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影响色谱峰扩展及色谱分离的因素
作者:  浏览量:902  发布时间:2019-02-28 02:09:22

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一、高效液相色谱法的特点

作为色谱分析法的一个分支,高效液相色谱法是在本世纪60年代末期,在经典液相色谱法和气相色谱法的基础上,发展起来的新型分离分析技术。液相色谱包括传统的柱色谱、薄层色谱和纸色谱。50年代后气相色谱法在色谱理论研究和实验技术上迅速崛起,而液相色谱技术仍停留在经典操作方式,其操作繁琐,分析时间冗长,因而未受到重视。60年代以后,随气相色谱法对高沸点有机物分析局限性的逐渐显现,人们又重新认识到液相色谱法可弥补气相色谱法的不足之处。60年代末随色谱理论的发展,色谱工作者已认识到采用微粒固定相是提高柱效的的重要途径,随着微粒固定相的研制成功,液相色谱仪制造商在借鉴了气相色谱仪研制经验的基础上,成功地制造了高压输液泵和高灵敏度检测器,从而使液相色谱法获得新生。


从分析原理上讲,高效液相色谱治和经典液相(柱)色谱法没有本质的差别,但由于它采用了新型高压输液泵、高灵敏度检测器和高效微粒固定相,而使经典的液相色谱法焕发出新的活力。经过近30年的发展,现在高效液相色谱法在分析速度、分离效能、检测灵敏度和操作自动化方面,都达到了和气相色谱法相媲美的程度,并保持了经典液相色谱对样品适用范围广、可供选择的流动相种类多和便于用作制备色谱等优点。至今,高效液相色谱法已在生物工程、制药工业、食品工业、环境监测、石油化工等领域获得广泛的应用。


高效液相色谱还可称为高压液相色谱、高速液相色谱、高分离度液相色谱或现代液相色谱,它的独特之处可通过以下比较加以说明。


二、影响色谱峰扩展及色谱分离的因素

在高效液相色谱法中,除了追求通用性和高灵敏外,由于色谱柱体积小,且溶质在液相中扩散系数很低,柱外效应对色谱峰扩展是个不可忽略的因素。柱外效应直接影响了色谱系统的zui小检测量,而且间接限制了容量因子的zui大值,应尽可能减小。随着快速柱和微径柱的发展,检测系统造成的峰展宽问题就显得更为重要了。检测系统造成峰展宽的主要来源是:柱外死体积,包括样品池体积和连接管体积;时间常数,包括放大器及记录仪的时间常数等。


样品池体积是检测器的重要参数。池体积大,使样品被流动相稀释,不仅会降低检测灵敏度,还使峰展宽。除了池体积大小的影响外,池的结构特点(几何形状)和池内的流动特性(从连接管到样品池由于直径变化引起的)都会影响峰展宽,极端情况就是在池内发生完全的湍流混合。此时检测池内产生的色谱峰扩展等于检测池体积,这是检测池内色谱峰扩展的上限,实际上不存在完全的紊乱混合。有关研究表明,只要检测池体积Vd小于色谱峰体积Vp(决定于容量因子k')的十分之一(即Vd<0.1Vp)时,检测池造成的峰扩展就不严重。目前使用的检测池体积大多数都小于等于8μL,对于常规分析一般没有多大影响。另外,当使用小体积高效柱时,检测池引起的峰扩展,与使用常规液相色谱柱相比,对出峰早的化合物(k;<2)尤为重要。故希望检测池体积小于5μL,微量色谱柱的体积应减少到1μL,甚至更小。


连接管对色谱峰扩展的影响,是由于流动相在空管中的流动速度分布的纵断面呈抛物线状,管中心的样品分子比管壁部分的样品分子先到达样品池,而样品分子在液体中的径向扩散很慢,因此引起了峰扩展。样品池和连接管对峰扩展的贡献有可能使在色谱柱上已经分离了的组分在样品池中又重叠混合。检测池与色谱柱出口的连接,或者几个检测器之间的连接,应采用细内径连接管并控制zui短的距离,以使峰扩展zui小。但应注意,连接管内径减小时,管内压力降会有所增加。


检测器的时间常数也叫响应时间,定义为从样品进入检测池到真实信号输出,63.2%的时间,用"表示,是样品进入检测器产生响应信号时间的度量,反映了检测器跟踪组分浓度变化的快慢。


检测器的时间常数包括检测器传感器和电子元件的响应时间,它间接对色谱系统的zui小检测量和zui低检测浓度产生影响。一般说来,传感器的响应较快。而检测器放大器和记录仪的时间常数有可能过大,使色谱峰变形失真,导致柱效下降,也影响色谱分析的可靠性和准确性。对保留值小的组分及进行快速分析时,问题就显得更为突出,尤其需要使用时间常数小的检测器和记录仪。目前使用的检测器和记录仪的时间常数一般在0.5s-1.0s 就是合适的。需要特别注意的是,当进行高灵敏度检测时,自动加上去的滤波电路的时间常数可达1.5s。另

外,检测器的时间常数也决定于检测器的死体积。对浓度型检测器,死体积越小,浓度变化越快,则时间常数越小。有研究表明,为了测定色谱柱的“真实柱效”,应使用时间常数很小的检测器(τ<0.1s),或使用容量因子k'大于或等于6的溶质进行。

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