色谱参数的测试及计算

色谱参数的测试及计算(色谱理论验证性实验)

一、目的要求

1. 通过本实验基本色谱参数的测试与计算，定量地了解溶质组分在色谱柱过程中热力学和动力学作用的量度。

2. 理解各色谱参数的意义及其相互关系。

3. 通过本实验进一步掌握柱效、柱选择性、分离能力、保留值等性质，使之能选择出最佳色谱操作条件，得到可靠的定性，定量结果。

二、测定意义

通过试验，了解色谱中的各个基本参数， 从色谱图中学会参数的获得及各基本参数计算。在规定的色谱条件下，测定惰性组分的死时间（t M ）及被测组分的保留时间（t R ）、半高峰宽（W 1/2）、及峰高（H ）等参数，便可计算出基本色谱参数值。

1 调整保留时间：用公式计算出

2 相对保留值：

计算出(正庚烷, 正已烷)；( 乙酸正丁酯, 正已烷)；( 正辛烷, 正已烷)的相对保留值，以正已烷作标准。

3 容量因子：

计算出正已烷；正庚烷；乙酸正丁酯；正辛烷的K ’，以其中K ’=2-5的组分进行计算。

4 理论塔板数：以其中K ’=2-5的组分进行计算。

M

R R t t t -=,,,()()(),()()()

R i g i N i is R S g s N s t V V t V V α=

==M

R

M M R t t t t t K ,,=-=2

22/1)(16)(54.5W

t W t n R R ==

5 有效塔板数：以其中K ’=2-5的组分进行计算。当K ’足够大时理论塔板数与有效

塔板数是否近似相等。

6 分离度：计算出较难分离二组分的分离度。

7 分离数：计算出任意二相邻正构烷烃峰之间的TZ 值（即二峰间可容纳的峰数）。

8 保留指数：计算出任意二相邻正构烷烃峰之间的I 值

三、方法原理 “塔板理论”：把色谱柱看作一个有若干层塔板的分馏塔，通过物质在每层塔板中进行平衡的物理模型过程，导引出一个描述色谱流出曲线的数学表达式：

式中 c ——色谱流出曲线上任意一点样品的浓度；

n ——理论塔板数；

m ——溶质的质量；

V R ——溶质的保留体积，即从进样到色谱峰极大点出现时通入色谱柱中载气的体积；

W

t t W W t t R R R R R 122/12/112)(2-≈+-=2,22/1,)(16)(54.5W

t W t n R R eff

=

=11

k R k αα+⎫=⎪+⎝⎭]

lg lg lg lg [100,)(,)(,)(,)(Z R n Z R z R X R t t t t Z --+

=I +X 1

)1(2/1)(2/1)

()1(--=++Z Z Z Z R W W t t TZ

V——在色谱流出曲线上任意一点的保留体积。

四、仪器与试剂

仪器气相色谱仪一套，邻苯二甲酸二壬酯与吐温混合固定液填充柱（DNP柱）1m×3mm；微量注射器(5—10μl)一支

试剂甲烷，正己烷，正庚烷，正辛烷，乙酸正丁酯，混合样。

五、实验步骤

1．联结好仪器系统，检查并排除故障至正常工作状态

2 .色谱条件ＴＤ=120°C，ＴＣ=100°C，Ｔi =120°C；载气H２流速40 ml／min；进样量：空气50μl，乙酸正丁酯+n-C06+n-C07 +n-C08混合样1μl；纯样进0.4μl。信号衰减视灵敏度而定。

3．色谱条件 Tj＝120℃，Tc＝100℃，Td＝120℃；载气：N2流速30m1／min，H2流速40ml／min，空气流速350m1／min记录仪灵敏度10mV／25cm,纸速10mm／min；甲烷,乙酸正丁酯+n-C06n-C07+n-C08混合样4µ1，信号衰减视灵敏度状况而定。

4．测试待仪器开启运行至基线平稳后，取纯净CH4样品10µ1注入GC仪器系统(如信号过大则可以适当减少进样量)，计时，准确记录保留时间(t M)。重复进样5－10次，至t M值绝大多数重复为止。取其平均值，为本实验的t M值[t M (甲烷)]。再取四种混合组分的样品溶液4µl注入仪器系统，得到较理想谱图后，再重复进样3－ 5次，取其平均保留时间为本实验各组分的保留时间[t R (乙酸正丁脂)，t R (正已烷)、t R (正庚烷)、t R (正辛烷)]。5．测试结果在仪器操作条件稳定无误的情况下，应得到分离状况良好的色谱图

六、数据处理

1、记录甲烷的t R值和四组分混合样的各保留值(平均值)。令

t n-1=t R(正己烷); t n=t R(正庚烷);t n+1=t R (正辛烷);t i=t R (乙酸正丁酯).

2．测量并记录各组分的半高峰宽W h/2

3．各基本参数计算：2和峰宽W值

(1)调整保留时间：以t 'R = t R－t M关系计算出t'n-1、 t'n、t'n+1及t'i；

(2)相对保留值(r i,s)：按r i,s=t 'R(i)/ t M的关系，计算出γ正庚垸，正已垸，γ乙酸正丁酯，正已烷，γ正辛烷，正已垸(以正已烷作标准物时)

(3)容量因子：根据K＝t 'R/t M的关系，计算出K' (正己烷)

K' (正庚烷)，K'(乙酸正丁脂)，K'(正辛烷)值

(4)理论塔板数：以其中K'=2—5的某组分为代表，根据

n=5．54(t R／W h/2)2或n=16(t R／W)2的关系计算出柱效率(每米柱长所具有的理论塔板数) (5)有效塔板数:n eff=5．54(t'R／W h/2)2或n eff=16(t'R／W)2的关系计算出有效塔板数(仍可用K'=2—5的组分)。当K'值足够大时，n≈n eff

(6)分离度:可根据R=2(t R2－t R1)/(W1+W2)关系，计算出四种组分中较难分离的二组分间的分离度;

(7)分离数：可根据TZ=(t R(Z+1)－t R(Z))/( W h/2(Z)＋W h/2(Z+1))的关系，计算出任意二相邻正构烷烃峰之间的TZ值(即二峰间可容纳的峰数)

(8)保留指数：是色谱定性的重要指标，准确测量十分重要。只要严格保证色谱条件的一致