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高效液相色谱仪分析中引起色谱峰展宽的因素

2020-03-19

高效液相色谱仪分析中引起色谱峰展宽的因素有涡流扩散、分子扩散、传质阻力和柱外效应等。

 

液相色谱仪

 

一、涡流扩散:

当样品注入全多孔微粒固定相填充柱后,在液体流动相驱动下,样品分子不可能沿直线运动,而是不断改变方向,形成紊乱似涡流的曲线运动。由于样品分子在不同流路中受到的阻力不同,而在色谱柱中的运行速度有快有慢,加上运行路径的长短不一致,使其到达柱出口的时间不同,因此引起色谱峰展宽。

对于空心毛细管柱,涡流扩散项A=0。

 

二、分子扩散:

纵向分子扩散是由于浓度梯度引起的。当样品被注入色谱柱时,呈“塞子”状分布。随着流动相的推进,“塞子”因浓度梯度而向前后自发地扩散,使色谱峰展宽。

组分分子在液体中的扩散系数DL≈105cm2/s,组分分子在气体中的扩散系数Dg≈101cm2/s,DL<<Dg。当采用液体作流动相时,分子扩散项系数B≈0。

 

液相色谱仪

 

三、传质阻力:

传质阻力包括移动流动相传质阻力、滞留流动相传质阻力和固定相传质阻,因传质阻力的存在,使分配不能瞬间达至平衡,因此产生色谱峰展宽。

1、移动流动相传质阻力:

在固定相颗粒间移动的流动相对处于不同层流的流动相分子具有不同的流速,溶质分子在紧挨固定相颗粒边缘的流动相层流中的移动速度比在中心层流中的移动速度慢,因而引起色谱峰展宽。同时,有些溶质分子也会从移动快的层流向移动慢的层流扩散(径向扩散),使不同层流中溶质分子的移动速度趋于一致而减少色谱峰展宽。

2、滞留流动相传质阻力:

色谱柱中填充的全多孔微粒固定相颗粒内部的孔洞中充满了滞留流动相,溶质分子在滞留流动相中的扩散会产生传质阻力。对仅扩散到孔洞中滞留流动相表层的溶质分子仅需移动很短的距离,就能很快地返回到固定相颗粒间流动的主流路。而扩散到孔洞中滞留流动相较深处的溶质分子,会消耗更多的时间停留在孔洞中,当其返回到主流路时会引起色谱峰展宽。

3、固定相传质阻力:

溶质分子由两相界面到固定相内部进行分配又返回两相界面的过程中受到的阻力。

固定相的微孔小且深时,扩散不易进行,传质速率慢,对色谱峰展宽影响较大。减小固定相的颗粒粒度和增大孔径是提高柱效的主要手段。

 

四、柱外效应:

1、柱前峰展宽:由进样器和进样器到色谱柱的连接管的死体积引起的色谱峰展宽。柱头直接进样,色谱峰的不对称性和柱效明显改善。

2、柱后峰展宽:由柱后连接管和检测器的死体积引起的色谱峰展宽。

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