一文讀懂 | 色譜柱性能相關(guān)的基本概念與公式

色譜是一種分離分析手段，分離是核心，因此承擔分離作用的色譜柱是色譜系統的核心，也稱(chēng)為“色譜芯”。那么，影響“色譜芯”的分離效果有哪些因素呢？下面我們將簡(jiǎn)要概述色譜柱所涉及的公式和理論，希望能幫助您遇到問(wèn)題時(shí)進(jìn)行排查。

柱效用于比較不同色譜柱的性能。柱效是描述色譜柱性能引用頻率最高的參數之一，以理論塔板數 N 表示。

理論塔板數高的色譜柱柱效更高，色譜圖中的峰寬更窄，分離效果更好。

柱效能反映分離峰的寬窄。柱效高，分離峰窄，才可能有好的分離度。柱效高是高分離度的前提。柱效受柱參數（內徑、柱長(cháng)、粒度）、洗脫液類(lèi)型（特別是粘度）、流速或平均線(xiàn)速度的影響。柱效還受化合物及其保留的影響。

常使用每米理論塔板數（N/m）進(jìn)行色譜柱的比較，但需要在相同的色譜溫度條件和保留因子（k）下進(jìn)行。對于較小的固定相，柱效對分離更為重要。

過(guò)去稱(chēng)為容量因子或 k′（k 值），保留因子是指樣品組分停留在固定相中相對其駐留在流動(dòng)相中的時(shí)間之比。用保留時(shí)間除以峰不保留時(shí)間（t₀）進(jìn)行計算。

選擇性因子是對兩個(gè)色譜峰之間時(shí)間或距離的最大測量值。如果 α = 1，則兩個(gè)色譜峰具有相同的保留時(shí)間并共洗脫。

選擇性因子的定義是容量因子之比。在圖 1 中，您會(huì )看到，峰 A 和峰 B 之間的選擇性比峰 B 和峰 C 的選擇性更好。圖中提供了計算說(shuō)明。

改變流動(dòng)相或固定相都可以改變選擇性。溫度也是調節選擇性的一個(gè)因素。

分離度代表色譜柱分離目標峰的能力，因此，分離度越高，兩峰之間越容易得到基線(xiàn)分離。從方程 5 中可以看出，分離度與柱效、選擇性和保留值相關(guān)。可以通過(guò)改善這些因素來(lái)提高分離度。

在圖 2 中，我們可以看到每個(gè)參數在分離過(guò)程中的不同作用。所有這些參數都呈效應遞減趨勢。即取值越大，對分離度的影響就越小。

如果將柱長(cháng)加倍，將得到更多的理論塔板數，但分離時(shí)間也將延長(cháng) 2 倍，而分離度只能得到 2 的平方根即 1.4倍的提高。

如果要對色譜峰進(jìn)行定量，那么分離度最小應等于 1。分離度要達到 0.6，才能分辨兩個(gè)等高峰間的峰谷。

如需建立耐用方法，理想分離度值一般應大于等于 1.7?；€(xiàn)分離并確保最準確定量結果的分離度應為 1.6。

壓力方程（方程 6）包含影響系統壓力的 5 個(gè)重要參數：溶劑粘度 (h)、流速 (F)、柱長(cháng) (L)、色譜柱半徑 (r) 和填料粒徑 (dp)。熟悉壓力方程將能很好地理解這些重要參數對系統壓力的影響。

van Deemter 方程是將柱效作為線(xiàn)速度（u）或流速的函數對柱效（用 H 表示，見(jiàn)方程 7）進(jìn)行評價(jià)。

H – 稱(chēng)為塔板高度，或理論塔板高度，用柱長(cháng)（L）除以理論塔板數進(jìn)行計算。我們的目標是得到小塔板高度。

可以通過(guò)使用較小填料色譜柱、優(yōu)化線(xiàn)速度，以及使用低粘度流動(dòng)相，更有效地實(shí)現這一目標。隨著(zhù)粒徑減小，優(yōu)化線(xiàn)速度將增大。

當樣品中存在各種類(lèi)型的組分時(shí)，我們很難用等梯度洗脫（即，恒定流動(dòng)相組成）在適當時(shí)間內讓所有組分都得到分離。

梯度洗脫是一個(gè)隨時(shí)間提高流動(dòng)相強度的過(guò)程，最終使分析速度更快、峰形和定量結果更好。通過(guò)梯度洗脫，峰寬通常將更窄，并保持恒定。

在梯度方程中，S 為常數，與所分離的分子大小有關(guān)。小分子的 S 值約為 4 到 6，多肽和蛋白質(zhì)的 S 介于 10到 1000 之間。

現在，經(jīng)常使用不同尺寸的色譜柱，或使其更短（例如，為實(shí)現更高通量），或使用窄內徑柱（如，用于質(zhì)譜檢測）。必須按比例縮短梯度時(shí)間（tG）或減小流速（F），以補償柱體積的減少。

使用相同色譜柱時(shí)，如果想保持相同的梯度斜率和 k* 值，則需在梯度時(shí)間（tG）內按比例調整梯度組成（DF）改變速率或流速（F）。

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