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高效液相色谱 优秀课件


2. 高效液相色谱的速率方程
H A BCu u
气相色谱速率方程和液相色谱速率方程的形式基本一致,主 要区别在液液色谱中纵向扩散项可忽略不计,影响柱效的主要因素 是传质阻力项。
(1) 涡流扩散项A
同于气相色谱
(2) 纵向扩散项Hb——可忽略
Hb
Cb
Dm u
分子在液相中 的扩散系数比
在气相中小 4~5数量级。
(2)、流动相传质阻力项(Hm)
流动的流动相中的传质
Hm
Cm
d
2 p
Dm
u
滞留的流动相中的传质
C m : 与 k有 关 的 系 数 ; dp: 固 定 相 粒 度 ; D m : 试 样 分 子 在 流 动 相 中 的 扩 散 系 数 。
H sm
Csm
d
2 p
Dm
u
Csm:为常数
使用细粒的固定相,粒度规则,并填充均匀,固定相孔径 大,可减小Hm,提高柱效。
(3) 传质阻力项 Cu
传质阻力项(Cu)包含固定相传质阻力项(Hs)和
流动相传质阻力项(Hm)
(1)、固定相传质阻力项
Hs
Cs
d
2 f
Ds
u
C s: 与 k有 关 的 系 数 ; df: 固 定 液 的 厚 度 ;
D s: 试 样 分 子 在 固 定 液 内 的 扩 散 系 数 。
减小Hs的措施:使用薄的固定相层,扩散系数大的固定液, 减小流动相的流速。
二、液相色谱与气相色谱的比较
液相色谱所用基本概念:保留值、塔板数、塔板高 度、分离度、选择性等与气相色谱一致。液相色谱所用 基本理论:塔板理论与速率方程也与气相色谱基本一致。
但由于在液相色谱中以液体代替气相色谱中的气体 作为流动相,而液体和气体的性质不相同;此外,液相 色谱所用的仪器设备和操作条件也与气相色谱不同,所 以,液相色谱与气相色谱有一定差别,主要有以下几方 面:
2、液相色谱能完成难度较高的分离工作
①气相色谱的流动相载气是色谱惰性的,不参与分配平 衡过程,与样品分子无亲和作用,样品分子只与固定相相互 作用。而在液相色谱中流动相液体也与固定相争夺样品分子, 为提高选择性增加了一个因素。也可选用不同比例的两种或 两种以上的液体作流动相,增大分离的选择性。
②液相色谱固定相类型多,如离子交换色谱和排阻色谱 等,作为分析时选择余地大;而气相色谱并不可能。
3. 范氏方程曲线(H-u曲线)
图3-1
问题:气相色谱与液相色谱的H-u曲线有何不同, 是什么原因造成的?
气相色谱的H-u曲线,塔板高度H随u呈双曲线变化,曲线 有一最低点,此时塔板高度最小,柱效最高,流速最佳。
液相色谱的H-u曲线通常是流速u降低,塔板高度H总是降 低,流动相流速增大,柱效平缓降低。出现这种情况主要 是由于液相的流动相为液体,其扩散系数很小,通常比气 体扩散系数小4-5个数量级,所以分子扩散项在低流速时也 不起多大作用,未出现板高增加现象。在高流速时,固定 相和流动相的传质都很快,传质阻力项小,故随H-u曲线 上升缓慢。
高效液相色谱
一、 高效液相色谱与经典液相色谱方法的比较
高压、高速、高速、高效、高灵敏度。 高压:是HPLC一个突出的特点,供液压力和进样压力可达 150-350×105 Pa 高速:HPLC采用高压输液设备,流速大大增加,分析速度 极快,只需数分钟;而经典方法靠重力加料,完成一次分 析需时数小时。 高效:填充物颗粒极细且规则,固定相涂渍均匀、传质阻 力小,因而柱效很高。可以在数分钟内完成数百种物质的 分离。 高灵敏度:检测器灵敏度极高:UV—10-9g, 荧光检测器— 10-11g。
但液相色谱尚缺乏通用的检测器,仪器比较复杂,价格昂 贵。在实际应用中,这两种色谱技术是互相补充的。
综上所述,高效液相色谱法具有高柱效、高选择性、分析速
度快、灵敏度高、重复性好、应用范围广等优点。结论:从色 谱分析的发展来看,HPLC比GC更为有用、更具发展前途!
§4-2 影响色谱峰扩展及色谱分离的因素
③ 液相色谱通常在室温下操作,较低的温度,一般有利 于色谱分离条件的选择。
3、由于液体的扩散性比气体的小105倍,因此,溶质在液相
中的传质速率慢,柱外效应对柱效的影响较大;而在气相色谱 中,柱外区域扩张可以忽略不计。
4、液相色谱中制备样品简单,回收样品也比较容易,而且回
收是定量的,适合于大量制备。
n2
二、速率理论(与GC对比)
1. 气相色谱 H A B / u C u (填充柱)
或 H B / u C u (毛细管柱)
A 2 dp
A dp
使用细粒的固定相并填充均匀可减小A,提高柱效。
B 2 Dm 2 Dg
B tR ,B Dg
Dg
T
或Dg
T M
高效液相色谱速率理论公式可写为:
H A B Cu u
2d p
Cd Dm u
Csd Ds
2 f
Cm
d
2 p
Dm
Csmd
2 p
Dm
u
结论(提高柱效的措施):提高柱内填料装填的均匀性和减小 粒度以加快传质速率;选用低黏度的流动相,或适当提高柱 温以降低流动相黏度,都有利于提高传质速率;降低流动相 流速可降低传质阻力相的影响,但又会使纵向扩散增加并延 长分析时间。
减小B值,提高柱效的措施:使用分子量较大的载气,
增加载气流速,降低温度,增大柱压。
一般采用表面积较大的载 体来降低液膜厚度。应控 制适宜的柱温。
C
Cg
CI
0.01k 2 (1 k)2
d
2 p
Dg
2k 3 (1 k)2
d
2 f
Dl
采用粒度小的填充物和相对分 子质量小的气体(如氢气)做 载气,可使Cg减小,提高柱效。
基础 热力学理论:塔板理论——平衡理论 理论 动力学理论:速率理论——Vander方程
一、塔板理论
H理 L / n理
n理
(tR
)2
5.54( tR Y1 2
)2
16(tR Y
)2
Heff L / neff
neff
5.54( tR' )22 Y1 2
16(tR' ) Y
k
t
' R
tM
neff
1、应用范围不同
气相色谱仅能分析在操作温度下能气化而不分解的物质。 对高沸点化合物、非挥发性物质、热不稳定化合物、离子型化 合物及高聚物的分离、分析较为困难。致使其应用受到一定程 度的限制,据统计只有大约20%的有机物能用气相色谱分析;
而液相色谱则不受样品挥发度和热稳定性的限制,它非常 适合分子量较大、难气化、不易挥发或对热敏感的物质、离子 型化合物及高聚物的分离分析,大约占有机物的70 ~ 80%。
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