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色譜柱的柱效能是評價色譜性能的一項重要指標(biāo)，混合物能否在色譜柱中得到分離，除取決于選擇合適的固定相外，還與色譜操作條件及色譜柱的裝填狀況等因素有關(guān)。那么，如何有效地提高色譜柱的柱效呢?
在一定的色譜操作條件下，色譜柱的柱效可用理論塔板數(shù)或理論塔板高度來衡量。一般說來塔板數(shù)愈多，或塔板高度愈小，色譜柱的分離效能愈好。
如何提高HPLC柱效?
要提高液相色譜的效率可從以下幾方面入手。 以下介紹了幾種上流行的測量和計算柱效值的方法。
1、提高液相色譜柱柱效的方法
要提高液相色譜的效率可從以下幾方面入手。
(1)降低移動相的流速,但會使分析時間延長。
(2)減少固定相的量,但色譜柱中樣品的負(fù)載量也隨之減小。
(3)減小固定相的顆粒度,但不能過分,過分后色譜柱的滲透率也會減小。
(4)選用低粘度的移動相,以利于快速傳質(zhì),但卻不利于多組份分析。
(5)適當(dāng)提高柱溫,可降低移動相的粘度,但柱效和分離度也隨之降低。
(6)盡量減小停滯移動相的體積,但卻加快了移動相的流速。
從以上介紹可看出,在色譜分析過程中,各種因素是互相聯(lián)系和制約的。只有通過對柱效值的跟蹤測算,對自己分析方法不斷的研究和實踐,才能找到*的工作條件。
2、對柱效值進(jìn)行跟蹤測算應(yīng)注意的問題
我們也應(yīng)記住柱效值并不足以預(yù)測在所有條件下的柱性能，對大多數(shù)色譜工作者來說,柱性能指的是色譜柱用于特定分離的能力,而僅僅有高柱效并不能保證這種分離能力。
不管用什么特定的測試方法,都會有幾個參數(shù)影響柱效的測定。這些參數(shù)包括:洗脫液的成分和粘度及其線流速,測定塔板數(shù)所用的溶質(zhì),溫度,柱長,填料裝填方式,顆粒度,還有所選用的測量和計算方法。而測量和計算方法對柱效值的確定起著極大的作用。
3、幾種測量和計算柱效值的方法
因為色譜峰是假定樣品濃度在移動相和固定相中呈正態(tài)分布而得到的樣品譜帶分布,故常常把色譜峰型看作正態(tài)曲線來計算理論塔板數(shù)。因此計算柱效(以理論塔板數(shù)n為單位)的公式習(xí)慣上定義為:
式中：tR為色譜峰的保留時間;
σ2是以時間為單位測量色譜峰的偏差;
a是和峰高(從測峰寬的基線量起)有關(guān)的常數(shù),
ωb是峰寬,表示由色譜峰頂點與色譜峰兩側(cè)拐點處做切線與峰底基線相交兩點間的距離。
假如一個色譜峰真是正態(tài)峰型,那么每種計算方法都會得到同樣的結(jié)果。然而即使一些比較理想的儀器和傾向于得到對稱峰型的溶質(zhì),由于柱內(nèi)的槽或空隙,也會出現(xiàn)非正態(tài)峰型。所以不同的計算方法將會得到相差較大的n值。通常偏離正態(tài)模型的峰型表示為“前延”或“拖尾”。對于這些峰型,越在峰的高處測量,計算的理論塔板數(shù)值就越大(準(zhǔn)確性越低)。
在許多情況下,色譜工作者需要能反映整個峰型(包括拖尾)的柱效值,同時為了保證定量的重復(fù)性,也需要色譜峰很好的對稱性。這時對色譜峰非對稱性敏感的計算方法適合。如果目的僅僅是要監(jiān)測色譜柱從次使用到使用壽命結(jié)束這一過程中的柱效,那么以上任何一種方法都可以,應(yīng)選擇簡便的方法。
如何提高氣相色譜柱柱效?
