淺談色譜柱中隱藏的秘密

根據(jù)方程式　：H＝A＋B/u＋C uH為塔板高度(cernterm)，A、B及C為三個(gè)常數(shù)，其單位分別為cm、cm /s及s。u為載氣的線速度(cm/s)。u≈L/t , L為柱長(zhǎng)(cm), t 為死時(shí)間(s)。VanDeernter方程式說(shuō)明：在u一定時(shí)，A、B及C三個(gè)常數(shù)越小，峰越銳，柱效越高。反之，則峰擴(kuò)張，柱效低。用VanDeemter方程式可以解釋塔板高度—流速曲線。在低流速時(shí)(0——u 之間) u越小，B/u項(xiàng)越大，C u項(xiàng)越小。此時(shí)，Cu項(xiàng)可以忽略，B/u項(xiàng)起主導(dǎo)作用，u增加則H降低，柱效增高。在高流速時(shí)(u＞u )，u越大，C u越大，B/u越小。這時(shí)C u項(xiàng)起主導(dǎo)作用，u增加，H增加，柱效降低。

u在0.1 cm/s左右時(shí)，H有zui小值，即zui大的柱效。
2：*線速度下的zui小理論踏板高度及zui高柱效

式中：H——理論踏板高度。——填料粒徑。

式中：N——柱效。L——柱長(zhǎng)。

推導(dǎo)出公式：式中N——理論塔板數(shù)。L——柱長(zhǎng)um。——填料粒徑um

例如：150mm*3.9mm  4um 色譜柱的*柱效=150000/2.48*4=15120（理論塔板數(shù)）

1米長(zhǎng)粒徑為3um色譜柱， 1米柱長(zhǎng)的柱效=1000000/2.48*3=134408.6（理論踏板數(shù)）

液相色譜柱理論塔板數(shù)歸納：

3：*線速度下的*流速

對(duì)于不同粒徑的色譜柱，特別是大粒徑色譜柱（粒徑大于3um）線速度u=0.1cm/s時(shí)，對(duì)應(yīng)的流動(dòng)相的流速F為*流速。

根據(jù)公式式中：

線速度u：cm/s，流速F：ml/min，色譜柱柱徑D：mm。色譜柱柱徑D=4.6 mm的柱子，當(dāng)線速度u=0.1 cm/s時(shí)，*流速F=1ml/min色譜柱柱徑D=4.0mm的柱子。當(dāng)線速度u=0.1cm/s時(shí)。*流速F≈0.8ml/ming

4：在線速度相同的情況下，管徑越大需要的流速越大，消耗溶劑越多。

使用小管徑色譜柱可以節(jié)約溶劑。

由公式得消耗溶劑只差

例如：當(dāng)線速度u=0.1cm/s時(shí)，使用管徑D=2.1mm.的色譜柱比使用D=4.6mm的色譜柱，節(jié)約溶劑79%。

所以，方法優(yōu)化時(shí)使用小管徑色譜柱既有利于節(jié)約溶劑和減小載樣量。

5：線速度相同，分析時(shí)間與柱長(zhǎng)成正比

式中：u——線速度，L——柱長(zhǎng)，t——分析時(shí)間，

A：線速度U相同【流速F相同，管徑D相同】，柱效N不同【柱長(zhǎng)L不同，粒徑d不同】，洗脫液，柱溫，進(jìn)樣量相同結(jié)論：分析時(shí)間t不同，分離度R不同，分析時(shí)間t與柱長(zhǎng)L成正比。

B：線速度U相同【流速F不同，管徑D不同】，柱效N相同【柱長(zhǎng)L相同，粒徑d相同】，洗脫液，柱溫相同。結(jié)論：分析時(shí)間t相同，分離度R相同，進(jìn)樣量與柱容量成正比。

C：柱容量公式式中：r——柱半徑cm，L——柱長(zhǎng)cm，60%——柱空穴率。

6：色譜柱如何比較柱效

式中：N——柱效，L——色譜柱長(zhǎng)，——粒徑對(duì)于同種填料不同管徑的色譜柱，柱效N與柱長(zhǎng)L成正比，與粒徑成反比，柱長(zhǎng)L與粒徑之比相同的色譜柱柱效N相同，在方法優(yōu)化的時(shí)候小粒徑短柱和比值相同的大粒徑長(zhǎng)柱有著同樣的柱效。7：色譜柱柱前壓

如果填料顆粒大小減半，則理論塔板數(shù)加倍（假設(shè)柱長(zhǎng)不變）。如果填料顆粒大小減半，則柱壓增加為原來(lái)的四倍。 如果柱長(zhǎng)加倍，則理論塔板數(shù)加倍。如果柱長(zhǎng)加倍，則分析時(shí)間加倍。隨著柱長(zhǎng)增加，柱壓也線性地增加。減小粒徑和柱徑，減小擴(kuò)散增加柱效，同時(shí)減小流速和柱長(zhǎng)，降低柱壓，以便于適應(yīng)色譜系統(tǒng)，由于色譜柱管徑的縮小，粒徑的減小也會(huì)對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)不利的影響，在分析允許的條件下，升高柱溫，降低流動(dòng)相的粘度，以緩解系統(tǒng)壓力,提高流動(dòng)相的流量，縮短分析時(shí)間。

8：柱壓與柱效的關(guān)系

由公式一：柱壓公式

公式 二：zui高柱效公式

公式三：*線速度公式

可以導(dǎo)出柱壓與柱效的公式式中：：柱壓。：?jiǎn)挝晦D(zhuǎn)換系數(shù)。η：流動(dòng)相粘度。u：*線速度。N：色譜柱柱效。：色譜柱填料粒徑。由上述公式可以看出：在*線速度下，色譜柱的壓力與流動(dòng)相的粘度成正比，與柱效成正比，與色譜柱的粒徑成反比。

總結(jié)：上述無(wú)論是*流速，zui高柱效還是*溶劑消耗以及*分析時(shí)間（分離度）都是在*線速度的基礎(chǔ)上的，包括柱壓與柱效以及與粒徑之間的關(guān)系也是在*線速度（zui高柱效）的情況下定義的，離開(kāi)了*線速度將毫無(wú)意義。