為何要提高柱效?
氣相色譜的范氏方程是在1958年由Golay總結(jié),所以也叫Golay方程。
作為基礎(chǔ)理論的范式方程:色譜儀速率理論方程為:H=A+B/u+Cu
式中:H為理論塔板高度,A為渦流擴(kuò)散項,與色譜柱填料的均勻程度有關(guān),與流動相線速度沒有關(guān)系。B/u為分子縱向擴(kuò)散項,流速越快,擴(kuò)散越小,柱效越高。C為傳質(zhì)阻力項。與分子在固定相填料孔徑中的運動有關(guān),流速越快,擴(kuò)散越大,柱效越低。
根據(jù)色譜儀速率理論方程作LC和GC的H-u圖,LC和GC的H-u圖相似,對應(yīng)某流速都有一個板高小值,這個小值就是柱效高點。LC的板高小值比GC的小一個數(shù)量級以上,說明LC的柱效比GC的高的多。LC的板高小值對應(yīng)的流速比GC的也小一個數(shù)量級,說明對于LC,為了取得良好的柱效,流速不需要很高。
當(dāng)流速較低時,分子縱向擴(kuò)散項起主要作用。當(dāng)流速較高時,傳質(zhì)阻力項起主要作用,隨著流速高,板高越來越大,柱效下降。這三項的綜合影響使流動相存在一個優(yōu)流速,這個流速下能讓柱效達(dá)到優(yōu)。
柱效是色譜柱在分離過程中主要由熱力學(xué)因素(操作參數(shù))所決定的分離效能。通常用理論塔板數(shù)、有效塔板數(shù)、理論塔板高度、有效塔板高度來表示。柱效是衡量色譜柱性能的一項主要指標(biāo),柱效越高,分離能力越強。
提高柱效的解決方法:提高柱溫;減小柱內(nèi)徑;縮短檢測器響應(yīng)時間;減小柱外體積;使用純硅膠;使用高能量氘燈;使用中孔透光氘燈;改變流動相pH ;改變有機(jī)相% ;改變鍵合相 ;改變有機(jī)添加劑 ;改變流動相配比方式 。
例如,液相色譜柱的固定相是硅膠顆粒,填充在不銹鋼的色譜柱中。而氣相色譜柱的固定相是液體涂層,附著于毛細(xì)管內(nèi)壁。然后我們回到公式里來分別分析一下對氣相來說各項系數(shù)的情況:先是A項——渦流擴(kuò)散。因為氣相毛細(xì)管色譜柱沒有填充顆粒,所以就不存在渦流擴(kuò)散,A=0。然后是B項——縱向擴(kuò)散。化合物分子在色譜柱中往前運動時,會隨著時間向兩邊擴(kuò)散,它們的運動速度越慢,在色譜柱中呆的時間越長,這種擴(kuò)散就會越嚴(yán)重。
同樣的色譜柱體積,運動越快,這種擴(kuò)散就越小。