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操作条件对色谱柱分离效率的影响

时间:2023-03-13      阅读:856

色谱柱分离效率的好坏,操作条件的影响是较突出的。所谓操作条件指的是色谱柱的工作温度、载气压力、载气流速、载气性质等。同一个样品,如果操作条件不同或改变,分析的结果差别是比较大的。因此,选择合适的操作条件并保持它们的稳定是一件相当重要的事情。

① 色谱柱工作温度的影响   色谱柱的工作温度的范围很大,从几十度到上或更高,怎样选择就是一个问题。若用较低的温度对低沸点组分分离有利,但对高沸点组分的分离由于温度低,挥发度小,不易被冲洗出来,结果是峰拖尾很长。若用较高的温度,对高沸点的组分分离有利,而低沸点的组分流出快,保留时间相近,就出现峰重叠的现象,更为甚者分离不开。所以工作温度的选择是非常重要的。工作温度的选定原则是选取各组分沸点的平均值或中间值,也可采用程序升温的办法,即逐渐升温或分段升温。

② 载气压力的影响    色谱柱流动相的移动来自载气的压力,柱子出口和入口存在压力差。沿着管壁有一个压力梯度,由于压力梯度的存在,在管柱的各截面处载气所占有的体积也就不同,即流体体积流量在柱各横截面处互不相等,因此个点的流速也不相等。若柱管压力降大的话就不可能得到一个适应柱管各点的最佳截气流速。因此,使用粗颗粒担体或短柱管都可使柱管压差减小,使压力梯度对分离不起明显的影响。

③ 载气流速的影响   组分被载气携带在柱中流动的过程中,一方面,由于分子本身的扩散作用使谱峰变宽;另一方面,由于分子在气液两相中不能瞬间平衡,分子在液相中扩散需要时间,有些分子还来不及进入到液相就被载气带走,发生超前现象。而有些分子在液相中来不及出来,发生滞后现象。这一前一后就使谱峰变宽。提高载气流速,一方面,可以减小分子扩散作用,提高柱效;另一方面,将家具气液传递过程的不平衡,引起峰变宽,使柱效降低。由于载气流速的变化,会引起上述两个相矛盾的因素而影响柱效率。因此,这就存在寻求一个最佳流速以保障柱效率达到最好状况。最佳流速从式可以得到,在实际中载气流速比最佳流速稍微高一点就可以了。

④ 载气性质的影响   在工业色谱仪中,取的样品量都是很少的。样品由载气携带进入色谱柱到检测器,对载气的要求是它只起携带样品的作用而不能与样品、固定液发生化学作用,且不能被固定液吸收或溶解。样品分子在载气中扩散的大小与载气的分子量有关,即样品的扩散系数与载气的分子量的平方成反比关系。载气的分子量越小,样品分子的扩散就越容易。载气的分子量越大,样品分子的扩散就越难。怎样来选择载气呢?当流速低的时候,分子扩散增大,影响显著,这种情况采用分子量大的载气,如N2Ar等。当流速大时,分子扩散不显著,这时采用分子量小的载气,如H2He等。

⑤ 进样量与进样时间的影响  工作人员在进样时,操作要迅速,即在很快的时间内把样品注入色谱柱。进样的时间越短,柱的效率越高。进样量的问题应这样来考虑。前面讨论过,为了提高柱效要尽量吧固定液膜的厚度做薄,这样,进样量就应该少才好。但另一方面为了保证有足够的输出值,进样量则大一些好。在保障柱的分离效率的前提下,进样量可以适当大些。

⑥ 载气中的水分、氧、微量有机物的影响  载气中的水分量不能高,水含量高使吸附柱的分子筛很快失效。对气液柱亲水性固定液保留指数将增大,疏水性固定液保留指数将降低。载气中氧将使活性炭和高分子多孔微球讲解,对聚酯和聚乙二醇许多固定液将发生慢性氧化,使柱性能逐渐变坏。

载气中存有有机物中将使分子无法进行。因此,必须净化载气,使它的纯度达到99.99%


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