在實際工作中，我們通過對載氣流速、進(jìn)樣技術(shù)、氣化室溫度、色譜柱、柱溫、檢測器溫度這六個方面的選擇，有效地提高了柱效率，使分析出的色譜峰峰形正常，無峰形擴張、拖尾、峰漏檢等不良現(xiàn)象出現(xiàn)，分離度高，從而提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
所為柱效就是在較短的時間內(nèi)，用較短的柱子達(dá)到滿意的分析結(jié)果。為了提高色譜柱的柱效率，減少色譜峰擴張、拖尾及峰漏檢等現(xiàn)象，在實際工作中，我們從以下六個方面入手，對柱操作條件的選擇進(jìn)行了探討。
1、載氣流速的選擇
氣相色譜常用的載氣是：氫氣、氮氣、氬氣、氦氣。
由速率理論可知，載氣流速慢有利于傳質(zhì)，有利于組分的分離，但分析時間會加長;如果載氣流速快有利于加快分析速度，減少分了擴散，但分離度降低。有時為了縮短分析時間，加大流量，但此時分離效果并不好?？梢娸d氣流速的快慢都會降低柱效。
經(jīng)過長時間的實驗，發(fā)現(xiàn)對于一般色譜儀而言，載氣流量為20-100ml/min。目前我們分析液化氣用的是熱導(dǎo)檢測器，載氣用的是氫氣，其流量控制是30 ml/min。分析戊烷發(fā)泡劑用的是氫火焰離子化檢測器，載氣用的是氮氣、燃燒氣氫氣和氧氣，這三種氣體的體積比是氮氣：氫氣：氧氣為1：1：10，分析效果都是較好的。
2、進(jìn)樣技術(shù)的選擇
在氣相色譜分析中，一般采用注射器或六通閥門進(jìn)樣。在考慮進(jìn)樣技術(shù)的時候，以注射器進(jìn)樣為主來研究。
進(jìn)樣量：如果在進(jìn)樣過程中進(jìn)樣量大會導(dǎo)致：分離度小;保留值變化難于定性;峰高和峰面積與進(jìn)樣量不成線性關(guān)系，不能定量。進(jìn)樣量與氣化溫度、柱容量和儀器的線性響應(yīng)范圍等因素有關(guān)。進(jìn)樣量應(yīng)控制在瞬間氣化，達(dá)到規(guī)定分離要求和線性響應(yīng)的允許范圍內(nèi)。填充柱沖洗法的瞬間進(jìn)樣量:液體樣品或固體樣品溶液一般為0.01～10μl,氣體樣品一般為0.11～10ml,在定量分析中,應(yīng)注意進(jìn)樣量讀數(shù)準(zhǔn)確。
注射器里空氣的排除：用微量注射器抽取液體樣品,只要重復(fù)地把液體抽入注射器又迅速把其排回樣品瓶,就可以將空氣排除。還有一種更好的方法,那就是用計劃注射量的約2倍的樣品置換注射器3～5次,每次取到樣品后,垂直拿起注射器,針尖朝上，留在注射器里的空氣都應(yīng)當(dāng)跑到針管頂部，推進(jìn)注射器塞子,空氣就會全部被排掉。
保證進(jìn)樣量的準(zhǔn)確：用經(jīng)置換過的注射器取約計劃進(jìn)樣量2倍左右的樣品,垂直拿起注射器,針尖朝上,讓針穿過一層紗布,這樣可用紗布吸收從針尖排出的液體。推進(jìn)注射器塞子,直到讀出所需要的數(shù)值。用紗布擦干針尖。至此準(zhǔn)確的液體體積已經(jīng)測得,需要再抽若于空氣到注射器里。如果不慎推動柱塞,空氣可以保護液體使之不被排走。
進(jìn)樣手法：雙手拿注射器。用一只手(通常是左手)扶針插入墊片,注射大體積樣品(即氣體樣品)或柱前壓力*時,要防止從氣相色譜儀注樣器來的壓力把注射器活塞彈出(即用右手的大拇指按壓住活塞頂部)。讓針尖穿過墊片盡可能深的進(jìn)入進(jìn)樣口,壓下注射器活塞停留1秒鐘,然后盡可能快而穩(wěn)地抽出針尖(抽出的同時繼續(xù)壓住注射器活塞)。
進(jìn)樣時間：進(jìn)樣時間長短對柱效率影響很大。若進(jìn)樣時間過長,遇使色譜區(qū)域加寬而降低柱效率。因此,對于沖洗法色譜而言,進(jìn)樣時間越短越好,一般必須小于1秒鐘。
3、氣化室溫度的選擇
氣化室溫度取決于樣品的化學(xué)和熱穩(wěn)定性、沸程范圍、進(jìn)樣口類型等。合適的氣化室溫度即能保持樣品瞬間*氣化，又不引起樣品分解。溫度過低，氣化速度比較慢，使峰形不規(guī)則，出現(xiàn)平頭峰或伸舌峰;溫度過高使出峰數(shù)目變化，產(chǎn)生前延峰，甚至樣品分解。為選擇合適的氣化室溫度，在多次的進(jìn)樣中我們發(fā)現(xiàn)，氣化室溫度比柱溫高50-100℃或比樣品組分中高沸點高50-70℃較為合適。溫度過高過低都會影響柱效。
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