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哪些因素會影響色譜柱的柱效?

更新時間:2020-05-11  點擊次數:18693
        影響色譜柱的柱效的因素:
  1.流擴散。由于色譜柱內填充劑的幾何結構不同,分子在色譜柱中的流速不同而引起的峰展寬。渦流擴散項A=2λdp,dp為填料直徑,λ為填充不規則因子,填充越不均勻λ越大。HPLC常用填料粒度一般為3~10μm,建議3~5μm,粒度分布RSD≤5%。但粒度太小難于填充均勻(λ大),且會使柱壓過高。大而均勻(球形或近球形)的顆粒容易填充規則均勻,λ越小。總的說來,應采用細而均勻的載體,這樣有助于提高柱效。毛細管無填料,A=0。
  2.子擴散。又稱縱向擴散。由于進樣后溶質分子在柱內存在濃度梯度,導致軸向擴散而引起的峰展寬。分子擴散項B/u=2γDm/u。u為流動相線速度,分子在柱內的滯留時間越長(u小),展寬越嚴重。在低流速時,它對峰形的影響較大。Dm為分子在流動相中的擴散系數,由于液相的Dm很小,通常僅為氣相的10-4~10-5,因此在HPLC中,只要流速不太低的話,這一項可以忽略不計。γ是考慮到填料的存在使溶質分子不能自由地軸向擴散,而引入的柱參數,用以對Dm進行校正。γ一般在0.6~0.7左右,毛細管柱的γ=1。
  3.質阻抗。由于溶質分子在流動相、靜態流動相和固定相中的傳質過程而導致的峰展寬。溶質分子在流動相和固定相中的擴散、分配、轉移的過程并不是瞬間達到平衡,實際傳質速度是有限的,這一時間上的滯后使色譜柱總是在非平衡狀態下工作,從而產生峰展寬。液相色譜的傳質阻抗項Cu又分為三項。
 ?、?流動相傳質阻抗Hm=Cmd2pu/Dm,Cm為常數。這是由于在一個流路中流路中心和邊緣的流速不等所致??拷畛漕w粒的流動相流速較慢,而中心較快,處于中心的分子還未來得及與固定相達到分配平衡就隨流動相前移,因而產生峰展寬。
 ?、?靜態流動相傳質阻抗Hsm=Csmd2pu/Dm,Csm為常數。這是由于溶質分子進入處于固定相孔穴內的靜止流動相中,晚回到流路中而引起峰展寬。Hsm對峰展寬的影響在整個傳質過程中起著主要作用。固定相的顆粒越小,微孔孔徑越大,傳質阻力就越小,傳質速率越高。所以改進固定相結構,減小靜態流動相傳質阻力,是提高液相色譜柱效的關鍵。
  Hm和Hsm都與固定相的粒徑平方d2p 成正比,與擴散系數Dm成反比。因此應采用低粒度固定相和低粘度流動相。高柱溫可以增大Dm,但用有機溶劑作流動相時,易產生氣泡,因此一般采用室溫。
 ?、?固定相傳質阻抗Hs=Csd2fu/Ds(液液分配色譜),Cs為常數,df為固定液的液膜厚度,Ds為分子在固定液中的擴散系數。在分配色譜中Hs與df的平方成正比,在吸附色譜中Hs與吸附和解吸速度成反比。因此只有在厚涂層固定液、深孔離子交換樹脂或解吸速度慢的吸附色譜中,Hs才有明顯影響。采用單分子層的化學鍵合固定相時Hs可以忽略。
  從速率方程式可以看出,要獲得高效能的色譜分析,一般可采用以下措施:①進樣時間要短。②填料粒度要小。③改善傳質過程。過高的吸附作用力可導致嚴重的峰展寬和拖尾,甚至不可逆吸附。④適當的流速。以H對u作圖,則有一較佳線速度uopt,在此線速度時,H較小。一般在液相色譜中,uopt很小(大約0.03~ 0.1mm/s),在這樣的線速度下分析樣品需要很長時間,一般來說都選在1mm/s的條件下操作。⑤較小的檢測器死體積。
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