氣相色譜分離理論一氣固及氣液色譜分離原理二塔板ppt課件

1、儀器分析儀器分析精品課程精品課程5.2 5.2 氣相色譜分別實(shí)際氣相色譜分別實(shí)際一、氣固及氣液色譜分別原理一、氣固及氣液色譜分別原理二、塔板實(shí)際及柱效能目的二、塔板實(shí)際及柱效能目的三、速率實(shí)際三、速率實(shí)際四、色譜柱的總分別效能目的四、色譜柱的總分別效能目的分分別度別度儀器分析儀器分析精品課程精品課程一、氣固及氣液色譜分別原理一、氣固及氣液色譜分別原理1.氣固色譜分別原理 氣固色譜是以氣體作為流動相，以固體吸附劑作為固定相的色譜分析方法。 混合混合組分組分吸附吸附脫附脫附吸附吸附吸附劑吸附劑載氣載氣吸附劑吸附劑載載氣氣脫附脫附經(jīng)反復(fù)多次分配經(jīng)反復(fù)多次分配組分實(shí)現(xiàn)分別組分實(shí)現(xiàn)分別儀器分析儀器分析精

2、品課程精品課程氣氣- -固色譜的分別原理：固色譜的分別原理： 基于不同的組分在固體基于不同的組分在固體吸附劑上吸附才干的差別實(shí)吸附劑上吸附才干的差別實(shí)現(xiàn)組分的分別?，F(xiàn)組分的分別。儀器分析儀器分析精品課程精品課程2.2.氣液色譜分別原理氣液色譜分別原理 氣液色譜是以氣體作為流動相，以固定液作為氣液色譜是以氣體作為流動相，以固定液作為固定相的色譜分析方法。固定相的色譜分析方法。 混合混合組分組分固定液固定液溶解溶解載氣載氣揮發(fā)揮發(fā)溶解溶解固定液固定液揮發(fā)揮發(fā)載載氣氣經(jīng)反復(fù)多次分配經(jīng)反復(fù)多次分配組分實(shí)現(xiàn)分別組分實(shí)現(xiàn)分別儀器分析儀器分析精品課程精品課程氣液色譜的分別原理：氣液色譜的分別原理： 基于不同

3、的組分在固基于不同的組分在固定液中溶解度的差別實(shí)現(xiàn)組定液中溶解度的差別實(shí)現(xiàn)組分的分別。分的分別。儀器分析儀器分析精品課程精品課程二、塔板實(shí)際及柱效能目的二、塔板實(shí)際及柱效能目的 1.塔板實(shí)際塔板實(shí)際 1952年，年，Martin等人提出的塔板實(shí)際將一根色譜柱當(dāng)作等人提出的塔板實(shí)際將一根色譜柱當(dāng)作一個由許多塔板組成的精餾塔，用塔板概念來描畫組分在一個由許多塔板組成的精餾塔，用塔板概念來描畫組分在柱中的分配行為。柱中的分配行為。 塔板是從精餾中借用的，是一種半閱歷實(shí)際。塔板是從精餾中借用的，是一種半閱歷實(shí)際。 儀器分析儀器分析精品課程精品課程塔板實(shí)際假定：塔板實(shí)際假定：色譜柱內(nèi)存在許多塔板，塔板之

4、間是不延色譜柱內(nèi)存在許多塔板，塔板之間是不延續(xù)；續(xù)；組分在各塔板內(nèi)兩相間的分配瞬間到達(dá)平組分在各塔板內(nèi)兩相間的分配瞬間到達(dá)平衡，到達(dá)一次平衡所需柱長為實(shí)際塔板高衡，到達(dá)一次平衡所需柱長為實(shí)際塔板高度度H H ；各組分經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡之；各組分經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡之后，到達(dá)分別的目的；后，到達(dá)分別的目的；經(jīng)過計(jì)算實(shí)際塔板數(shù)和實(shí)際塔板高度來評經(jīng)過計(jì)算實(shí)際塔板數(shù)和實(shí)際塔板高度來評價色譜柱的柱效能。價色譜柱的柱效能。儀器分析儀器分析精品課程精品課程 在塔板實(shí)際中，組分在柱內(nèi)每達(dá)成一次在塔板實(shí)際中，組分在柱內(nèi)每達(dá)成一次分配平衡所需求的柱長，稱為實(shí)際塔板高度，分配平衡所需求的柱長，稱為實(shí)際塔板高度

