色谱分析检测技术 GC要点

Dm k k H 2dp 2r q u u 2 2 u (1 k ) Ds (1 k ) Dm
d2 f
2 dp
问题： 1、怎样装柱才能使色谱柱的效率提高？
提高柱效，与柱的种类（毛细管柱还是填充柱）、柱的填充均匀性、载 体的颗粒度、载气的种类和相对分子量质量、固定液、也莫得涂覆厚度也和 均匀度、柱温等多种因素有关。
胡蒋宁
提纲
色谱的基本概念
气相色谱
液相色谱
1. 色谱法概述
1903年 俄罗斯植物学家 Tsweet茨维特 植物提取液 CaCO3玻璃柱 石油醚淋洗
1906年茨维特
创 建 重 色 ：颜色 色
谱 现 谱 ：图谱
论文发表
石 油 醚
s 色谱法分离过程
本 质：
混 合 物 分 离
载气 固定液
两相
流动相石油醚 固定相 CaCO3
neff ( )
t
n( )
tR

' R
2
2

neff
t0 k 2 t ( ) [ ] n tR t0 (k 1)
' R 2
neff
k 2 ( ) n k 1
二、速率理论
1、塔板理论的不足 塔板理论虽然指出了理论板数n或理论板高度 H对色谱柱效率的影响，但是没有指出影响塔板高度 的因素，因此无法在理论指导下从实验上提高色谱柱 的效率。
R = 1.0 R 1.5
两峰明显重叠
两峰达97.7%分离 两峰完全分开
第二节
色谱理论
一、塔板理论 (马丁， 1904) 目的——从理论上得到描述色谱流出曲线 的方程，并通过这一方程各参数来研究影 响分离的因素。 假设 （1）色谱柱存在多级塔板; （2）组分通过时在每级塔板两相间达 到一次平衡;
CS K Cm
分配比（容量因子）： 一定温度与压力下两相 达平衡后， 组分在固定相和流动相量的比值
p k q
固定相重量 流动相重量
K与k的关系：
CS p / Vs V0 K k Cm q / V0 Vs
（6）容量因子k与保留值的关系
' t R t0 tR k t0 t0
t R t0 (1 k )
（3）Cu——传质阻力项 指组分在流动相和固定相之间传质的阻力
d d k k Cq 2 2 (1 k ) Ds (1 k ) Dm
固定相传质阻力 流动相传质阻力
2 f
2 p
q 和 为与两相的构型和性质有关的常数 dp 和 df 为固定相颗粒直径和固定液膜的厚度
综上所述，速率方程为：
速率理论研究的是柱内峰展宽因素，实际在柱外还存在引起峰 展宽的因素，即柱外效应（色谱峰在柱外死空间里的扩展效 应）。色谱峰展宽的总方差等于各方差之和，
t 色谱分离法的原理？？？
迁移
1941 Martin和Synge提出液-液色谱理论；
1952 James和Martin发展了气相色谱；
1956 Van Deemter提出速率理论； 1967 Kirkland等研制高效液相色谱法；
2. 分类
气相色谱（GC）
按流动相分 液相色谱（LC） 超临界流体色谱（SFC） 吸附色谱 按机理分 分配色谱 离子交换色谱 排阻色谱
死时间t0——流动相流过色谱柱的时间 死体积V0——色谱柱的空隙体积
校正保留时间
t
' R ' R
t t R t0
' R
校正保留体积
V
V VR V0
' R
VR t R F
（4）相对保留值
F——流动相流动线速度
r2.1
tR t
'
2
' R1

VR V
'
2
' R1
（5）分配系数和分配比（容量因子） 分配系数： 一定温度与压力下两相达平衡后， 组分在固定相和流动相浓度的比值
2、空心柱是否能够用于色谱分离？ 3、如何获得色谱最佳流速？
u 在上述方程各项中存在矛盾，因此，应求出最佳值：
B dH dA d dCu 0 u
H-u曲线 GC: H= A + B/u +C. u HPLC: H= A + C. u
3、影响谱带展宽的其它因素 柱前展宽、柱后展宽、柱外效应
按固定相在 支持体中的 形状分
柱层析色谱 纸色谱 平板色谱 薄层色谱
经典液相色谱 按分离效率分 高效液相色谱 微柱色谱
最新进展
毛细管电动色谱
3. 基本概念与术语 1、色谱流出曲线 （chromatogram） 指样品注入色谱柱后，信号随时间变化的曲线。
色谱流出曲线示意图

0.607h W1/2
1/2h
A 2dp
涡流扩散示意图
（2）B/u ——纵向分子扩散项 指分子沿色谱柱轴向扩散引起的色谱谱带展宽
B = 2 r Dm
式中： r——弯曲因子，填充柱 r < 1 空心柱r = 1
Dm——组分在流动相中的扩散系数
由于组分在液相中的扩散系数只有气体中的1/105，因 此在液相色谱中B可以忽略。
r0 r1 r2
Heff L / neff 。
。 。 。 。。 。
rn
' ' tR tR 2 ( ) 16( ) 5.54( ) 2 Wb W1 2 2 ' tR
tR 2 tR 2 n ( ) 16( ) 5.54( ) Wb W1
2 2
tR
neff
neff 与 n 的关系：
Wb
2、常用术语 （1）基线
无组分通过色谱柱时，检测器的噪 音随时间变化的曲线。 （2）峰宽
峰底宽Wb

峰半宽W1/2
标准偏差
Wb 4
W1 2 2 ln 2
2
色谱参Fra Baidu bibliotek示意图

0.607h W1/2
1/2h
t0
Wb
tR
（3）保留值 保留时间tR——进样到出现色谱峰的时间 保留体积VR——进样到出现色谱峰时消耗 的流动相体积
4. 分离效能指标
1、选择性（相对保留值）
r2.1
tR t
'
2
' R1
k2 K 2 k1 K1
相对保留值由两组分的热力学性质 决定，与色谱柱的长短粗细无关。
2、峰宽度
3、分离度
t R2 t R1 R Wb2 Wb1 2
分离度考虑了保留时间和峰宽度，是一个综合指标：
R < 1.0
2、Van Deemter方程 1956年Van Deemter提出速率方程，指出了提高柱效率 的途径：
Van Deemter方程
B H A Cu u
式中 u——流动相流动的线速度
（1）A——涡流扩散项： 指固定相填充不均匀引起的扩散 ——为填充的不 规则因子 dp——固定相颗 粒粒径