北京普天同创生物科技有限公司
一 分离度
上一节的是单个组分迁移过程的分子离散,而色谱分离与两个组分的迁移和分子离散相关。分离度(resolution)定义为相邻两组分色谱峰保留值tR2,tR1之差与两峰底W2,W1平均宽度之比,以R表示。
R=(tR2一tR1)/1/2(W2+W1)=2(tR2+tR1)/(W2+W1) (1-1)
当R=1,两色谱峰交叠约4%,可称为基本分离。当R=1.5,两色谱峰交叠约0.3%,可视为完全分离。
二 分离方程
对分离度的要求由定量分析误差、相邻两组分,亦称为“物质对”的峰高比等因素确定。
当相邻峰保留值相近时,近似地W1=W2=W,并按W=4√N/tR,可得
R=(tR2一tR1)/W=√N/4(tR2一tR1)/tR2=√N/4(k2-k1)/1+k2
根据式,消去保留因子k1,引进选择性因子a,可导出决定分离度各种因素的分离度方程或分离方程。
R=√N/4(a-1/a)(k2/1+k2) (1-2)
式(1-2)表明,影响分离度的因素包括三部分,第一项与区带扩张的色谱动力学因素N或H有关。第二和第三项与分离选择因子、保留因子等色谱热力学因素有关。
分离度与理论塔板数N的平方根成正比。由式(1-1)可导出分离某“物质对”达到一定分离度需要的理论塔板数和柱长。
N=16R2(a/a-1)2(k2+1/k2)2 (1-3)
若要求获得基本分离:R=1,或完全分离:R=1.5,则上述方程的16R2系数分别为16和36。
R与a,k2和N的关系,a相同,保留因子k2越小,欲达到一定的分离度所需理论塔板数N越多;保留因子k2相同,a的微小增加,将导致所需理论塔板数N的显著减少。
三 分离速度及影响因素
在考虑组分分离时,另一个密切相关的因素是实现分离所需时间,既分离速度。完成分离所需时间决定于迁移速率较慢的组分,即组分2的迁移线速度u2。根据保留因子推导中tR=tM(u/ux)=tM(1+k),得u2=u/1+k2=L/tR2=NH/tR2,tR2=NH(1+k2)/u,将式(1-3)代入,可获得分离时间,即分离速度方程。
tR2=16R2(a/a-1)2[(k2+1)3/k22]H/u (1-4)
式中tR2是保留值较高的组分2的洗出时间,代表完成分离所需时间;u是流动相线速度。
式(1-4)表明,分离时间是要达到分离度、相邻组分选择性因子、最后洗出组分的保留因子、柱效和流动相流速的函数。在其他变量保持恒定时,分离度增加一倍,分离时间增加四倍。方程亦表明,流动相流速增加一倍或板高H减小一倍,分离时间减少将近一倍。
四 色谱柱峰容量
峰容量定义为一定色谱操作条件下,色谱柱在一定时间能容纳达到一定分离度(R≧1)色谱峰的数量。峰容量与试样容量有一定差别,后者指正常色谱条件下溶质在两相间有效分配洗出对称色谱峰容许的最大试样量,即K处在线性范围,超过此进样量将导致柱超负荷,溶质不能在两相间有效分配平衡而出现色谱峰严重拖尾等畸变。色谱柱的峰容量越大,分离能力越强。
色谱文献中常出现“分离效能”一词,这是一个含义不太准确的术语。多数人大致表述或理解为:对一个试样,在相似分离速度、分离度、相同进样量条件下,色谱分离系统或色谱柱洗出色谱峰越多,其分离效能越高。因此,它是与柱效等多个因素相关、比较分离优劣的一个粗略用语。
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