主题：【原创】新手入门 - 色谱峰宽的构成1

好了，现在我们已经学习了正常展宽。通过正常展宽，我们知道：
    正常峰宽W正常=W塔板+W进样。
其中：
    W塔板=4σ=4t/√n
    W进样=（V衬管/分流比a）/（V塔板×分配比k）
由于毛细管进行了分流，所以W进样被一定程度抑制，但仍然是毛细管色谱峰宽的主流。如果不分流，那么必然会有更大的峰宽。虽然是主流，但W塔板依然存在，所以随着时间增加W塔板的增加，峰宽也必然出现一定程度的加宽。
因此当我们需要抑制正常峰宽的时候，对于毛细管，应该主要考虑W进样，即减小分流不分流衬管体积、增加分流比、增加膜厚或制作溶剂聚焦，都是非常有效的。
对于填充柱，我们则主要通过增加柱效率n（理论塔板数）、增加载气流速柱箱温度来减小保留时间达到目标。当然，减小进样体积，增加固定液涂渍量也有一定效果。当然，要提高分离度，那么可能需要考虑更多，因为增加流速和柱箱温度，还会带来其他一些问题。
。
但这并不是峰宽的全部。因为：
W峰宽=W正常+W异常
色谱峰的不正常展宽，W异常，包括所有使峰宽变的不正常的因素。即：
W异常=W柱超载+W强吸附+W死体积+W检测器+。。。
这些因素，不但会导致峰展宽，还会带来更多的麻烦-峰形变差，让我们一起来了解一下。

嗯。。。检出限高，就是指检出限更好了，具体数值是变低了。。。我用词的错误

首先我们需要了解的是W柱超载，色谱柱超载导致的峰展宽。
什么是色谱柱超载？
答：样品中某个组分含量太大，导致色谱柱无法容纳，造成该组分色谱峰比低含量下该组分的色谱峰宽度增加10%，这个时候，我们就说该组分在色谱柱上发生了超载。
啊？你把我说糊涂了，为什么组分含量大，就会无法容纳，还会造成峰宽加大？
答：根据塔板理论，组分在气液两相中的分配系数K是一个常数。这个在低浓度的情况下是对的，但在高浓度下，这完全是胡说八道。特别是气固色谱，固体吸附剂只能吸附3层组分分子，3层吸附满了之后，吸附剂表面是无法继续吸附更多组分的。也就是说，如果样品中某个组分含量特别高，色谱柱固定相被该组分所饱和，无法继续按照分配系数进行溶解或者吸附的时候，固定相就只能溶解或者吸附比正常量少的该组份了。那么剩下的该组分会发生什么？当然只能跟着载气往后面的空柱子上跑，并在后面的空柱子上进行溶解或者吸附。那么这时候，该组分的W进样就因此而变大了。当这个变大超过10%（W进样的？错，其实是包括W塔板的W正常增加10%），我们就说色谱柱超载了。
啊，我明白了，所以分析高纯物质，或者溶液态物质，高纯组分和溶剂组分的峰特别宽，原来是这样啊！
答：是的，所以分析高纯丙烯，99.6%的丙烯和0.4%的丙烷，色谱峰都比其他ppm级组分色谱峰更宽，特别是丙烯，有十几个其他色谱峰的宽度。所以溶剂峰大的出奇，也宽的离谱。其实在一个丙烯样品中，大多数组分的k虽然有差异，但不很大，因此看上去峰宽都一样；但实际上k的不同，对峰宽也是有影响的，后出色谱峰k大，峰宽应该小，但刚刚好后出峰有W正常的加宽，所以两者抵消了呢。
啊，懂了。但W柱超载从这个角度看，通常应该属于正常展宽，但你为什么归入W异常了呢？
答：因为在组分超载的时候，往往伴随着深度溶解和深度吸附，造成色谱峰拖尾。所以我们看到的这些超载的高含量组分，拖尾都很明显。当然，我们也可以单独拉出来在W强吸附中进行讨论，但直接放在这里我觉得更好。
。
附：本次内容完全属于个人胡思乱想，在各大色谱书中很难找到，所以欢迎大家拍砖，我希望在后续的讲座中顺手能够为大家解答掉。

