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色谱法分离原理 (2).ppt

发布:2025-03-21约1.09万字共106页下载文档
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由于填充物颗粒大小的不同及填充物的不均匀性,使组分在色谱柱中路径长短不一,因而同时进色谱柱的相同组分到达柱口时间并不一致,引起了色谱峰的变宽。色谱峰变宽的程度由下式决定:A=2λdp第63页,共106页,星期日,2025年,2月5日上式表明,A与填充物的平均直径dp的大小和填充不规则因子λ有关,与流动相的性质、线速度和组分性质无关。为了减少涡流扩散,提高柱效,使用细而均匀的颗粒,并且填充均匀是十分必要的。对于空心毛细管,不存在涡流扩散,因此A=0。第64页,共106页,星期日,2025年,2月5日2.分子扩散项B/u(纵向扩散项)纵向分子扩散是由浓度梯度造成的。组分从柱入口加入,其浓度分布的构型呈“塞子”状。它随着流动相向前推进,由于存在浓度梯度,“塞子”必然自发的向前和向后扩散,造成谱带展宽。分子扩散项系数为B=2γDg第65页,共106页,星期日,2025年,2月5日B/u(纵向分子扩散项)——指分子沿色谱柱轴向扩散引起的色谱谱带展宽B=2γDm式中:γ——弯曲因子,填充柱γ1 空心柱γ=1Dm——组分在流动相中的扩散系数 由于组分在液相中的扩散系数只有气体中的1/105,因此在液相色谱中B可以忽略。第66页,共106页,星期日,2025年,2月5日γ是填充柱内流动相扩散路径弯曲的因素,也称弯曲因子,它反映了固定相颗粒的几何形状对自由分子扩散的阻碍情况。Dg为组分在流动相中扩散系数(cm3·s-1),分子扩散项与组分在流动相中扩散系数Dg成正比.第67页,共106页,星期日,2025年,2月5日第68页,共106页,星期日,2025年,2月5日Dg与流动相及组分性质有关:(a)相对分子质量大的组分Dg小,Dg反比于流动相相对分子质量的平方根,所以采用相对分子质量较大的流动相,可使B项降低;(b)Dg随柱温增高而增加,但反比于柱压。第69页,共106页,星期日,2025年,2月5日另外纵向扩散与组分在色谱柱内停留时间有关,流动相流速小,组分停留时间长,纵向扩散就大。因此为降低纵向扩散影响,要加大流动相速度。对于液相色谱,组分在流动相中纵向扩散可以忽略。第70页,共106页,星期日,2025年,2月5日3.传质阻力项Cu由于气相色谱以气体为流动相,液相色谱以液体为流动相,它们的传质过程不完全相同。(1)气液色谱传质阻力系数C包括气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数C1两项,即C=Cg+C1第71页,共106页,星期日,2025年,2月5日气相传质过程是指试样组分从气相移动到固定相表面的过程。这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换,即进行浓度分配。有的分子还来不及进入两相界面,就被气相带走;有的则进入两相界面又来不及返回气相。这样使得试样在两相界面上不能瞬间达到分配平衡,引起滞后现象,从而使色谱峰变宽。第72页,共106页,星期日,2025年,2月5日对于填充柱,气相传质阻力系数Cg为:式中k为容量因子。由上式看出,气相传质阻力与填充物粒度dp的平方成正比,与组分在载气流中的扩散系数Dg成反比。因此,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。第73页,共106页,星期日,2025年,2月5日液相传质过程是指试样组分从固定相的气/液界面移动到液相内部,并发生质量交换,达到分配平衡,然后又返回气/液界面的传质过程。这个过程也需要一定的时间,此时,气相中组分的其它分子仍随载气不断向柱口运动,于是造成峰形扩张。第74页,共106页,星期日,2025年,2月5日液相传质阻力系数C1为:由上式看出,固定相的液膜厚度df薄,组分在液相的扩散系数D1大,则液相传质阻力就小。降低固定液的含量,可以降低液膜厚度,但k值随之变小,又会使C1增大。第75页,共106页,星期日,2025年,2月5日当固定液含量一定时,液膜厚度随载体的比表面积增加而降低,因此,一般采用比表面积较大的载体来降低液膜厚度。但比表面太大,由于吸附造成拖尾峰,也不利于分离。虽然提高柱温可增大D1,但会使k值减小,为了保持适当的C1值,应控制适宜的柱温。第76页,共106页,星期日,2025年,2月5

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