皮皮鱼
第1楼2009/03/25
事实上,后人的很多研究指出三个影响因素的系数ABC并不是常数。但由于变化很小,在我们这个层面,把他们完全当作是一个常数来看。这里我们分别对这三项进行分析:
1、涡流扩散项A
本项与载气流速无关。
当两个人在同一地点同时出发以相同的速度向前走时,如果没有遇到阻碍,将保持平行。但如果一个人遇到一个障碍物,他将不得不绕开障碍物,落后于没有遇到障碍物的另一个人。显然,他们因此而拉开的距离,仅仅与障碍物的大小有关,与他们前进的速度无关。
组分分子在色谱柱中运动时,情形与此相同。而障碍物,就是担体颗粒。因此,毛细管柱因为没有担体颗粒而避免了这一问题,A=0。由于这一问题是色谱峰展宽、柱效率下降、理论塔板高度H增大的主要原因,毛细管柱因此具有比填充柱小的多的理论踏板高度H。
2、分子扩散项B/u
气体分子是不停运动的,因此在色谱柱内必然发生纵向扩散导致色谱峰展宽,从而造成分离度下降,H增加。这一扩散与扩散速度和扩散时间成正比。由于扩散速度由温度决定,扩散时间由组分在色谱柱内的停留时间决定,因此在固定的柱箱温度、固定色谱柱长度下,纵向扩散与载气流速成反比。即速度越快,停留时间就越短,纵向扩散就越小。
3、传质阻力项Cu
两个人同时向前走,其中一个人因为陷入泥坑而耽误了时间,必然造成他落后于另一个人。组分分子在色谱柱内的情形也与此相似。按照塔板理论,默认这个人陷入泥坑再出来的时间为0,即两相迅速达到平衡。但这是需要一定时间的。两个人因此而产生的距离与两方面因素有关,即两个人走路的速度和在泥坑中花费的时间。花费的时间由色谱柱和载气决定,因此是一个常数,所以因此拉开的距离与载气运动速度u成正比。
陷入泥坑的时间,即传质阻力,包括三方面:气相传质阻力,液相传质阻力,接界阻力。由于游泳的速度明显小于跑步速度,即液相传质阻力在三者中占据了主要地位,因此液相传质阻力的影响是最明显的。因此厚液膜的色谱柱,理论踏板高度H更大。薄液膜有利于提高柱效率。
皮皮鱼
第8楼2009/03/26
速度方程、塔板理论和速率理论 三个理论,应该看成是一个有机的整体。主要用于解决固定相选择、分离条件优化等有关色谱柱的问题。因为这些理论只涉及了色谱柱,对进样口、检测器、数据处理、温度压力控制基本没有涉及。
在另一篇回答里,我解释了色谱峰展宽的因素,包括柱内和柱外两方面。这些理论只能解释柱内因素,柱外因素很难用这些理论解释。可以解释的这些柱内因素包括:载气流速,保留时间,增加柱效,等等。
有些因素可以利用自身对这些理论的理解和修正来解释。
例如:厚液膜柱子经常表现的比薄液膜柱效更高;大进样量会造成峰展宽和峰拖尾。
另外一些因素则只能用其他部件的理论和原理来解释。
例如:尾吹气流不给,会造成峰拖尾和展宽。
色谱学习是一个循序渐进的过程。第一次学习总是一知半解,然后重新回头学习,忽然发觉前面讲授的内容竟然可以用后面讲授的知识来解释,于是理解加深了,再看到后面忽然又发现原来不明白的,因为前面理解了而理解了。就这样多次学习会不断有新体会。
其实这个也可以理解:色谱知识是一门多学科知识组成的复杂网络知识群,书本的一条线讲授总是很难遍及全貌。为了书的可读性,却必须坚持一个主线,其他枝杈只能涉及但不深入。第一次学习对枝杈也就无法深入理解。但多次学习后,会对整个网络有了进一步的了解,看到这些枝杈的时候就能够按照自己理解的网络自动连接一个新的线(思路),于是理解就加深了。
色谱书的推荐,首选大学仪器分析教材中色谱部分。这一部分内容比较简单,枝杈较少,适合初学。网络提供清华大学网络教材,个人比较喜欢。似乎论坛资料里面有这个教材。
其次如化验员读本中色谱部分,或者薄一点的色谱通论类专著。这一部分涉及较多,对仪器组成部件的介绍多了一些,对色谱总体把控上开始有了可能。许国旺老师的《现代实用气相色谱法》我个人觉得不错。
最后读色谱方面专项性的读物,例如故障分析和排除,色谱检测器,色谱在环境分析的应用,色谱数据的处理等等。这里《色谱技术丛书(第二版)》我觉得很不错。
对了,最重要的一点:色谱是一门应用科学。因此只有在实践中不断印证知识,才能更深入了解。在不断解决问题的过程中,不断用理论去解决问题,色谱水平提升很快。死学书本是没用的。