关于W强吸附，即色谱系统中，某个部分出现对组分的强吸附现象，导致的该组分色谱峰宽增加。
强吸附是什么？为什么会造成峰宽增加？
答：强吸附，就是对组分的吸附能力非常强。也就是说，组分到这里，会马上吸附上去，但却很难解析下来。根据塔板理论，组分在气液之间能够快速达到平衡。所谓快速，就是几乎不花费时间。但这在很多时候是胡说八道，特别是强吸附发生的情况下。当发生了强吸附，吸附是很快的，但解析就非常慢了，只能一点点的出来，这时候大量的组分已经过去了，后出来的少量组分，只能形成拖尾。强吸附是色谱峰发生拖尾的主要原因之一！
啊，这样啊！那么为什么会发生强吸附？
答：固定相选用不当，例如强极性的柱子上分析强极性的组分（哈哈，我知道了，所以水、醇类等强极性组分的峰都难看！）；
或者系统内出现污染，比如色谱柱头或者衬管石英棉等被样品中高沸点组分污染之后，这些污染物对很多关心组分都会发生强吸附（啊。。。难怪污染了峰型就差的很，必须处理。）；
当然，还包括柱过载，柱过载的时候，吸附剂可能发生少量深度吸附，进入吸附剂深层孔隙，解析很难，气液色谱因固定液中组分浓度高，可能在固定液和担体之间发生组分分配，这个二次分配解析的速度很慢，也是强吸附（啊，原来担体对组分分析是有影响的啊，难怪担体有各种处理方式，什么酸化碱化釉化，还有这么多不同种类供选择，我一直以为担体就是放固定液用，无所谓呢！）；
固定相变质也是一个主要因素，比如三氧化二铝柱，吸收微量水后极性就会增加，当吸收大量水或者经过高温，三氧化二铝的形态就会发生不可逆变化，变得极性强很多，极易发生强吸附，色谱峰型就会发生明显拖尾。
啊啊啊。。。难怪我的混合碳四分析，开始还好好的，怎么过了一段时间所有丁烯都变成直角三角形的样子了，原来是柱子变质了！
答：是的，而且基本可以判定柱子无法变回来了，去换一个新的吧（啊。。。1万多元啊！）。在这个柱子上，不饱和度越高，越容易发生强吸附，含量越高，越容易发生强吸附。但如果柱子好，这些强吸附在较低浓度很难看到呢，但你用坏了。。。那就糟了，多大浓度都很明显。

接触时间太短了，看不懂啊，赶脚很多专业术语还都不知道啥意思啊。还是要谢谢老师。

好文章，欢迎皮皮鱼老师常来发帖。

"由于毛细管进行了分流，所以W进样被一定程度抑制，但仍然是毛细管色谱峰宽的主流。"这句话武断了些吧？
比如同种固定相同膜厚的毛细柱，按这样说法0.53mm 比0.25mm进样宽度小，峰宽要小？

下一个是W死体积，即死体积展宽。
色谱系统中，不可避免的存在一定的死体积。所谓死体积，指载气与之相通，但却不直接流过的体积。就像长江边上的鄱阳湖，与长江相连，但水流的时候是直接从湖边流过，并不到鄱阳湖转一圈。当然，真实的鄱阳湖也有水流流入长江的。。。但死体积不同，没有气体流入主流路的。
色谱中的死体积主要存在于哪里？接头，各种接头处。例如：定量环与六通阀的接头，色谱柱与进样口的接头，色谱柱之间的接头，色谱柱与检测器之间的接头。这些接头处，都是用一个细管插入一个粗管，用卡套进行密封的，因此必然在插入部分形成一个死体积。
这个死体积很可怕，当样品组分流过的时候，因为扩散，组分会扩散进入死体积。当色谱峰到达这里的时候，载气中样品组分浓度很高，所以很快就扩散进入死体积了。然后呢？样品峰过去了，浓度很快下来了，比死体积里面还要低了，死体积里面的组分就开始慢慢的扩散出来，越扩散浓度越低，浓度越低扩散越慢，结果就形成拖尾了。
这个拖尾无可避免，而且与组分浓度密切相关，浓度越大，拖尾看上去就越严重。
问：看上去？为什么是看上去？
答：当然只是看上去。因为其实高低浓度组分，拖尾情况是完全一致的，相当于等比例放大缩小的。但问题在于色谱基线存在噪声，过小的拖尾会被噪声掩盖，结果看上去就没有拖尾了。所以低含量组分的拖尾经常看不到，以为没发生拖尾。而高含量组分的拖尾就看上去很明显。
举一个小例子吧。安捷伦的色谱仪，7890比6890要高级，6890比5890要高级，对吧？错！其实5890色谱仪，在死体积方面，要比6890好一点，6890要比7890好很多。同样的样品，在6890上拖尾就很轻微，但在7890上就很明显了。尤其是7890的定量环接头，死体积大的很。
朋友7890做高纯度丙烯，发现丙烯这个巨大的超载峰，后面发生了严重的拖尾。嗯，这个不稀罕，前面说了超载本身就会拖尾的。但他这个拖尾很奇怪，拖到一半，突然直线下降很多，然后接着拖尾了。这个让人很不理解，为什么会有这个直线下降呢？以前的老色谱，5890，并没有这么严重的拖尾，更没有这个直线下降啊！其实这个严重拖尾，主要原因并不是超载，而是定量环死体积过大。为什么突然下降？因为进样阀回切，把死体积切出主气路了。查看色谱仪时间程序，进样六通阀在进样1分钟后回切。查看色谱图，丙烯峰的拖尾突然降低在丙烯出峰一分钟后出现。放大0.4%的丙烷峰，也能看到这个突降。放大ppm级的杂质峰，几乎看不到拖尾，更看不到下降。原因就在于六通阀回切之后，这个死体积直接被切出去了，里面残存的组分无法扩散进主气路，无法到达检测器了。所以拖尾一下就减轻了，出现几乎垂直的下降。后面为什么接着拖尾？因为还有别的拖尾因素在起作用呢，这些因素并没有被切出去啊，比如超载、色谱柱与分流进样口的连接死体积等。
减小死体积是消除W死体积的关键。死体积越大，组分含量越高，拖尾越严重。遗憾的是，现在的色谱仪，死体积控制的都很差，哪怕是7890，更不要说国产色谱。曾经到一个朋友处解决拖尾问题，最后直接拆了定量环，换上一段连接管，就好多了。我所见的色谱仪，消除死体积最好的，是岛津GC-14B。
好了，这个可以解释很多事情了。
为什么尾吹气很重要？因为可以消除死体积。啊？尾吹气不是保证FID配比的吗？对，但毛细管接TCD也要尾吹气的。而且因此尾吹气流量才不需要很大，只要几毫升每分钟就够了。
为什么现在扩散式TCD找不到了？因为扩散式TCD本身就是热丝放在死体积里面的。
为什么要买那么贵的零死体积接头？因为死体积会拖尾。