5、，用用H表示。表示。 在一定長度的色譜柱內(nèi)，組分在兩相之間在一定長度的色譜柱內(nèi)，組分在兩相之間分配到達(dá)平衡的總次數(shù)稱為實(shí)際塔板數(shù)，用分配到達(dá)平衡的總次數(shù)稱為實(shí)際塔板數(shù)，用n表示。表示。 當(dāng)柱長為當(dāng)柱長為L時，時， H與與n的關(guān)系為：的關(guān)系為：LnH儀器分析儀器分析精品課程精品課程色譜柱的實(shí)際塔板數(shù)n的計(jì)算公式為：22RR1/ 25.5416bttnWW 式中，式中，tR保管時間；保管時間； W1/2半峰寬；半峰寬； Wb峰底寬度。峰底寬度。留意：計(jì)算時，留意：計(jì)算時， tR tR 、W1/2 W1/2 、 WbWb的單位應(yīng)一致。的單位應(yīng)一致。儀器分析儀器分析精品課程精品課程2.2.柱效能目的柱

6、效能目的 在實(shí)踐測定中，有時實(shí)際塔板數(shù)在實(shí)踐測定中，有時實(shí)際塔板數(shù)n和實(shí)際塔板和實(shí)際塔板高度高度h不能真實(shí)地反映色譜柱的分別效能，因此提不能真實(shí)地反映色譜柱的分別效能，因此提出了以有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為色譜柱的柱出了以有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為色譜柱的柱效能目的。效能目的。22RR有效1/ 25.5416bttnWW有效有效LnH儀器分析儀器分析精品課程精品課程應(yīng)留意：應(yīng)留意： 同一色譜柱對不同組分的柱效能是不一樣的，同一色譜柱對不同組分的柱效能是不一樣的，因此在用因此在用n有效、有效、 H有效表示柱效能時，除應(yīng)闡有效表示柱效能時，除應(yīng)闡明色譜條件外，還應(yīng)指出是對什么組分而言的。明色譜

7、條件外，還應(yīng)指出是對什么組分而言的。 n有效與有效與n的關(guān)系為：的關(guān)系為：2有效1knnk儀器分析儀器分析精品課程精品課程三、速率實(shí)際三、速率實(shí)際 1956 1956年荷蘭學(xué)者年荷蘭學(xué)者van Deemtervan Deemter范第姆特范第姆特等在研討氣液色譜時，提出了色譜過程動力學(xué)實(shí)等在研討氣液色譜時，提出了色譜過程動力學(xué)實(shí)際際速率實(shí)際。速率實(shí)際。 速率實(shí)際仍把色譜柱比作精餾塔，以為實(shí)際速率實(shí)際仍把色譜柱比作精餾塔，以為實(shí)際塔板高度塔板高度H H愈小，柱效能愈高，并以范第姆特方愈小，柱效能愈高，并以范第姆特方程的方式表述出來。程的方式表述出來。BHAC儀器分析儀器分析精品課程精品課程渦流分

