色譜條件的選擇

1、v一、分離度的最佳化一、分離度的最佳化v二、色譜柱參數(shù)選擇二、色譜柱參數(shù)選擇v三、操作參數(shù)的選擇三、操作參數(shù)的選擇第三章第三章 色譜條件的選擇色譜條件的選擇choice of chromatographic operating condition 理想的色譜條件：理想的色譜條件：在較短的時間內(nèi)獲得較高的分離度，同時還要具在較短的時間內(nèi)獲得較高的分離度，同時還要具有適當?shù)闹萘俊Ｓ羞m當?shù)闹萘?。色譜條件的選擇依據(jù)：色譜條件的選擇依據(jù)：一般而言，首先要保證分離度和速度，其次是柱容量。一般而言，首先要保證分離度和速度，其次是柱容量。色譜條件選擇方法：色譜條件選擇方法：理論估計和實驗比較相結合。綜合考

2、慮確定。理論估計和實驗比較相結合。綜合考慮確定。色譜條件特點：色譜條件特點：分離度、分析時間和柱容量三者之間相互制約。分離度、分析時間和柱容量三者之間相互制約。一、分離度一、分離度最佳最佳化：化： 使使R在在1.01.25范圍內(nèi)范圍內(nèi)r21r-211R4n理1+kk依據(jù)依據(jù):k增大，增大，增加，則增加，則R增加，但當增加，但當k增大到一定程度增大到一定程度時，時，趨近于趨近于1，其對分離度影響變小，因此容量因子，其對分離度影響變小，因此容量因子沒必要太大。另一方面，且沒必要太大。另一方面，且k增大時，保留時間增長，譜帶增大時，保留時間增長，譜帶加寬，色譜峰檢測難度加大。加寬，色譜峰檢測難度加大

3、。結論：一般結論：一般k=110即可，最佳值為即可，最佳值為25。k1 kk1 k1、容量因子容量因子k對分離度對分離度R的影響的影響:容量因子調(diào)節(jié)：容量因子調(diào)節(jié)：Ms mmk 組分在流動相中的質(zhì)量組分在流動相中的質(zhì)量組分在固定相中的質(zhì)量組分在固定相中的質(zhì)量容量因子與固定相的性質(zhì)、厚度及柱溫有關。容量因子與固定相的性質(zhì)、厚度及柱溫有關。選擇與樣品之間作用力大的固定相，選擇與樣品之間作用力大的固定相，k大；大；固定液液膜增厚，固定液液膜增厚， k增大；增大；溫度降低，溫度降低， k增大；增大；2、相對保留值、相對保留值r21對分離度對分離度R的影響的影響r21從從1.001 1.500，從從10

4、-3 0.333，增大了增大了300倍。倍。r21r-211思考題：思考題： 對于一個分析任務對于一個分析任務r21越大越好嗎？越大越好嗎？r21增大，增大，R提高，提高， r21趨近于趨近于1時，需要的理論塔板數(shù)很大，而時，需要的理論塔板數(shù)很大，而r21稍微稍微增增大，大，n有效有效即可大幅度下降，即柱效提高。即可大幅度下降，即柱效提高。一般當一般當r21U形管形管螺旋管螺旋管3、柱內(nèi)徑選擇：、柱內(nèi)徑選擇：內(nèi)徑粗，固定相填充不均勻，內(nèi)徑粗，固定相填充不均勻，A項大，峰擴展嚴重，項大，峰擴展嚴重，柱效低；柱內(nèi)徑細，峰尖，柱效高；柱效低；柱內(nèi)徑細，峰尖，柱效高；但柱內(nèi)徑太細會造成填充困難。但柱內(nèi)

