色谱分离条件的选择

一、分离度

两个组分怎样才算达到分离？首先是两组分的色谱峰之间的距离必须相差足够大，若两峰间仅有一定距离，而每一个峰却很宽，致使彼此重叠，则两组分仍无法分离；第二是峰必须窄。只有同时满足这两个条件时，两组分才能分离。

图2-4 色谱分离的两种情况

为判断相邻两组分在色谱柱中的分离情况，可用分离度R作为色谱柱的分离效能指标。其定义为相邻两组分色谱峰保留值之差与两个组分色谱峰峰底宽度总和之半的比值：

R值越大，就意味着相邻两组分分离得越好。因此，分离度是柱效能、选择性影响因素的总和，故可用其作为色谱柱的总分离效能指标。

从理论上可以证明，若峰形对称且满足于正态分布，则当R=1时，分离程度可达98%；当R=1.5时，分离程度可达99.7%因而可用R=1.5来作为相邻两峰已分开的标志。

当两组分的色谱峰分离较差，峰底宽度难于测量时，可用半峰宽代替峰底宽度，并用下式表示分离度： R’=

二、色谱分离基本方程式

R=1/4 ·（）·（）

n=（）²·n_有效

R=1/4 ·（）

由分离度基本方程式可看出：

（1）分离度与柱效的关系（柱效因子）分离度与n的平方根成正比。

（2）分离度与容量比的关系（容量因子）， k >10时，k/（k+1）的改变不大，对R的改进不明显，反而使分析时间在为延长。因此k 值的佳范围是1< k <10，在此范围内，既可得到大的R值，亦可使分析时间在不至于过长。使峰的扩展不会太严重对检测发生影响。

表2-2 k值对k/（k+1）的影响

k 0.5 1.0 3.0 5.0 8.0 10 30 50

k/（k+1） 0.33 0.50 0.75 0.83 0.89 0.91 0.97 0.98

（3）分离度与柱选择性的关系（选择因子），α越大，柱选择性越好,分离效果越好。分离度从1.0增加至1.5，对应于各α值所需的有效理论塔板数大致增加一倍。

分离度、柱效和选择性参数之间的为：

L=16R²（）²·H_有效

表3-3 在给定值下,获得所需分离度对柱有效理论塔板数的要求

a	n_有效
a	R=1.0	R=1.5
1.00 1.005 1.01 1.02 1.05 1.07 1.10 1.15 1.25 1.50 2.0	∞ 650000 163000 42000 7100 3700 1900 940 400 140 65	∞ 1450000 367000 94000 16000 8400 4400 2100 900 320 145

三、分离操作条件的选择

1．载气及其流速的选择

对一定的色谱柱和试样，有一个佳的载气流速，此时柱效高，根据下式

H=A+B/u+C_U

图2-5 塔板高度与载气线的关系

用在不同流速下的塔板高度H对流速u作图，得H-u曲线图。在曲线的低点，塔板高度H小（H_小）。此时柱效高。该点所对应的流速即为佳流速u_佳，及 H_小可由式（14-17）微分求得：

=－＋C=0

u_佳=

将式（14-28）代入式（14-17）得：

H_小=A+2

当流速较小时，分子扩散（B项）就成为色谱峰扩张的主要因素，此时应采用相对分子质量较大的载气（N₂，Ar ），使组分在载气中有较小的扩散系数。而当流速较大时，传质项（C项）为控制因素，宜采用相对分子质量较小的载气（H₂,He ），此时组分在载气中有较大的扩散系数，可减小气相传质阻力，提高柱效。

2．柱温的选择

柱温直接影响分离效能和分析速度。首先要考虑到每种固定液都有一定的使用温度。柱温不能高于固定液的高使用温度，否则固定液挥发流失。

3．固定液的性质和用量

固定液对分离是起决定作用的。一般来说，担体的表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也就越多。为了改善液相传质，应使液膜薄一些。固定液液膜薄，柱效能提高，并可缩短分析时间。固定液的配比一般用5：100到25：100，也有低于5：100的。不同的担体为要达到较高的柱效能，其固定液的配比往往是不同的。一般来说，担体的表面积越大，固定液的含量可以越高。

4．担体的性质和粒度

要求担体的表面积大，表面孔径分布均匀。这样，固定液涂在担体表面上成为均匀的薄膜，液相传质就快，柱效就可提高。担体粒度均匀、细小，也有利于柱效提高。但粒度过小，柱压降增大，对操作不利。

5．进样时间和进样量

进样必须快，一般在一秒钟之内。进样时间过长，会增大峰宽，峰变形。进样量一般液体0.1-5微升，气体0.1-10毫升，进样太多，会使几个峰叠加，分离不好。

6．气化温度

在试样不分解的情况下，适当提高气化温度对分离及定量有利。