高分离度（Rh） o 交点O到峰谷的距离 交点O到基线的距离 两峰重叠 f g， 则：Rh 1 两峰不重叠 f = g， Rh=1，完全分离。 o f g §3.5　分离度 1. 分离度与色谱柱特性 ①假定被分离的两个相邻组分在色谱柱上理塔板数相同， ②假定被分离的两个浓度相同的相邻组分其峰宽相同。 （1）Purnell方程 §3.5　分离度 Purnell方程 分离度近似表达式： 柱效因子 选择因子 保留程度因子 §3.5　分离度 （2）k、N、? 对分离程度的影响 ① 容量因子 k 的影响 固定相已选定（?已定），适当增大 k 有利于分离。 L一定，N值一定，k越大，k/(1＋k)也越大，R 越大； R一定，k越大，所需的N值越小，柱子越短。但 k 不是 越大越有利。 k 0.5 1.0 3.0 5.0 8.0 10 30 50 k/(1+k) 0.33 0.50 0.75 0.83 0.89 0.91 0.97 0.98 k10，R的改进不明显，反而使保留时间大为延长。1≤k≤10 §3.5　分离度 改变 k 的方法： 柱温（如GC） 流动相性质和组成(LC中) 相比β tR 初始 tR k 增大 ② 塔板数 N （柱效）的影响 在等温条件下，k 和 ? 为常数，R 决定于N，可由下式计算： §3.5　分离度 tR 初始 tR N 增大 改变 N 的方法： 流动相流速u 固定相dP、df 柱长L 已知N1、L1和R1，推算另一分离要求R2所需N2、L2： §3.5　分离度 ③ 分离因子 ? 越大，柱选择性越好，分离效果越好。? 对R的影响： ? 1.0 1.001 1.01 1.1 1.5 2.0 (?-1)/ ? 0 0.001 0.01 0.091 0.33 0.50 tR 初始 tR ? 增大 改变?值方法： ⑴固定相，使各组分的 分配系数有较大差别； ⑵柱温（降温）； ⑶流动相的性质和组成； ⑷组分的性质,（分配系数）。 §3.5　分离度 结论： ① ?值很小的变化，可使R有较大的变化。 ② ?值趋近于1时，它的改变对的增加R尤为显著； ?值较大时，对R的影响反而减少。 ③ 在k、N、?三个参数中, ?的增加对R的改进最有效。 k从1→3, R增加到原来的1.5倍； N增加到原来的3倍, R增加到原来的1.7倍； ?从1.01→1.1, 约增加9 %, R增加到原来的9倍。 §3.5　分离度 2. 色谱的峰容量 定义：对给定色谱系统和操作条件，在一定时间内，最多能从色谱柱洗出达到一定分离度的色谱峰个数。 假设在一定的时间内，被分离色谱峰的区域宽度 相等，则分离峰的数目为： 最后一个峰的容量因子 n取决于N和最后一个峰的保留时间（tR）与死时间之比（t0） §3.5　分离度 例题1 已知：某色谱柱每米柱长理论板数N=3600，两个组分的保留时间分别为12.2s和12.8s，①计算分离度；②要达到完全分离，即R=1.5，所需要的柱长。 解：①分离度 §3.5　分离度 分离度： 塔板数增加一倍，分离度增加多少？ ②要达到完全分离 §3.5　分离度 例题2 在一定条件下，两个组分的调整保留时间分别为85秒和100秒， 要达到完全分离，即R=1.5 。计算：①需要多少块有效塔板； ②若填充柱的有效塔板高度为0.1 cm，柱长是多少