5、徑太細會造成填充困難。一般填充柱內(nèi)徑為：一般填充柱內(nèi)徑為：26mm，大多大多34mm。4、柱長選擇：、柱長選擇：增加柱長對提高分離度有利增加柱長對提高分離度有利( (分離度分離度R R 2 2正比于柱長正比于柱長L L) )但組分的保留時間但組分的保留時間t tR R, ,且柱阻力且柱阻力, ,不便操作。不便操作。 柱長的選用原則是在能滿足分離目的的前提下，盡柱長的選用原則是在能滿足分離目的的前提下，盡可能選用較短的柱，有利于縮短分析時間。可能選用較短的柱，有利于縮短分析時間。 填充色譜柱的柱長通常為填充色譜柱的柱長通常為1 13 3米。米。 可根據(jù)要求的分離度通過計算確定合適的柱長或?qū)嵖筛鶕?jù)

6、要求的分離度通過計算確定合適的柱長或?qū)嶒灤_定。驗確定。柱長選擇方法：先在一個已知長度柱長選擇方法：先在一個已知長度L1的柱子上初步實的柱子上初步實驗測得一個驗測得一個R1值，然后根據(jù)要求的分離度值，然后根據(jù)要求的分離度R2利用下式：利用下式：LRRL12122 2求出求出L25. 5. 固定相的選擇固定相的選擇 氣液色譜，應根據(jù)“相似相溶”的原則 分離非極性組分時分離非極性組分時，通常選用非極性固定相。各組分按沸點順序出峰，低沸點組分先出峰。 分離極性組分時分離極性組分時，一般選用極性固定液。各組分按極性大小順序流出色譜柱，極性小的先出峰。 分離非極性和極性的（或易被極化的）混合物分離非極性和

7、極性的（或易被極化的）混合物，一般選用極性固定液。此時，非極性組分先出峰，極性的（或易被極化的）組分后出峰。 醇、胺、水等強極性和能形成氫鍵的化合物的分離醇、胺、水等強極性和能形成氫鍵的化合物的分離，通常選擇極性或氫鍵性的固定液。 組成復雜、較難分離的試樣組成復雜、較難分離的試樣，通常使用特殊固定液，或混合固定相。6. 6. 固定液配比（涂漬量）的選擇固定液配比（涂漬量）的選擇 配比：配比：固定液在擔體上的涂漬量，一般指的是固定液固定液在擔體上的涂漬量，一般指的是固定液與擔體的百分比，配比通常在與擔體的百分比，配比通常在5%5%25%25%之間。之間。 配比越低，擔體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力

8、越小，柱配比越低，擔體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。效越高，分析速度也越快。 配比較低時，固定相的負載量低，允許的進樣量較小。配比較低時，固定相的負載量低，允許的進樣量較小。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。固定液選擇要考慮擔體表面積和樣品沸點，一般固定液選擇要考慮擔體表面積和樣品沸點，一般低沸點或氣體低沸點或氣體 樣品樣品配比配比1525沸點沸點100 C-200 C 樣品樣品配比配比 1015沸點沸點200 C-300 C樣品樣品配比配比510沸點沸點 300 C樣品樣品配比配比 37、載體（擔體）的選擇、載體（擔體）的選擇

9、1 1）粒度：粒度粒度：粒度dp大大渦流擴散項渦流擴散項A大，傳質(zhì)阻力項大，傳質(zhì)阻力項 Cg也大，柱效低；也大，柱效低；粒度粒度dp小小柱內(nèi)阻力大，柱內(nèi)阻力大，t tR R；2 2）篩分范圍：）篩分范圍：篩分范圍窄，載體粒度均勻，容易裝填均勻，篩分范圍窄，載體粒度均勻，容易裝填均勻， 小，柱效高；小，柱效高；要求擔體篩分范圍要求擔體篩分范圍 2020目。目。粒度范圍：粒度范圍：60608080目（目（0.28-0.180.28-0.18mmmm） 100100目目三、操作參數(shù)的選擇三、操作參數(shù)的選擇1. 1. 載氣種類的選擇載氣種類的選擇 載氣種類的選擇應考慮載氣種類的選擇應考慮三個方面三個方

