发布时间:2019-10-10 17:42 原文链接: HPLC的流速通常是1.0ml/min,你知道原因吗?

经常做HPLC的朋友一定都知道,流动相的流速都在0.8-1.2ml/min之间,那我们在优化方法时能不能调整流速呢?答案是不能的。今天我们就从原理上分析一下流速与色谱柱柱效的关系。

 

1956年荷兰学者范第姆特吸收塔板理论中的一些概念,建立了色谱过程的动力学理论即速率理论。该公式表述如下:

H=A+B/u+Cu

式中A、B、C为常数:A项称为涡流扩散项,B/u项称为分子扩散项,Cu项称为传质项;u为流体线速率,即一定时间里流体在色谱柱中的流动距离,单位为cm/s。由式中关系可见,当u一定时,只有当A、B、C较小时,H才能有较小值,才能获得较高的柱效能;反之,色谱峰扩张,柱效能较低,所以A、B、C为影响峰扩张的三项因素。

 

涡流扩散项A:

在填充色谱柱中,流体碰到填充物颗粒时,不断改变方向,使试样组分在流体中形成紊乱的类似涡流的流动。从而导致同一组分分子所通行路途的长短不同,因此它们在柱中停留的时间也不相同,它们是分别在一个时间间隔内到达柱尾,故因扩散而引起色谱峰的扩张。

 

A=2λdp 

式中,λ为填充不规则因子,dp为颗粒的平均直径。由上式可见,A与流体性质、线速度和组分无关。装柱时应尽量填充均匀,并且使用适当大小的的粒度和颗粒均匀的载体,这是提高柱效能的有效途径。

 

分子扩散项B/u:

由于组分在色谱柱中的分布存在浓度梯度,浓的部分有向两侧较稀的区域扩散的倾向,因此运动着的分子形成纵向扩散。分子扩散项与流体的线速(u)呈反比,流体流速越小,组分在流体中停留时间越长,分子扩散越严重

B=2γD

式中γ称为弯曲因子,是因柱内填充物而引起的气体扩散路径弯曲的因数,Dg为组分在流体中的扩散系数。Dg流体相对分子质量的平方根呈反比,对于选定的流体,则相对分子质量较大的组分会有较小的分子扩散。Dg随柱温的升高而加大,随柱压的增大而减小。弯曲因子是与填充物有关的因素,在填充柱内,由于填充物的阻碍,不能自由扩散,使扩散路径弯曲,扩散程度降低,故γ<1可见在色谱操作时,应选用相对分子质量大的流体、较高的流体流速、较低的柱温,这样才能减小B/u的值,提高柱效率。

 

传质阻抗项Cu:

在柱中,试样被流体带入色谱柱后,组分在液两相中分配而达平衡,由于流体流动,破坏了平衡,当纯净流体或含有组分的流体(浓度低于平均浓度)来到后,则固定液中组分的部分分子又回到液界面,并逸出而被流体带走,这种溶解、扩散、平衡及转移的过程称为传质过程。传质阻力项(Cu)中的C为传质阻力系数,该系数实际上为固相传质阻力系数(Cg)和液相传质阻力系数(CL)之和,即C=Cg+C