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哪些因素會(huì)影響色譜柱的柱效?

更新時(shí)間:2020-05-11  點(diǎn)擊次數(shù):18095
        影響色譜柱的柱效的因素:
  1.流擴(kuò)散。由于色譜柱內(nèi)填充劑的幾何結(jié)構(gòu)不同,分子在色譜柱中的流速不同而引起的峰展寬。渦流擴(kuò)散項(xiàng)A=2λdp,dp為填料直徑,λ為填充不規(guī)則因子,填充越不均勻λ越大。HPLC常用填料粒度一般為3~10μm,建議3~5μm,粒度分布RSD≤5%。但粒度太小難于填充均勻(λ大),且會(huì)使柱壓過(guò)高。大而均勻(球形或近球形)的顆粒容易填充規(guī)則均勻,λ越小??偟恼f(shuō)來(lái),應(yīng)采用細(xì)而均勻的載體,這樣有助于提高柱效。毛細(xì)管無(wú)填料,A=0。
  2.子擴(kuò)散。又稱縱向擴(kuò)散。由于進(jìn)樣后溶質(zhì)分子在柱內(nèi)存在濃度梯度,導(dǎo)致軸向擴(kuò)散而引起的峰展寬。分子擴(kuò)散項(xiàng)B/u=2γDm/u。u為流動(dòng)相線速度,分子在柱內(nèi)的滯留時(shí)間越長(zhǎng)(u小),展寬越嚴(yán)重。在低流速時(shí),它對(duì)峰形的影響較大。Dm為分子在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù),由于液相的Dm很小,通常僅為氣相的10-4~10-5,因此在HPLC中,只要流速不太低的話,這一項(xiàng)可以忽略不計(jì)。γ是考慮到填料的存在使溶質(zhì)分子不能自由地軸向擴(kuò)散,而引入的柱參數(shù),用以對(duì)Dm進(jìn)行校正。γ一般在0.6~0.7左右,毛細(xì)管柱的γ=1。
  3.質(zhì)阻抗。由于溶質(zhì)分子在流動(dòng)相、靜態(tài)流動(dòng)相和固定相中的傳質(zhì)過(guò)程而導(dǎo)致的峰展寬。溶質(zhì)分子在流動(dòng)相和固定相中的擴(kuò)散、分配、轉(zhuǎn)移的過(guò)程并不是瞬間達(dá)到平衡,實(shí)際傳質(zhì)速度是有限的,這一時(shí)間上的滯后使色譜柱總是在非平衡狀態(tài)下工作,從而產(chǎn)生峰展寬。液相色譜的傳質(zhì)阻抗項(xiàng)Cu又分為三項(xiàng)。
 ?、?流動(dòng)相傳質(zhì)阻抗Hm=Cmd2pu/Dm,Cm為常數(shù)。這是由于在一個(gè)流路中流路中心和邊緣的流速不等所致。靠近填充顆粒的流動(dòng)相流速較慢,而中心較快,處于中心的分子還未來(lái)得及與固定相達(dá)到分配平衡就隨流動(dòng)相前移,因而產(chǎn)生峰展寬。
 ?、?靜態(tài)流動(dòng)相傳質(zhì)阻抗Hsm=Csmd2pu/Dm,Csm為常數(shù)。這是由于溶質(zhì)分子進(jìn)入處于固定相孔穴內(nèi)的靜止流動(dòng)相中,晚回到流路中而引起峰展寬。Hsm對(duì)峰展寬的影響在整個(gè)傳質(zhì)過(guò)程中起著主要作用。固定相的顆粒越小,微孔孔徑越大,傳質(zhì)阻力就越小,傳質(zhì)速率越高。所以改進(jìn)固定相結(jié)構(gòu),減小靜態(tài)流動(dòng)相傳質(zhì)阻力,是提高液相色譜柱效的關(guān)鍵。
  Hm和Hsm都與固定相的粒徑平方d2p 成正比,與擴(kuò)散系數(shù)Dm成反比。因此應(yīng)采用低粒度固定相和低粘度流動(dòng)相。高柱溫可以增大Dm,但用有機(jī)溶劑作流動(dòng)相時(shí),易產(chǎn)生氣泡,因此一般采用室溫。
  ③ 固定相傳質(zhì)阻抗Hs=Csd2fu/Ds(液液分配色譜),Cs為常數(shù),df為固定液的液膜厚度,Ds為分子在固定液中的擴(kuò)散系數(shù)。在分配色譜中Hs與df的平方成正比,在吸附色譜中Hs與吸附和解吸速度成反比。因此只有在厚涂層固定液、深孔離子交換樹脂或解吸速度慢的吸附色譜中,Hs才有明顯影響。采用單分子層的化學(xué)鍵合固定相時(shí)Hs可以忽略。
  從速率方程式可以看出,要獲得高效能的色譜分析,一般可采用以下措施:①進(jìn)樣時(shí)間要短。②填料粒度要小。③改善傳質(zhì)過(guò)程。過(guò)高的吸附作用力可導(dǎo)致嚴(yán)重的峰展寬和拖尾,甚至不可逆吸附。④適當(dāng)?shù)牧魉?。以H對(duì)u作圖,則有一較佳線速度uopt,在此線速度時(shí),H較小。一般在液相色譜中,uopt很小(大約0.03~ 0.1mm/s),在這樣的線速度下分析樣品需要很長(zhǎng)時(shí)間,一般來(lái)說(shuō)都選在1mm/s的條件下操作。⑤較小的檢測(cè)器死體積。
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