10、面：載氣對柱效的影響、：載氣對柱效的影響、檢測器要求及載氣性質(zhì)。檢測器要求及載氣性質(zhì)。 載氣摩爾質(zhì)量大，可抑制試樣的縱向擴散，提高柱效。載氣摩爾質(zhì)量大，可抑制試樣的縱向擴散，提高柱效。載氣流速較大時，傳質(zhì)阻力項起主要作用，采用較小摩爾質(zhì)載氣流速較大時，傳質(zhì)阻力項起主要作用，采用較小摩爾質(zhì)量的載氣（如量的載氣（如H H2 2，HeHe），），可減小傳質(zhì)阻力，提高柱效。可減小傳質(zhì)阻力，提高柱效。 熱導檢測器需要使用熱導系數(shù)較大的氫氣有利于提高檢熱導檢測器需要使用熱導系數(shù)較大的氫氣有利于提高檢測靈敏度。在氫焰檢測器中，氮氣仍是首選目標。測靈敏度。在氫焰檢測器中，氮氣仍是首選目標。 在載氣選擇時，還應

11、綜合考慮載氣的安全性、經(jīng)濟性及在載氣選擇時，還應綜合考慮載氣的安全性、經(jīng)濟性及來源是否廣泛等因素。來源是否廣泛等因素。2. 2. 載氣流速的選擇載氣流速的選擇 由圖可見存在最佳流速（由圖可見存在最佳流速（u uoptopt）。）。實際流速通常稍大于實際流速通常稍大于最佳流速，以縮短分析時間。最佳流速，以縮短分析時間。CBuCuBuHuCuBAH-opt20dd若忽略若忽略A項，則項，則Hmin=2 BC3.3.柱溫的確定柱溫的確定 首先應使柱溫控制在固定液的最高使用溫度（超過該溫首先應使柱溫控制在固定液的最高使用溫度（超過該溫度固定液易流失）和最低使用溫度（低于此溫度固定液以固度固定液易流失）

12、和最低使用溫度（低于此溫度固定液以固體形式存在）范圍之內(nèi)。體形式存在）范圍之內(nèi)。 柱溫升高，分離度下降，色譜峰變窄變高。柱溫柱溫升高，分離度下降，色譜峰變窄變高。柱溫，被，被測組分的揮發(fā)度測組分的揮發(fā)度，即被測組分在氣相中的濃度，即被測組分在氣相中的濃度，k k，t tR R，低沸點組份峰易產(chǎn)生重疊。，低沸點組份峰易產(chǎn)生重疊。 柱溫柱溫，分離度，分離度，分析時間，分析時間。對于難分離物質(zhì)對，降低。對于難分離物質(zhì)對，降低柱溫雖然可在一定程度內(nèi)使分離得到改善，但是不可能使之柱溫雖然可在一定程度內(nèi)使分離得到改善，但是不可能使之完全分離，這是由于兩組分的相對保留值增大的同時，兩組完全分離，這是由于兩組

13、分的相對保留值增大的同時，兩組分的峰寬也在增加，當后者的增加速度大于前者時，兩峰的分的峰寬也在增加，當后者的增加速度大于前者時，兩峰的交疊更為嚴重。交疊更為嚴重。 柱溫一般選擇在接近或略低于組分平均沸點時的溫度。柱溫一般選擇在接近或略低于組分平均沸點時的溫度。 組分復雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。組分復雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。柱溫選擇一般原則：柱溫選擇一般原則：1）根據(jù)檢測器性質(zhì)選擇：色譜柱與檢測器處于同一個腔）根據(jù)檢測器性質(zhì)選擇：色譜柱與檢測器處于同一個腔體中時，體中時，T ，TCD熱絲電阻熱絲電阻R ，檢測器靈敏度檢測器靈敏度S ，因此，因此，使用使用TCD時柱溫應低些。時柱溫應

