仪器分析课堂笔记：如何阅读色谱流出曲线？

更新：10 APR 2016

参考教材：《仪器分析》南京大学版

典型色谱流出曲线

一、基本参数

1.基线

图中\(OO’\)线，应为水平直线。

在本文中横坐标视为时间，纵坐标视为检测浓度信号。

2.死时间\(t_o\)

不被固定相吸附或溶解的组分，多为初始气体如空气。

3.保留时间\(t_R\)

组分从进样开始到色谱峰顶所对应的时间。

4.调整保留时间\(t’_R\)

待测组分（“滞留组分”）比非滞留组分停留多出的时间。\(t’_R=t_R-t_o\)

5.峰高\(h\)

色谱峰顶到基线的垂直距离。

6.标准偏差\(\sigma\)

正态分布曲线两侧拐点之间距离的一半，即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。反映谱带展宽的程度。

7.半峰宽\(W_{1/2}\)

色谱峰高一半处的宽度。\(W_{1/2}=2\sigma\sqrt{2\ln 2}\)

8.峰底宽\(W_b\)

从色谱流出曲线两侧拐点所作的切线与基线交点之间的距离。\(W_b=4\sigma\)

9.描述曲线

\(c=\dfrac{m}{F\sigma\sqrt{2\pi}}exp\left[-\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{t-t_R}{\sigma}\right)^2\right]\)

m：组分质量

F：流动相的体积速度

 

二、塔板理论

1.保留体积/保留值

组分的保留体积即组分保留时间内流过的流动相体积。定义式\(V_R=t_R\times F_c\)

注意流速增大保留时间随即减小，保留体积不变。

相应有死体积\(V_m\)和调整保留时间\(V’_R\)。也与流速无关。

保留值可以由保留时间、保留体积或相对保留值（见后）表示。

2.线速度

组分的线速度\(r=\dfrac{L}{t_R}\)

流动相的线速度\(u=\dfrac{L}{t_o}\)

\(L\)为柱长。

3.基本保留方程

保留时间取决于柱长、流动相速度、分配系数与两相体积。

\(t_R=t_o(1+k’)=\dfrac{L}{u}\left(1+K\dfrac{V_s}{V_m}\right)\)

由于\(t_R\)等可以事先确定或由图得到，由此也可以确定分配比\(k’\)。

\(k’=\dfrac{t_R-t_o}{t_o}=\dfrac{t’_R}{t_o}\)

两组分的相对保留值\(\alpha_{2,1}=\dfrac{k’_{(2)}}{k’_{(1)}}\) 用来讨论固定相对组分的分离能力。主要取决于固定相性质，其次是色谱柱温度。值越大选择性越高，等于1时两组分重叠。

4.理论塔板数

用来评价一根柱子的柱效。

由半峰宽：\(n=5.54\left(\dfrac{t_R}{W_{1/2}}\right)^2\)

由峰底宽：\(n=16\left(\dfrac{t_R}{W_b}\right)^2\)

塔板高度：\(H=\dfrac{L}{n}\) 其中色谱柱长为\(L\)。

 

三、分辨率/分离度

1.分离度定义

\(R_s=\dfrac{t_{R(2)}-t_{R(1)}}{\dfrac{1}{2}\left(W_{b(1)}+W_{b(2)}\right)}\)

即 \(分辨率=\dfrac{保留时间差}{峰底宽均值}\)

达到“基线分离”指\(R_s=1.5\)。

2.基本分离方程

分离度由理论塔板数、相对保留值、分配比决定。假定两组分色谱峰底宽相等，有

\(R_s=\dfrac{\sqrt{n_2}}{4}\cdot\dfrac{\alpha-1}{\alpha}\cdot\dfrac{k’_2}{1+k’_2}\)

其中\(n_2\)为组分2对应的理论塔板数，\(\alpha\)为两组分的相对保留值，\(k’_2\)为组分2对应的分配比。

利用分离方程可以从要求的分离度（如达到基线分离）得到需要的塔板数。