測得色譜柱的h-u曲線的作用簡述

比較氣相色譜與液相色譜的H-u曲線，氣相色譜與液相色譜的H－u曲線有哪些不同，是什么原因造成的？

液相色譜儀的系統(tǒng)由儲液器、泵、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測器、記錄儀等幾部分組成。

氣相色譜和液相色譜得到的H-u曲線，形狀迥然不同，流動相的流速對柱效的影響也不一樣，在氣相色譜的H-u曲線上，塔板高度H隨u變化呈雙曲線.曲線有一蕞低點，這時柱效蕞高，板高蕞小，流速蕞佳。

而液相色譜H-u曲線，未出現(xiàn)流速降低板高增加的現(xiàn)象，由于蕞佳流速趨近于零，一般觀察不到蕞低板高相對應(yīng)的蕞佳流速。

在正常的情況下，流速降低，板高H總是降低的，這與氣相色譜明顯不同。

在氣相色譜中流動相流速增大，柱效呈直線降低，而在液相色譜中，流動相流速增大，柱效平緩降低。

其主要原因是液相色譜的流動相為液體，液相的擴(kuò)散系數(shù)Dm很小，通常僅為氣相擴(kuò)散系數(shù)的104~105分之一，所以分子擴(kuò)散項在低u時也不起多大作用、因此液相色譜H-u曲線未能出現(xiàn)流速降低，板高增加現(xiàn)象。

到高速時，雖然柱內(nèi)線速提高，但固定相和流動相的傳質(zhì)都能很快進(jìn)行，故H-u曲線上升緩慢。

氣相色譜中測得色譜柱的h-u曲線的作用

測得色譜柱的h-u曲線可以得到蕞佳載氣流速U_opt，蕞小塔板高度H_min，及相應(yīng)的氣相色譜柱理論塔板數(shù)。

測試原理

色譜柱的理論塔板數(shù)與很多實驗參數(shù)有關(guān)，范第姆特（Van Deemter）在對色譜過程動力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，提出速率理論方程：

H ＝ A + B/u + Cu

式中H為理論塔板高度，A為渦流擴(kuò)散項，B/u為分子擴(kuò)散項，Cu為傳質(zhì)阻力項，u為載氣線速度（單位為cm/s），其中A,B,C均為常數(shù)，分別與固定相的平均粒度，載氣的相對分子量，組分在氣、液相中的擴(kuò)散系數(shù)以及固定液液膜厚度等因素有關(guān)。

對已填充好的色譜柱來說，A,B,C常數(shù)均已固定。

圖B26-1  為H－u曲線，曲線上H_min對應(yīng)最佳線速度U_opt，根據(jù)柱長L與塔板高度H的關(guān)系，理論塔板數(shù)n＝L/H,在給定條件下，若在最佳流速下進(jìn)行操作，可獲得最高柱效。在曲線的最低點，塔板高度H最小（H最小）。

在一系列不同載氣流速下，測得相應(yīng)的H,并由u=L/t_M求得載氣的平均線速度，以H為縱坐標(biāo)，u為橫坐標(biāo)，繪制H－u關(guān)系曲線，為獲得最佳柱效提供依據(jù)。

但在實際操作中，為縮短分析時間，往往可以在不影響組分分離的情況下，采用比最佳流速稍大的流速即實用最佳流速來進(jìn)行色譜分析。

液相色譜中測得色譜柱的h-u曲線的作用

式中d_f為固定液涂層厚度，D_s為組分在固定液中的擴(kuò)散系數(shù)，C_s為常數(shù)。由式可見，較薄的固定液涂層時，H_s較小。

（2）移動流動相的傳質(zhì)阻力項。它是由于同一流路中靠近固定相表面處流速較慢而流路中心流速較快而造成的，其表達(dá)式為

式中d_p為填充物平均顆粒直徑，D_m為組分在流動相中的擴(kuò)散系數(shù)，C_m為常數(shù)。顯然填料顆粒越小，即流路越窄，H_m就越小。

（3）滯留流動相的傳質(zhì)阻力項。固定相的多孔性，使一部分流動相滯留在固定相微孔內(nèi)。流動相中的試樣分子要與固定相進(jìn)行傳質(zhì)，必須先擴(kuò)散到滯留區(qū)。孔有深度，且擴(kuò)散路徑不同就造成了譜帶擴(kuò)張，其表達(dá)式為

同理，要想提高液相色譜法的柱效，必須用小而均勻的固定相顆粒填充均勻，以減小渦流擴(kuò)散和流動相傳質(zhì)阻力。改進(jìn)固定相的結(jié)構(gòu)，對于減小滯留流動相傳質(zhì)阻力以及固定相傳質(zhì)阻力至關(guān)重要。

此外，選用低粘度的流動相（如甲醇、乙腈等），也有利于減小傳質(zhì)阻力，提高柱效。