氣相色譜法-理論　課件

氣相色譜法理論根底塔板理論速率理論一、塔板理論塔板理論認(rèn)為，一根柱子可以分為n段，在每段內(nèi)組分在兩相間很快到達(dá)平衡，把每一段稱為一塊理論塔板。色譜柱塔板高度用H表示，K小的先出柱，K有微小差異組分仍可獲較好別離?！惨弧乘謇碚撍膫€(gè)根本假設(shè)〔二〕理論板數(shù)和理論塔板高度的計(jì)算假想：〔一〕塔板理論的四個(gè)根本假設(shè)1．在柱內(nèi)一小段高度內(nèi)組分分配瞬間達(dá)平衡〔H→理論塔板高度〕2．載氣非連續(xù)而是間歇式〔脈動(dòng)式〕進(jìn)入色譜柱，每次進(jìn)氣一個(gè)塔板體積3．樣品和載氣均加在第0號(hào)塔板上，且忽略樣品沿柱方向的縱向擴(kuò)散4．分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)〔二〕理論板數(shù)和理論塔板高度的計(jì)算理論塔板高度H——為使組分在柱內(nèi)兩相間到達(dá)一次分配平衡所需要的柱長理論塔板數(shù)n——組分流過色譜柱時(shí)，在兩相間進(jìn)行平衡分配的總次數(shù)續(xù)前續(xù)前小結(jié)1．塔板理論的奉獻(xiàn)：從熱力學(xué)角度解釋了色譜流出曲線的形狀和濃度極大點(diǎn)的位置說明了保存值與K的關(guān)系提出了評(píng)價(jià)柱效上下的n和H的計(jì)算式在比較相似柱的柱效時(shí)有用須在給定條件，指定組分測(cè)定時(shí)才有意義2．

練習(xí)例1：在柱長為2m的5%的色譜柱、柱溫為1000C，測(cè)定苯的保存時(shí)間為，半峰寬為，求理論塔板數(shù)和塔板高度。解：例2：設(shè)有一對(duì)物質(zhì)，其r2,1=α=1.15,要求在Heff的某填充柱上得到完全別離，試計(jì)算至少需要多長的色譜柱？解：要實(shí)現(xiàn)完全別離，R≈1.5,故所需有效理論塔板數(shù)為： 使用普通色譜柱，有效塔板高度為0.1cm,故所需柱長應(yīng)為：二、速率理論

〔一〕塔板理論優(yōu)缺點(diǎn)〔二〕VanDeemteer方程式〔一〕塔板理論優(yōu)缺點(diǎn)成功處：解釋了色譜流出曲線的形狀和濃度極大值對(duì)應(yīng)的tR說明了保存值與K的關(guān)系評(píng)價(jià)柱效〔n，σ〕存在問題:1〕做出了四個(gè)與實(shí)際不相符的假設(shè)忽略了組分在兩相中傳質(zhì)和擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)過程2〕只定性給出塔板高度的概念，卻無法解釋板高的影響因素3〕排除了一個(gè)重要參數(shù)——流動(dòng)相的線速度u，因而無法解釋柱效與流速關(guān)系更無法提出降低板高的途徑速率理論認(rèn)為，單個(gè)組分粒子在色譜柱內(nèi)固定相和流動(dòng)相間要發(fā)生千萬次轉(zhuǎn)移，加上分子擴(kuò)散和運(yùn)動(dòng)途徑等因素，它在柱內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是高度不規(guī)那么的，是隨機(jī)的，在柱中隨流動(dòng)相前進(jìn)的速度是不均一的。二、速率理論

〔二〕VanDeemter方程式吸收了塔板理論的有效成果——H，并從動(dòng)力學(xué)角度較好地解釋了影響柱效的因素渦流擴(kuò)散項(xiàng)縱向擴(kuò)散項(xiàng)傳質(zhì)阻力項(xiàng)流速與柱效的關(guān)系1.渦流擴(kuò)散項(xiàng)A〔鏈接〕產(chǎn)生原因：載氣攜樣品進(jìn)柱，遇到來自固定相顆粒的阻力→路徑不同→渦流擴(kuò)散影響因素：固體顆粒越小，填充越實(shí)，A項(xiàng)越小討論：

注：填充柱——60~100目空心毛細(xì)管柱〔〕，A=0，n理較高圖示2.縱向擴(kuò)散項(xiàng)〔分子擴(kuò)散項(xiàng)〕：B/u產(chǎn)生原因：組分在固定相中被流動(dòng)相推動(dòng)向前、展開→兩邊濃度差影響因素：討論：

續(xù)前注：為降低縱向擴(kuò)散，宜選用分子量較大的載氣、控制較高線速度和較低的柱溫選擇載氣原那么：兼顧分析時(shí)間和減小縱向擴(kuò)散u較小時(shí)，選M較大的N2氣〔粘度大〕u較大時(shí)，選M較小的H2氣，He氣〔粘度小〕3.傳質(zhì)阻力項(xiàng)：C·u產(chǎn)生原因：樣品在氣液兩相分配，樣品未及溶解就被帶走，從而造成峰擴(kuò)張影響因素：續(xù)前討論：注：固定液應(yīng)完全覆蓋載體外表，不可以太薄，否那么柱子壽命短，k太??；T不可以超過固定液最正確使用溫度小結(jié)：范氏方程說明了在色譜別離條件的選擇中，填充均勻程度、填充物的粒度、流動(dòng)相的種類及流速、固定相的液膜厚度等對(duì)柱效和峰展寬的影響例3：在一根2m長的色譜柱上,分析一個(gè)混合物,得到以下數(shù)據(jù):苯、甲苯及乙苯的保存時(shí)間分別為1’20〞,2’2〞及3’1〞；半峰寬為6.33〞,8.73〞,12.3〞，求色譜柱對(duì)每種組分的理論塔板數(shù)及塔板高度。例4.解：〔1〕從圖中可以看出，tR2=17min,Y2=1min,所以；n=16(tR2/Y2)2=16×172=4624(2)t’R1=tR1-tM=14-1=13mint〞R2=tR2–tM=17-1=