8、散項(xiàng)渦流分散項(xiàng)A A項(xiàng)項(xiàng) 在填充色譜柱中，當(dāng)組分隨流動相向柱出口遷移時，流動相由于遭到固定相顆粒妨礙，不斷改動流動方向，使組分分子在前進(jìn)中構(gòu)成紊亂的類似渦流的流動，引起了色譜峰的變寬，故稱渦流分散。 A = 2dp 儀器分析儀器分析精品課程精品課程分子分散項(xiàng)分子分散項(xiàng) B/ B/ 項(xiàng)項(xiàng) 分子分散是指當(dāng)組分分子隨載氣進(jìn)入色譜柱后，分子分散是指當(dāng)組分分子隨載氣進(jìn)入色譜柱后，由于柱內(nèi)存在著縱向濃度梯度，時組分分子沿色譜由于柱內(nèi)存在著縱向濃度梯度，時組分分子沿色譜柱軸向分散即沿載氣流動方向由高濃度端向低濃柱軸向分散即沿載氣流動方向由高濃度端向低濃度端分散而引起譜帶擴(kuò)展的景象。度端分散而引起譜帶擴(kuò)展的景

9、象。2grDB儀器分析儀器分析精品課程精品課程 由上式可知，影響分子分散項(xiàng)的要素包括：由上式可知，影響分子分散項(xiàng)的要素包括：1載氣流速。載氣流速。2色譜柱的方式。色譜柱的方式。3載氣性質(zhì)。載氣性質(zhì)。4柱溫、柱壓。柱溫、柱壓。儀器分析儀器分析精品課程精品課程 氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)是指組分分子從氣相挪動到氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)是指組分分子從氣相挪動到固定液外表，以便在氣液兩相間進(jìn)展質(zhì)量傳送時固定液外表，以便在氣液兩相間進(jìn)展質(zhì)量傳送時所遭到的阻力。所遭到的阻力。2220.01(1)fggk dCkD氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)Cg Cg 項(xiàng)項(xiàng)儀器分析儀器分析精品課程精品課程 由上式可知，影響氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)的要由上

10、式可知，影響氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)的要素包括：素包括：1 1載氣流速。載氣流速。2 2填充物的粒度。填充物的粒度。3 3載氣性質(zhì)。載氣性質(zhì)。4 4柱溫、柱壓。柱溫、柱壓。儀器分析儀器分析精品課程精品課程液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)Cl 項(xiàng)項(xiàng) 液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)是指組分分子從氣液界面分散液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)是指組分分子從氣液界面分散到固定液內(nèi)部進(jìn)展質(zhì)量傳送并到達(dá)平衡，然后前往到固定液內(nèi)部進(jìn)展質(zhì)量傳送并到達(dá)平衡，然后前往氣液界面的過程中所遭到的阻力。氣液界面的過程中所遭到的阻力。2223(1)fllkdCkD儀器分析儀器分析精品課程精品課程 由上式可知，影響液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)的要素包括：1載氣流速。2液膜厚度。3 Dl

11、 。4柱溫、柱壓。儀器分析儀器分析精品課程精品課程四、色譜柱的總分別效能目的四、色譜柱的總分別效能目的分別度分別度1.1.分別度分別度 相鄰兩組分保管時間之差與兩組分峰底相鄰兩組分保管時間之差與兩組分峰底寬度之和一半的比值。寬度之和一半的比值。R 2R 1122ttRWW應(yīng)留意：計(jì)算應(yīng)留意：計(jì)算R R 時，保管時間和峰底寬度應(yīng)時，保管時間和峰底寬度應(yīng)采用一樣的時間單位或長度單位。采用一樣的時間單位或長度單位。儀器分析儀器分析精品課程精品課程 分別度分別度R 既反映了峰間距的大小，又反既反映了峰間距的大小，又反映了峰的寬窄，它全面衡量了色譜柱對難映了峰的寬窄，它全面衡量了色譜柱對難分別物質(zhì)對的分別效能，故把分別度叫做分別物質(zhì)對的分別效能，故把分別度叫做色譜柱的總分別效能目的。色譜柱的總分別效能目的。 普通，當(dāng)普通，當(dāng)R 1時，闡明相鄰兩峰有部分時，闡明相鄰兩峰有部分重疊，重疊，R =1時，分別程度可達(dá)時，分