《气相色谱法―理论课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气相色谱法―理论课件（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节 气相色谱法理论基础,塔板理论 速率理论,一、塔板理论,塔板理论认为，一根柱子可以分为n段，在每段内组分在两相间很快达到平衡，把每一段称为一块理论塔板。色谱柱塔板高度用H表示，K小的先出柱，K有微小差异组分仍可获较好分离。,（一）塔板理论四个基本假设 （二）理论板数和理论塔板高度的计算,假想：,（一）塔板理论的四个基本假设,1在柱内一小段高度内组分分配瞬间达平衡 （H理论塔板高度） 2载气非连续而是间歇式（脉动式）进入色谱柱， 每次进气一个塔板体积 3样品和载气均加在第0号塔板上，且忽略样品 沿柱方向的纵向扩散 4分配系数在各塔板上是常数,（二）理论板数和理论塔板高度的计算,理论塔板高度
2、H为使组分在柱内两相间达到 一次分配平衡所需要的柱长 理论塔板数n组分流过色谱柱时，在两相间 进行平衡分配的总次数,续前,续前,小结,1塔板理论的贡献：从热力学角度 解释了色谱流出曲线的形状和浓度极大点的位置 阐明了保留值与K的关系 提出了评价柱效高低的n和H的计算式,在比较相似柱的柱效时有用 须在给定条件，指定组分测定时才有意义,2,练习,例1： 在柱长为2m的5%的色谱柱、柱温为1000C，测定苯的保留时间为1.5min，半峰宽为0.10min，求理论塔板数和塔板高度。,解：,例2：设有一对物质，其r2,1 =1.15,要求在Heff=0.1cm的某填充柱上得到完全分离，试计算至少需要多长
3、的色谱柱？ 解：要实现完全分离，R1.5,故所需有效理论塔板数为：,使用普通色谱柱，有效塔板高度为0.1cm, 故所需柱长应为：,二、速率理论,（一）塔板理论优缺点 （二）Van Deemteer 方程式,（一）塔板理论优缺点,成功处： 解释了色谱流出曲线的形状和浓度极大值对应的tR 阐明了保留值与K的关系 评价柱效（n，）,存在问题: 1）做出了四个与实际不相符的假设 忽略了组分在两相中传质和扩散的动力学过程 2）只定性给出塔板高度的概念，却无法解释板高的 影响因素 3）排除了一个重要参数流动相的线速度u， 因而无法解释柱效与流速关系 更无法提出降低板高的途径,速率理论认为，单个组分粒子在色
4、谱柱内固定相和流动相间要发生千万次转移，加上分子扩散和运动途径等因素，它在柱内的运动是高度不规则的，是随机的，在柱中随流动相前进的速度是不均一的。,二、速率理论,（二）Van Deemter 方程式,吸收了塔板理论的有效成果H， 并从动力学角度较好地解释了影响柱效的因素,流速与柱效的关系,1. 涡流扩散项A （链接）,产生原因：载气携样品进柱，遇到来自固定相颗粒 的阻力路径不同涡流扩散,影响因素：固体颗粒越小，填充越实，A项越小,讨论：,注：填充柱60100目 空心毛细管柱（0.10.5mm），A=0，n理较高,图示,2. 纵向扩散项（分子扩散项）：B/u,产生原因： 组分在固定相中被流动相推
5、动向前、展开 两边浓度差,影响因素：,讨论：,续前,注：为降低纵向扩散，宜选用分子量较大的载气、 控制较高线速度和较低的柱温,选择载气原则：兼顾分析时间和减小纵向扩散 u 较小时，选M较大的N2气（粘度大） u 较大时，选M较小的H2气，He气（粘度小）,3. 传质阻力项：Cu,产生原因：样品在气液两相分配，样品未及溶解就 被带走，从而造成峰扩张,影响因素：,续前,讨论：,注：固定液应完全覆盖载体表面，不可以太薄， 否则柱子寿命短，k太小； T不可以超过固定液最佳使用温度,小结：范氏方程说明了在色谱分离条件的选择中，填充 均匀程度、填充物的粒度、流动相的种类及流速、 固定相的液膜厚度等对柱效和
6、峰展宽的影响,例3： 在一根2 m长的色谱柱上,分析一个混合物,得到以下数据:苯、甲苯及乙苯的保留时间分别为120”, 22”及31”；半峰宽为6.33”, 8.73”, 12.3”，求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。,例4.,解：（1）从图中可以看出，tR2=17min, Y2=1min, 所以； n = 16(tR2/Y2)2 =16172 = 4624 (2) tR1= tR1- tM =14-1=13min t”R2=tR2 tM = 17-1 = 16min,相对保留值 a = tR2/tR1=16/13=1.231 根据公式：L=16R2(1.231/(1.231-1)2 Heff 通常对于填充柱，有效塔板高度约为0.1cm, 代入上式， 得： L=102.2cm 1m,
