气相色谱仪、液相色谱仪色谱柱的分离效能解说

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1、第3节分离效能色谱柱的主要作用在于使两种或两种以上组分的混合物分离。常用选择性、分辨率、柱效率、理论塔板数等来表示柱子的分离效能。一、基本概念1．分配系数（K）分配系数（Partitioncoefficient），又称分配等温线，系指在平衡状态时组分在固定相中的浓度与在流动相中的浓度之比；它是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数之一。（1-14）式中Qs——组分在固定相中的质量；Qm——组分在流动相中的质量；Vs——色谱柱内固定相体积；Vm——色谱柱内流动相体积；β——相比率（β=Vm/Vs）。2．分配比（k）分配比（Partitionratio），又称容量因子、容量比、分配容量等

2、，系指组分在固定相中的量与在流动相中的量之比；它是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数之一。（1-15）根据经典方法tR=tA（1+k）=（1+k）L/，故k又可表示为：（1-16）在高效液相色谱法中，k=tR/tA(1-17)3．分离因子（Sf）分离因子（Separationfactor），又称选择性因子,系指相邻两组分调整保留值之比值；常用它来表征固定相对混合物的分离能力。图1-7各组分的保留时间（1-18）式中保留时间（tR）的含义见图1-7。也有用调整保留值之比来表示Sf（1-19）图1-8分离状况比较须知：由上述两式所得的Sf值显然是不等的，只有当tR≥tA时，它们所得的

3、Sf值才比较接近。此外，Sf值虽然能在一定程度上说明分离情况，也即Sf值较大时一般分离较好，但也有例外，如图1-8所示，上图的Sf值虽然较下图的大，但因柱效率不高致使两组分分离不好。因此，Sf值一般仅用于表征柱子的选择性。4．分离不纯度（δn）分离不纯度（Impurityofseparation），表示垂线切割之后，一峰物质混入另一峰物质中的百分含量。例如：在图1-9中通过m点作垂线切割之后，设峰1混入峰2的量为Δq1,而峰2混入峰1的量为Δq2，那么，峰1的不纯度（δn1）和峰2的不纯度（δn2）的表达式分别为：图1-9分离不纯度谱图（1-20）（1-21）式中：q1和q2分别为峰1

4、和峰2的物质量5．峰高分离度（Rh）峰高分离度（Peakheightresolution）,系指相邻的两个色谱峰中，小峰峰高hi和两峰交点m的高度hm之差与小峰峰高hi之比值。（1-22）式中的符号含义见图1-9。Rh值常用于描绘未全分离色谱峰的分离程度，在色谱分析中，一般要求Rh值大于0.5。6．分辨率（R）分辨率（Resolution），又称分辨度、分离度，它是描述混合物中相邻两组分在色谱柱中分离情况的重要指标；R等于相邻两组分色谱保留值之差与此两组分色谱峰峰底宽度总和之半的比值。图1-10色谱相邻两峰分辨率（1-23）式中tR2，tR1——分别为相邻两组分的保留值；y1，y2——

5、分别为相邻两组分的峰底宽。须知，在求R值时，组分的保留值与峰底宽应采用相同的计量单位。从图1-10看出，当R为1.5时，两组分可以全分离。7．总分离效能指标（R’）总分离效能指标（Over-allresolutionefficiency），又称半峰宽分离度，系指相邻两组分色谱保留值之差与此两组分半峰宽总和之半的比值。（1-24）式中和分别为相邻两组分的半峰宽，其余符号含义同前。从（1-23）式和（1-24）式可计算出，R’值为R值的1.7倍左右。8．柱效率柱效率（Columnefficiency）又称柱效能，系指色谱柱在分离过程中由动力学因素所决定的色谱分离效率，通常以理论塔板高度和理

6、论塔板数等来衡量。9．理论塔板高度（HETP或H）理论塔板高度（Heightequivalengtoatheoreticalplate,HETP或H），又称理论等板高度、等板高度和板高，系指相当于一个理论塔板的高度，其值以柱长与理论塔板数之比来表示。（1-25）式中L——柱长；n——理论塔板数。10．有效塔板高度（H有效）有效塔板高度（Effectiveplateheight）,系指相当于一个有效理论塔板的高度。（1-26）11．折合塔板高度（hr）折合塔板高度（Reducedplateheight），又称折合板高，为液相色谱专用术语,系指折合成固定相填料粒径的理论板高。hr=H/dp

7、(1-27)式中H——理论塔板高度；dp——固定相填料平均粒径。12．理论塔板数（n）理论塔板数（Numberoftheoreticalplate，n），又称理论塔片数，把色谱柱比拟为分馏塔的模式，以理论塔板数作为描述色谱柱效率的一个指标。其算式为：（1-28）理论塔板数是半经验理论（塔板理论）描绘物质在色谱柱中分配行为的一个指标，它表达了色谱峰的扩张程度和色谱峰的陡度，但难以说明色谱柱对组分的选择性。根据上式（1-28）、相对保留值（ris）