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色谱分离的温度及程序升温

发布时间:2014-06-25 00:00 作者:普天同创 阅读量:1325

色谱柱的温度是气相色谱分离的主要操作参数,它直接影响到色谱分离的效能和分析的速度。

1.柱温的选择

选择柱温首先应考虑不能超过固定液的最高使用温度,其次是柱温的选择受到试样沸点的限制,但对高沸点的试样,可以在降低固定液配比的条件下,选择较低的柱温进行分离。

提高柱温可以使传质速率加快,有利于改善柱的效能。但增加柱温往往会使各组分的挥发趋于相同,影响分配比^。,从而使纵向扩散加剧,导致柱效下降。所以从分离的要求出发,一般应考虑选择较低的柱温。低柱温也有利于减少固定液的流失和保持基线的稳定性,但柱温又不能太低,太低的柱温将使传质阻力成为主要矛盾,导致峰形变宽,柱效也会下降,同时也延长了分析时间。

总之,柱温选择的一般原则是:在确保难分离组分有尽可能好的分离的前提下,选择尽可能低的柱温,但以保留时间适宜且色谱峰不拖尾为度。在必须升高柱温时,应同时提高载气流速,以抑制纵向的扩散。

2.程序升温色谱技术

在实际试样的测定中,若试样中各组分的沸点比较接近,则可选用恒定的柱温进行分离。但对于宽沸点范围的试样,选用恒定的柱温则无法兼顾各组分都能得到很好的分离,也无法兼顾分离效果和缩短分离时间,此时可使用程序升温(temperatureprogramming)技术,即按预定的升温程序在分析过程中使整个色谱柱均匀地提高柱温。

程序升温有利于低沸点组分的分离,而且还可以缩短分析时间,峰形也好。宽沸程试样在恒温和程序升温时的分离结果的比较。等柱温时低碳数的正链烷无法分离,高碳数烷保留时间过长,这一现象在程序升温中得到了克服。

程序升温可以分两大类:①线性程序升温。从色谱进样一开始,升温速率为常数。②非线性程序升温。包括起始恒温后升温,或升温后恒温,或多阶程序升温。不沦程序升温部分速率是常数还是变数,在程序升温中,温度在不断发生变化,温度系数不同的组分在柱巾的相对位置会发生变化,使出峰序随程序升温条件变化而变化。

毛细管柱的出现,使程序升温技术自实现以来得以迅速发展,形成了程序升温条件下的色谱理论,如保留温度、初期冻结、有效温度柱效及分离度的概念、表达式等;以及色谱技术系统,如双柱双检测器的双流路系统、稳流控制及独立加热控制装置等。由于它与恒温色谱相比具有明显的优点,在目前气相色谱的应用中程序升温方法占绝大多数。

3.载气及其流速

(1)载气的选择当流速u较小时,纵向扩散B为主要因素,为了降低纵向扩散,可采用分子量较大的N2或Ar作载气。在流速较高时,应采用分子量小的H2或He,有利于降低气相传质阻力,尤其在低同定液配比时,气相传质阻力对板高H的影响较大。

载气的选择还应考虑到检测器对载气的要求,如热导检测器选用H2或He作载气,可获得较高的测量灵敏度。需要注意的是,载气中少量的氧气和水也能够损害柱和检测器,必须通过使用恰当的净化器予以除去。

(2)载气流速的选择

载气流速对色谱柱的分离效率有着重大影响,同时还决定了分离时间的长短。要指出的是,由于板高H与组分的分配系数A值有关,因此最佳流速应根据试样中最难分离的物质对而定。在实际工作中,为了缩短分析时间,选择的流速常稍高于uopt载气的流速习惯上以柱后的视体积流速F表示,F即皂膜流量汁上测得的流速。视体积流速F同线速度之间的关系为

F=ua

式中,a为柱内气相占据的截面积。由于柱内不同位置的压力不同,因此柱内不同位置的流量虽然一样,但流速是不一样的。柱内的平均流速必须进行压力、温度等校正。当柱前压和出口压的比值接近1.5时,流速分布才比较均匀,柱效也最高。

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