高效液相色谱的基本参数讲义共28页文档

▪ 颗粒度越小柱效越高
• 颗粒度控制着分离的 质量
▪ 更小的颗粒度：
• 使最高柱效点向更高 线速度方向移动
• 有更宽的线速度范围
▪ 降低颗粒度不但可以 增加柱效，同时也增 加分离速度
如果填料的颗粒继续演变……
更小的颗粒度……
被仪器及色谱柱 的耐压的所限制
Flow rate (ml/min)
Linear velocity(u,mm/sec)
(2) 保留体积
VR (ml) = tr(min) * Fc(ml/min) VR= Vm +KVs
K--平衡分配系数, Vs--固定相体积, Vm =流动相所占体积
溶质在固定相中的浓度(ns/Vs)
ns Vm
K=---------------------------------- = ---- * ----
Vc--空柱体积
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Kf =dp²/1000
K0为渗透性常数（厘米2） η 为流动相黏度（泊或达因.秒/厘米2） ΔP 为柱压降（大气压 X 106 或达因/厘米2）
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理论板高与线速的关系
Van Deemter
H =A +B /u +Cu
A:涡流扩散项，B:纵向扩散项， C: 传质扩散项
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HPLC填料颗粒尺寸的演变 70年代早期 40µm薄壳非多孔基质上涂布 100~500 psi 1000塔板数/米 1m长色谱柱
H/u 越小， 分析时间越短
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冲洗剂消耗量指标
给定分析任务，所需流动相体积：
Fc为冲洗剂流量，dc为柱内径。
u=L/t0 d2H
t=t0(1+k’)
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不同尺寸的色谱柱溶剂消耗指标
柱尺寸 线速度
β΄
d
2 c
H
d
2 c
H
q m in
d
2 c
ID=1.0 mm
0.05
0.09
0.14
0.19 0.24
0.28
0.33
ID=2.1mm
0.21
0.41
0.62
0.83 1.04
1.24
1.45
ID=4.6mm
1.00
2.00
3.00
3.99 4.98
5.98
6.98
柱外效应对柱效的影响
A:21 μl(20.5) B:11 μl(11.0) C: 2 μl(1.7)
VR= Vm +KVs = Vm + k´(Vm/ Vs) Vs = Vm + k´Vm = Vm (1+ k´)
tr = to (1+ k´)
k´= t r / to - 1
k´与固定相,流动相性质及柱温有关;与流速,柱尺寸无关. 2
(5) 死体积(Vm) 和死时间(to)
1) 采用比流动相溶剂少一个-CH2-基团的同系物（己烷—戊烷 ） 2）甲醇/水------甲醇 3） 正相--------四氯乙烯，反相---苯甲酸或硝酸 4） 计算法
空柱管体积（Vc ) * 总孔隙度（εT)
to=
流动相体积流速（F c)
= π/4 *d²c *L * εT/Fc
计算孔隙度
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§2 选择性指标( )和相对保留值()
´= t r(2) / tr(1) =(1+ k´(2)/(1+ k´(1)) = t r '(2) / tr' (1) = k´(2) / k´(1) ´作为选择性指标比 直观
色谱柱接连流出分离良好的色谱峰，所能够分离 的最大组分数。
为了使总分离效能指标能直接与所分析组分的 多少相关联，可以采用峰容量（P）来评价色谱柱。 色谱条件一定时，在指定的时间内，能够在色谱柱 中流出的满足分离度要求的等高色谱峰的个数。
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快速色谱
tr(last) = H /u * Nmin (1+k‘last )
W½ = a '+ b'vR
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检测器死体积对不对称度的影响
A、检测系统死体积11ul; B、检测系统死体积2ul
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柱效能总指标
色谱过程中，柱效能是色谱柱分离能力的度量。 主要由操作参数和动力学因素决定。一般可通过 测定色谱柱的塔片数、分离度等评价。
注意到两峰相邻时近似地有 半峰宽相等， 因此
溶质在流动相中的浓度(nm/Vm)
nm Vs
百度文库
ns, nm 溶质在固定相和流动相中的量
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(3) 调整保留时间
tr´= tr - to
V = VR - Vm
(4) 容量因子 (k’)
固定相中容质的量(ns)
k´=------------------------
流动相中容质的量(nm)
K = k´(Vm/ Vs)
10 min
10 min
70年代末期 10µm不规则微多孔填料 1000~2500 psi 25,000塔板数/米 3.9×300mm
从80年代到现在 1.5~5µm球形微多孔填料 1500~4000 psi 50,000~80,000塔板数/米 3.9×300mm
10 min
如果我们使用更小颗粒度的填料会发生什么情况？
van Deemter曲线及方程式
A 项 + B 项 + C项
HETP PLATES
最低HETP =>最优化的塔板数
H
C项
（传质）
A项
（颗粒度和柱床填装的优良程度）
B项
（轴向扩散）
线速度 U （mm/sec）
三项加在一起最终得到的 “van Deemter曲线”
van Deemter曲线的提示
van Deemter 曲线的挑战
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色谱峰的有关参数
W½ =a + bt
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几种描述分离状况参数的关系
Rstr(2)tr(1) (tr(2) 1)tr(1) (d1) N 1
W 1/2
tr(1)
W 1/2
5.54
两峰分离的必要条件： 1、两组分的保留值不同 2、样品组分应有一定的保留值 3、色谱柱应具有分离必须的柱效
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色谱柱峰容量
薄壳填料—0.42 多孔硅胶—0.84
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渗透性(Kf)
渗透性定义为 ：Kf =uηLεT /Δp
ε Kf = K0 T =uηLεT /Δp
εT =Fc.to /Vc
Kf =
uηL
Δp
Fc
Vc
式中：K0为渗透性常数（cm2）,η为流动相粘度（Pa·s/cm2）,△P为柱压降（Pa） Fc为冲洗剂流速（ml/s） , L为柱长（cm）,dc为柱内径（cm）
与柱温固定相种类流动相组成有关
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§3 -1 流动相线速（u)
流动相线速u: 通常指平均线速度
u = L / t。
ε u =Fc /A * T
A:柱截面积 L 和 u 一定时， t。一定
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§3 -2 柱总孔隙率(εT )
柱总孔隙率：柱横截面上流动相所占的分数，主要取决 于柱填料类型。
εT =Fc to / Vc