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实验室分析方法--高效液相色谱理论-塔板理论

2022.1.27

①塔板理论介绍:塔板理论是 Martin 和 Synger 首先提出的色谱热力学平衡理论。它把色谱柱看作分馏塔,把组分在色谱柱内的分离过程看成在分馏塔中的分馏过程,即组分在塔板间隔内的分配平衡过程。这个理论假设:色谱柱内存在许多塔板,组分在塔板间隔(即塔板高度)内完全服从分配定律,并很快达到分配平衡;样品加在第0号塔板上,样品沿色谱柱轴方向的扩散可以忽略;流动相在色谱柱内间歇式流动,每次进入一个塔板体积;在所有塔板上分配系数相等,与组分的量无关;虽然以上假设与实际色谱过程不符,如色谱过程是一个动态过程,很难达到分配平衡;组分沿色谱柱轴方向的扩散是不可避免的。但是塔板理论导出了色谱流出曲线方程,成功地解释了流出曲线的形状、浓度极大点的位置,能够评价色谱柱的柱效。


理论塔板高度就是指被测组分在两相间达到分配平衡时的塔板高度间隔,以 n 表示。这个理论还假设:在色谱柱中,各段塔板高度间隔都是一样的,如果色谱柱的高度为 L,则一根色谱柱的塔板数目应为:n=L/H。式中的 n 被称为理论塔板数,塔板数的多少是分馏塔分离效率高低的标志,对色谱柱而言,塔板数越多,柱效越高。


②色谱流出曲线方程及定量参数(峰高 h 和峰面积 A):根据塔板理论,流出曲线可用下述正态分布方程来描述:C=e。


由色谱流出曲线方程可知:当 t=t时,浓度 C 有极大值,Cmax就是色谱峰的峰高。当实验条件一定时(即σ一定),峰高 h 与组分的量 C0(进样量)成正比,所以正常峰的峰高可用于定量分析;当进样量一定时,σ越小(柱效越高),峰高越高,因此,提高柱效可以提高 HPLC 分析的灵敏度。


由流出曲线方程对 V(0~∞)求积分,即得出色谱峰面积 A=2.507σCmax=C0。可见 A 相当于组分进样量 C0,因此是常用的定量参数。把 Cmax=h 和 Wh/2=2.355σ代入上式,即得 A=1.064Wh/2h,此为正常峰的峰面积计算公式。


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