其实，流速慢的活体积，也有类似死体积的效果。例如衬管体积过大，而载气流速过慢，就会导致样品无法快速从衬管转移到色谱柱，而在衬管内不断被载气稀释，形成类似死体积的拖尾现象。这种情况主要发生在不分流液体样品的大体积进样下，汽化后的样品在衬管内不断被稀释。所以我们有了瞬间不分流，吹走剩余的样品，可以有效的减小进样宽度之外，还能避免因此产生的拖尾。
。
好了，最后一个要讲的，就是W检测器了。其实检测器一样会造成峰展宽的，而且是拖尾展宽。
检测器有一个不太被人关心的重要性能指标，叫响应时间。书上说：响应时间小于0.5秒，就是好的检测器。但这真的是胡说，哦，至少要求太低了。其实，超过0.1秒，检测器造成的峰展宽和拖尾就可以肉眼观察到。与响应时间短的检测器相比，响应时间长的检测器，色谱峰会低一点，宽一点，而且会有一点点拖尾。其实这个我以前在检测器部分应该谈过的。
不过这个现在真的不重要，因为现在的检测器，哪怕是TCD，响应时间都很短了，几乎完全看不到影响了。当然，国产色谱中特别低端的，还是偶尔能感觉到。
。
好了，这一节讲座就算讲完了。总结一下：
峰宽W=（W塔板+W进样）+（W柱超载+W死体积+W强吸附+W检测器+。。。）
为什么加。。。，因为其实还有一些展宽的因素，比如数字滤波，比如模数转换等等。但这些部分，通常比检测器的影响还要小，而且更难以简单说明白，因此不再赘述了。了解了这些，对我们控制色谱峰宽，提高分离度，减小拖尾，都已经足够了。
。
从2009年开始在这里做讲座，7年了啊。讲过哪些，没讲过哪些，自己都记不清了呢。没关系，我信马由缰，大家也侧眼观花，听一听，想一想，和自己工作经验对比一下，就够了！如果能有所启发，解决一些工作问题，就更完美了。

哦。讲到这里，大家应该知道，那个理论塔板数n，或者叫做柱效率，什么16倍保留时间除以峰宽再平方的公式，该有多么的不准确了。因为这个公式只考虑了W塔板。剩下这么多展宽的因素，甚至是主流的W进样因素，都没考虑进去，却在用来评估毛细管柱的柱效。。。。。。
为什么用半峰宽计算的公式放前面？因为峰高一半处，很多拖尾展宽因素都可以屏蔽了，所以更准，因此放前面。
为什么这么不准确仍然在用？因为没办法，没有别的估算柱效率的办法了。所以只要用下去。