主题:【讨论】塔板理论综合应用--毛细管色谱柱的内径

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皮皮鱼
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按照色谱理论,毛细管柱理论塔板高度H与内径r成正比。
因此,相同长度同固定相的毛细管色谱柱,分离度应该与内径的平方根成反比。如下面的谱图:


但实际情况往往并不如此,比如下面的谱图:



是什么原因造成了这个分析结果呢?为什么0.25mm的色谱柱,红圈指示的2个组分分离度反倒不如0.53mm的色谱柱呢?欢迎大家来讨论!

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阿宝
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不理解!内径大的分离度反而好??期待合理的解释!
happy水中月
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固定液的膜厚不同所以图上面的分离度不同,这里如果膜厚相同的话,是否接近我们说的踏板理论呢?
KEN
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个人觉得是液膜厚度的原因。液膜厚一点的柱分离度要高一些,液膜太薄时如果进样量大了会出现部分物质不能分离。
知足常乐!
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液膜厚度不一样,没有可比性
分离度的好坏,主要取决于液膜的厚薄
lyg638
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对通用型毛细管色谱柱来说,一旦固定液型号定下来。分离度主要取决于柱内径和长度,细微的差别取决于固定液液膜的厚度;
但对低沸点多组分样品的分析,液膜厚度的作用比较明显~!
皮皮鱼
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根据塔板理论,理论塔板数n存在公式:

虽然它是一个理论公式,只有在完全不考虑速率理论下柱内展宽和各种柱外展宽情况下的才成立,此时,所有不同时间出峰的组分,有着相同的理论塔板数。但实际工作中,我们经常用这个公式来考察色谱柱的效率,由于柱内柱外展宽因素的存在,此时对不同的组分来说,同一次分析可能有着完全不同理论塔板数。但总的来说,这个公式计算结果还是能够非常有效的评价一个色谱柱的实际工作情况。

根据速率理论,毛细管柱的理论塔板高度: H = B/u + Cu  。这里B和C分别为 扩散项系数 和 传质阻力项系数,都是常数。纵向扩散项只与温度、停留时间、载气种类相关,由于组分在色谱柱内的停留时间与载气流速u成反比,因此此项为B/u。传质阻力项则主要与载气流速和传质阻力相关,在完成一次传质的过程内,载气运动距离越大,则此项越大,因此与载气流速u成正比。由于不同组分扩散速度和传质速度存在差异,导致不同组分理论塔板高度H出现了差异。

根据塔板理论,厚液膜的色谱柱,由于膜厚增加,相比减小,出峰时间将延长。详细分析参见我的另一个帖子:
http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20090302/1762577/
因此为了确保在相同的分析时间下进行比较,本帖中的两个谱图我都选用了接近相同相比的色谱柱。关于相比对出峰时间的稳定作用参见我的另一个帖子:
http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20090304/1768620/
事实上,在这样的条件下,厚液膜的色谱柱由于更大的传质距离导致更大的传质阻力,理论塔板高度H是比较大的;同样,这种条件下,宽口径的毛细管柱理论塔板高度H将更大;因此,厚液膜宽口径的色谱柱必然柱效率比较差。
可能很多朋友对此表示疑问,觉得与实际工作经验相反。但这是确确实实的结论,所有色谱厂家都会告诉你:需要更好的分离度时,要采用小口径薄液膜的柱子。用0.53mm 110m长的PONA色谱柱做模拟PONA分析,需要1小时以上;同样用0.1mm 10m长的色谱柱就能够轻松完成,0.1mm色谱柱已经被广泛应用在快速色谱和便携色谱。也就是说,在0.1mm的色谱柱上,10m长度达到了0.53mm色谱柱110m的柱效。

这里提出这个思考的目的,在于提醒大家注意柱外展宽因素对理论塔板数测定造成的影响。第二张谱图是在色谱柱超载情况下的分析结果。要让毛细管柱发挥其应有的色谱柱效率,必须提供足够小的进样量,不能发生超载。当色谱柱发生超载的时候,小口径色谱柱不但不能表现出应有的高柱效,而是经常表现出不应有的低效率。

在0.1mm色谱柱分析PONA时,采用了0.1ml的定量环,并且在500倍分流比下分析。这远远不同于0.53mm柱0.25ml定量环50倍分流比。如果用同样的进样量,0.1mm的色谱柱不可能有同样的分离效果。

最后的提醒:已经不超载的宽口径厚液膜色谱柱,无论如何减小进样量,都是不可能做到小口径色谱柱的柱效率的。宽口径厚液膜色谱柱只能在大进样量下,才能充分体现它的价值。当然,小口径色谱柱要展示自己的高柱效,也必须有足够灵敏的检测器来支撑。
wzy1736939
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isapphire
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老师的意思是不是 因为薄液膜的0号塔板高度较小,在相同上样量的情况下 厚液膜的毛细管未超载的情况下 薄液膜已经超载 从而造成了分离度下降??
苏幕遮
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