(精选)色谱分析法第二章 色谱基本理论课件.ppt

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1 第二章 色谱基本理论 2 2.1色谱图及色谱基本参数 2.1.1色谱图及相关名词 1)色谱流出曲线——色谱图(Chromatogram) 试样中各组分经色谱柱分离后,随流动相依次流出色谱柱,经过检测器转换为电信号,然后用记录系统将各组分的响应信号变化记录下来,即得色谱图。色谱图是色谱柱流出物通过检测器系统时所产生的响应信号对时间的曲线图(见图2.1)。 图2.1 色谱流出曲线图 3 2)色谱图相关名词 (1)(色谱)峰(Chromatographic)Peak (2)峰底Peak base (3)峰高(h)Peak height (4)峰宽(W)Peak width (5)半高峰宽(Wh/2) (6)峰面积(A)Peak area (7)标准偏差(σ)Standard error (8)拖尾峰Tailing peak (9)前伸峰Leading peak (10)假峰Ghost peak (11)畸峰Distorted peak (12)基线Baseline 4 (13)基线漂移Baseline drift (14)基线噪声(N)Baseline noise (15)谱带扩张Band broadening (16)峰容量Peak capacity 2.1.2色谱基本参数 1)死时间(tM)Dead time 2)保留时间(tR)Retention time (1)调整保留时间(t′R)Adjusted retention time它是减去死时间的保留时间(见图2.1中t′R标)。 t′R=tR-tM(2.1) (2)校正保留时间(t0R)Corrected retention time它是用压力梯度校正因子修正的保留时间。 t0R=jtR(2.2) 7 2.2色谱保留值与色谱分配平衡 2.2.1保留值 色谱保留值表示组分在柱内移动过程中被滞留的状况,即出峰时间的长短、流动相体积的大小、相对保留值或规定条件经特殊计算所得的保留值等,均可以表征某组分在一定色谱条件下的属性,可作为定性分析指标。它主要由组分在两相间分配及分离过程中的热力学因素所决定,可选用下述几个参数加以说明。 1)阻滞因素——组分滞留在流动相中的时间分数 (1)阻滞因素(Rr)——保留比(retention specific)的提出 (2)组分移动速率(ui) (3)真实线速度的讨论 8 图2.3 柱内各点压力降与线速度变化分布图 2)保留时间 3)保留体积 4)相对保留值 2.2.2色谱分配平衡 在气-液色谱系统中,固定相由表面上涂一层液膜的载体所构成,通常称为液相;流动相是载气,亦称气相。被分离的混合组分由载气携带在气、液两相间进行反复多次的分配并达到平衡。各组 9 分的性质不同,它们在两相中的分配系数就不同,因其K值的差别而分离。ΔK值愈大则愈易分离。这种柱分配行为,可以模拟精馏塔的塔板理论加以说明,从而解释柱分配平衡过程。 组分分子在一定条件下在两相中的分配行为,可用分配系数、容量因子、相比率及分配等温线等概念来描述。为讨论方便,假定涂液相的载体无吸附活性,即对组分分子不产生吸附效应,是经过化学处理的惰性载体。 1)分配系数 2)容量因 3)相比率 4)分配等温线(溶解等温线) 分配等温线是描述柱内气液平衡状态下,组分分子在两相中分配的行为。在色谱分析中,由于组分量在柱中的反映极其微小, 10 在液相分配过程中构成了“无限稀释”的理想稀溶液,所以在正常情况下能符合线性等温线的条件,色谱峰呈对称分布。但由于在液相中分配的许多复杂原因,本来应对称的峰形也会引起某种程度的偏差。 (1)拉乌尔(Rault)定律 图2.4 Rault定律双组分溶液蒸气压图 11 图2.5 非理想溶液蒸气压 12 (2)亨利定律(Henry定律) 图2.6 亨利定律——单组分蒸气压图 13 2.3塔板理论 采用平衡色谱理论只根据物料平衡原理导出组分在柱中区域移动的关系式,它假设组分在整个色谱过程中任一瞬间都能达成分配平衡。因此,它无法说明组分纵向弥散因素对色谱峰展宽的影响和传质速率的有限性对组分传质过程的影响。这样,平衡色谱理论说明不了色谱流出曲线展宽的本质及曲线变化形状的影响因素,也说明不了各种实验操作条件变化所引起色谱区域宽度变化的原因。从严格的色谱动力学观点讲,应当根据色谱柱内组分移动的实际情况列出相应的偏微分方程组,然后求解这些偏微分方程组而获得描述色谱流出曲线状态的关系式。通过这种切合实际的色谱流出曲线关系式,解析影响色谱区域宽度的各种因素,从而为得到高效能色谱柱系统及高效能色谱方法提供理论上的指导。然而在色谱系统实际工作中,色谱动力学偏微分方程组直接求解仍十分困难。因此,色 14 谱工作者不得不采用较简便

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