儀器分析課堂筆記:如何閱讀色譜流出曲線?


更新:10 APR 2016

參考教材:《儀器分析》南京大學版

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典型色譜流出曲線

一、基本參數

1.基線

圖中\(OO’\)線,應為水平直線。

在本文中橫坐標視為時間,縱坐標視為檢測濃度信號。

2.死時間\(t_o\)

不被固定相吸附或溶解的組分,多為初始氣體如空氣。

3.保留時間\(t_R\)

組分從進樣開始到色譜峰頂所對應的時間。

4.調整保留時間\(t’_R\)

待測組分(“滯留組分”)比非滯留組分停留多出的時間。\(t’_R=t_R-t_o\)

5.峰高\(h\)

色譜峰頂到基線的垂直距離。

6.標准偏差\(\sigma\)

正態分布曲線兩側拐點之間距離的一半,即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半。反映譜帶展寬的程度。

7.半峰寬\(W_{1/2}\)

色譜峰高一半處的寬度。\(W_{1/2}=2\sigma\sqrt{2\ln 2}\)

8.峰底寬\(W_b\)

從色譜流出曲線兩側拐點所作的切線與基線交點之間的距離。\(W_b=4\sigma\)

9.描述曲線

\(c=\dfrac{m}{F\sigma\sqrt{2\pi}}exp\left[-\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{t-t_R}{\sigma}\right)^2\right]\)

m:組分質量

F:流動相的體積速度

 

二、塔板理論

1.保留體積/保留值

組分的保留體積即組分保留時間內流過的流動相體積。定義式\(V_R=t_R\times F_c\)

注意流速增大保留時間隨即減小,保留體積不變。

相應有死體積\(V_m\)和調整保留時間\(V’_R\)。也與流速無關。

保留值可以由保留時間、保留體積或相對保留值(見后)表示。

2.線速度

組分的線速度\(r=\dfrac{L}{t_R}\)

流動相的線速度\(u=\dfrac{L}{t_o}\)

\(L\)為柱長。

3.基本保留方程

保留時間取決於柱長、流動相速度、分配系數與兩相體積。

\(t_R=t_o(1+k’)=\dfrac{L}{u}\left(1+K\dfrac{V_s}{V_m}\right)\)

由於\(t_R\)等可以事先確定或由圖得到,由此也可以確定分配比\(k’\)。

\(k’=\dfrac{t_R-t_o}{t_o}=\dfrac{t’_R}{t_o}\)

兩組分的相對保留值\(\alpha_{2,1}=\dfrac{k’_{(2)}}{k’_{(1)}}\) 用來討論固定相對組分的分離能力。主要取決於固定相性質,其次是色譜柱溫度。值越大選擇性越高,等於1時兩組分重疊。

4.理論塔板數

用來評價一根柱子的柱效。

由半峰寬:\(n=5.54\left(\dfrac{t_R}{W_{1/2}}\right)^2\)

由峰底寬:\(n=16\left(\dfrac{t_R}{W_b}\right)^2\)

塔板高度:\(H=\dfrac{L}{n}\) 其中色譜柱長為\(L\)。

 

三、分辨率/分離度

1.分離度定義

\(R_s=\dfrac{t_{R(2)}-t_{R(1)}}{\dfrac{1}{2}\left(W_{b(1)}+W_{b(2)}\right)}\)

即 \(分辨率=\dfrac{保留時間差}{峰底寬均值}\)

達到“基線分離”指\(R_s=1.5\)。

2.基本分離方程

分離度由理論塔板數、相對保留值、分配比決定。假定兩組分色譜峰底寬相等,有

\(R_s=\dfrac{\sqrt{n_2}}{4}\cdot\dfrac{\alpha-1}{\alpha}\cdot\dfrac{k’_2}{1+k’_2}\)

其中\(n_2\)為組分2對應的理論塔板數,\(\alpha\)為兩組分的相對保留值,\(k’_2\)為組分2對應的分配比。

利用分離方程可以從要求的分離度(如達到基線分離)得到需要的塔板數。


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