14、低些。2）根據(jù)固定液配比選擇：）根據(jù)固定液配比選擇： T ，有利于傳質(zhì)，固定液配比有利于傳質(zhì)，固定液配比可大些，反之亦然?？纱笮粗嗳?。3）根據(jù)載氣流速選擇：）根據(jù)載氣流速選擇： T ，縱向擴散加劇，應增大載氣縱向擴散加劇，應增大載氣流速，以抑制縱向擴散。流速，以抑制縱向擴散。4）根據(jù)樣品沸點選擇：）根據(jù)樣品沸點選擇：樣品沸點樣品沸點100 C-200 C ，柱溫取平均沸點溫度，柱溫取平均沸點溫度，150 C ；樣品沸點樣品沸點200 C-300 C ，柱溫取平均沸點溫度以下柱溫取平均沸點溫度以下 50 C-100 C，即約即約200 C ；樣品沸點樣品沸點300 C-450 C ，柱溫取

15、平均沸點溫度以下柱溫取平均沸點溫度以下 150 C-200 C，即約即約250 C ；程序升溫程序升溫4.4.氣化溫度的選擇氣化溫度的選擇 色譜儀進樣口下端有一氣化器，液體試樣進樣后，色譜儀進樣口下端有一氣化器，液體試樣進樣后，在此瞬間氣化；在此瞬間氣化； 氣化溫度一般較柱溫高氣化溫度一般較柱溫高30307070C C 防止氣化溫度太高造成試樣分解。防止氣化溫度太高造成試樣分解。5.5.進樣方式和進樣量的選擇進樣方式和進樣量的選擇 液體試樣采用色譜微量進樣器進樣，規(guī)格有液體試樣采用色譜微量進樣器進樣，規(guī)格有1 1LL，5L5L，10L10L等。等。 進樣量應控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測

16、進樣量應控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測范圍之內(nèi)。進樣要求動作快、時間短。范圍之內(nèi)。進樣要求動作快、時間短。 氣體試樣應采氣體進樣閥進樣。氣體試樣應采氣體進樣閥進樣。在氣相色譜分析中在氣相色譜分析中, , 相鄰兩組分的分離度與下列哪些參數(shù)無關相鄰兩組分的分離度與下列哪些參數(shù)無關? ? ( )( ) (1) (1)塔板高度塔板高度(2)(2)塔板數(shù)塔板數(shù) (3)(3)固定相量固定相量(4)(4)檢測器靈敏度檢測器靈敏度在色譜流出曲線上在色譜流出曲線上, 兩峰間距離決定于相應兩組分在兩相間的兩峰間距離決定于相應兩組分在兩相間的( ) (1)保留值保留值 (2)分配系數(shù)分配系數(shù) (3)擴散速度擴

17、散速度 (4)傳質(zhì)速率傳質(zhì)速率在氣在氣-液色譜分析中液色譜分析中, 正確的說法是正確的說法是( ) (1)柱溫只影響組分的氣化與冷凝柱溫只影響組分的氣化與冷凝; (2)柱溫只影響動力學因素柱溫只影響動力學因素(3)柱溫只影響熱力學因素柱溫只影響熱力學因素; (4)柱溫影響動力學因素和熱力學因素柱溫影響動力學因素和熱力學因素在采用低固定液含量柱在采用低固定液含量柱, 高載氣線速下進行快速色譜分析時高載氣線速下進行快速色譜分析時, 選用哪一選用哪一種氣體作載氣，可以改善氣相傳質(zhì)阻力？為什么？種氣體作載氣，可以改善氣相傳質(zhì)阻力？為什么？一氣相色譜柱的操作條件如下：一氣相色譜柱的操作條件如下：載氣流速載氣流速 FC (25) 40.0 mL/min柱溫柱溫122進口壓力進口壓力 pi 143988Pa 出口