一、分離度
兩個(gè)組分怎樣才算達(dá)到分離?首先是兩組分的色譜峰之間的距離必須相差足夠大,若兩峰間僅有一定距離,而每一個(gè)峰卻很寬,致使彼此重疊,則兩組分仍無(wú)法分離;第二是峰必須窄。只有同時(shí)滿足這兩個(gè)條件時(shí),兩組分才能分離。
為判斷相鄰兩組分在色譜柱中的分離情況,可用分離度R作為色譜柱的分離效能指標(biāo)。其定義為相鄰兩組分色譜峰保留值之差與兩個(gè)組分色譜峰峰底寬度總和之半的比值:
R=
R值越大,就意味著相鄰兩組分分離得越好。因此,分離度是柱效能、選擇性影響因素的總和,故可用其作為色譜柱的總分離效能指標(biāo)。
從理論上可以證明,若峰形對(duì)稱且滿足于正態(tài)分布,則當(dāng)R=1時(shí),分離程度可達(dá)98%;當(dāng)R=1.5時(shí),分離程度可達(dá)99.7%因而可用R=1.5來(lái)作為相鄰兩峰已分開(kāi)的標(biāo)志。
當(dāng)兩組分的色譜峰分離較差,峰底寬度難于測(cè)量時(shí),可用半峰寬代替峰底寬度,并用下式表示分離度: R’=
二、色譜分離基本方程式
R=1/4 ·( )·( )
n=( )2·n有效
R=1/4 ·( )
由分離度基本方程式可看出:
(1)分離度與柱效的關(guān)系(柱效因子) 分離度與n的平方根成正比。
(2)分離度與容量比的關(guān)系(容量因子), k >10時(shí),k/(k+1)的改變不大,對(duì)R的改進(jìn)不明顯,反而使分析時(shí)間在為延長(zhǎng)。因此k 值的佳范圍是1< k <10,在此范圍內(nèi),既可得到大的R值,亦可使分析時(shí)間在不至于過(guò)長(zhǎng)。使峰的擴(kuò)展不會(huì)太嚴(yán)重對(duì)檢測(cè)發(fā)生影響。
表2-2 k值對(duì)k/(k+1)的影響
k 0.5 1.0 3.0 5.0 8.0 10 30 50 k/(k+1) 0.33 0.50 0.75 0.83 0.89 0.91 0.97 0.98 |
(3)分離度與柱選擇性的關(guān)系(選擇因子),α越大,柱選擇性越好,分離效果越好。分離度從1.0增加至1.5,對(duì)應(yīng)于各α值所需的有效理論塔板數(shù)大致增加一倍。
分離度、柱效和選擇性參數(shù)之間的為:
L=16R2( )2·H有效
表3-3 在給定值下,獲得所需分離度對(duì)柱有效理論塔板數(shù)的要求
a | n有效 |
R=1.0 | R=1.5 |
1.00 1.005 1.01 1.02 1.05 1.07 1.10 1.15 1.25 1.50 2.0 | ∞ 650000 163000 42000 7100 3700 1900 940 400 140 65 | ∞ 1450000 367000 94000 16000 8400 4400 2100 900 320 145 |
三、分離操作條件的選擇
1.載氣及其流速的選擇
對(duì)一定的色譜柱和試樣,有一個(gè)佳的載氣流速,此時(shí)柱效高,根據(jù)下式
H=A+B/u+CU
用在不同流速下的塔板高度H對(duì)流速u作圖,得H-u曲線圖。在曲線的低點(diǎn),塔板高度H小(H
小) 。此時(shí)柱效高。該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流速即為佳流速u
佳,及 H
小可由式(14-17)微分求得:
=-+C=0
u佳=
將式(14-28)代入式(14-17)得:
H小=A+2
當(dāng)流速較小時(shí),分子擴(kuò)散(B項(xiàng))就成為色譜峰擴(kuò)張的主要因素,此時(shí)應(yīng)采用相對(duì)分子質(zhì)量較大的載氣(N2,Ar ),使組分在載氣中有較小 的擴(kuò)散系數(shù)。而當(dāng)流速較大時(shí),傳質(zhì)項(xiàng)(C項(xiàng))為控制因素,宜采用相對(duì)分子質(zhì)量較小的載氣(H2,He ),此時(shí)組分在載氣中有較大的擴(kuò)散系數(shù),可減小氣相傳質(zhì)阻力,提高柱效。
2.柱溫的選擇
柱溫直接影響分離效能和分析速度。首先要考慮到每種固定液都有一定的使用溫度。柱溫不能高于固定液的高使用溫度,否則固定液揮發(fā)流失。
3.固定液的性質(zhì)和用量
固定液對(duì)分離是起決定作用的。一般來(lái)說(shuō),擔(dān)體的表面積越大,固定液用量可以越高,允許的進(jìn)樣量也就越多。為了改善液相傳質(zhì),應(yīng)使液膜薄一些。固定液液膜薄,柱效能提高,并可縮短分析時(shí)間。 固定液的配比一般用5:100到25:100,也有低于5:100的。不同的擔(dān)體為要達(dá)到較高的柱效能,其固定液的配比往往是不同的。一般來(lái)說(shuō),擔(dān)體的表面積越大,固定液的含量可以越高。
4.擔(dān)體的性質(zhì)和粒度
要求擔(dān)體的表面積大,表面孔徑分布均勻。這樣,固定液涂在擔(dān)體表面上成為均勻的薄膜,液相傳質(zhì)就快,柱效就可提高。擔(dān)體粒度均勻、細(xì)小,也有利于柱效提高。但粒度過(guò)小,柱壓降增大,對(duì)操作不利。
5.進(jìn)樣時(shí)間和進(jìn)樣量
進(jìn)樣必須快,一般在一秒鐘之內(nèi)。進(jìn)樣時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)增大峰寬,峰變形。進(jìn)樣量一般液體0.1-5微升,氣體0.1-10毫升,進(jìn)樣太多,會(huì)使幾個(gè)峰疊加,分離不好。
6.氣化溫度
在試樣不分解的情況下,適當(dāng)提高氣化溫度對(duì)分離及定量有利。