安捷伦高效液相色谱基本原理-理论.ppt

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1、2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的1成就成就您的科学探索之路安捷伦与您同行高效液相色谱基本原理 理论2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的2安捷伦科技致力于为教育领域做出贡献，并愿意提供这里所包含的为公司所拥有之资料的访问权限。本幻灯片集由安捷伦科技制作。幻灯片集的使用仅限于教学目的。其中所包含的资料和信息被“原样”接受，安捷伦对于资料不作任何形式的陈述或担保，并且对于您对资料的使用或复制不承担责任。由于您使用、复制或传播这些资料所引起或相关之损失，安捷伦不承

2、担责任。您同意赔偿并使安捷伦免于遭受由于您使用或复制这些资料所招致的任何索赔。2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的3前言高效液相色谱（HPLC，曾称为高压液相色谱）是分析化学领域的一项技术，可用于分离混合物中的多种组分、对每种组分进行鉴定，以及对组分进行定量分析。HPLC 利用泵使含有样品混合物的加压液体溶剂通过填充有固体吸附材料的色谱柱。样品中的每种组分与吸附材料的相互作用都略有不同，这使不同组分具有不同流速，从而当它们流出色谱柱时即可实现分离。2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc

3、.2016仅用于教学目的4目录(ToC)前言前言色谱柱内部的作用原理关键参数关键参数保留时间与峰宽分离度 基线分离分离度 基本公式柱效或理论塔板数保留因子选择性或分离因子影响选择性的因素影响选择性的因素选择性 示例 1选择性 示例 2选择性 示例 3塔板数Van Deemter 方程方程涡流扩散纵向扩散传质阻力有关 Van Deemter 方程的更多内容峰容量峰容量梯度分析定义峰容量计算峰宽示例2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的5前言色谱柱内部的作用原理时间 t分离 tr2-tr1峰宽 Wb1,2 ToC2014 年 12

4、月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的6前言色谱柱内部的作用原理tr2-tr1较好分离较差分离较好分离较差分离Wb1Wb2Wb1Wb2对比对比tr2-tr1 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的7时间 t分离 tr2-tr1峰宽 Wb1,2前言色谱柱内部的作用原理分离度是对色谱柱分离目标峰能力的描述。分离度大小能表示是否实现了基线分离。ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的8关键参数保留时间与峰宽tr1t

5、r2Wb1Wb2W1/2httri化合物 i 的保留时间W1/2半峰高处的峰宽Wbi基线峰宽 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的9关键参数 分离度 基线分离分离度是对色谱柱分离目标峰能力的描述。分离度将受到柱效(N)、选择性(a)和保留(k)的影响。可以进行充分定量分析的可测分离的最小分离度为 1。可辨别出两个等高峰之间峰谷的最低分离度为 0.6。稳定的分析方法通常需要分离度达到 1.7 或更高。1.6 被认为是达到基线分离，并且可确保获得最准确的定量分析结果的标准分离度。htRs=1.5 ToC2014 年 12 月

6、 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的10关键参数分离度 (U)HPLC 的基本方程式选择性选择性柱效柱效保留保留我们可以通过优化下述任何一个参数来改善分离度：选择性对分离度影响最大。选择性的微小变化即可导致分离度的极大改变。保留只在 k 值小的时候有显著影响。柱效描述了色谱柱的分离能力。ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的11关键参数分离度 (U)HPLC 的基本方程式该图阐明了分离度是选择性、柱效和保留的函数。ToC选择性对分离度的影响最大改变固定相改变流动相塔板数最容易增

7、加2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的12关键参数 柱效或理论塔板数(N)柱效用于比较不同色谱柱的性能。由理论塔板数 N 表示。具有高塔板数的色谱柱柱效更高。与具有较低塔板数的色谱柱相比，具有高塔板数的色谱柱在给定保留时间处可以获得更窄的色谱峰。影响柱效的参数：柱长（增加柱长可以提高柱效）填料粒径（减小填料粒径可以提高柱效）ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的13关键参数保留因子(k)保留因子测定了样品组分在固定相与流动相中的保留时间之比。它是用保留时间

8、除以不保留峰的出峰时间(t0)计算得出的。影响保留因子的参数：固定相流动相梯度斜率*系统驻留体积*仅指梯度洗脱 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的14该方程式显示出流速(F)、梯度时间(tG)、梯度范围()和柱体积(Vm)是如何影响保留因子的。请记住：为使保留因子保持恒定，分母的改变需要由分子相应按比例改变来抵消，反之亦然。关键参数保留因子(k)梯度洗脱 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的15关键参数选择性或分离因子()选择性是两个峰顶点间时间

9、或距离的量度。如果 =1，则两个峰具有相同的保留时间，并且会被共洗脱。它被定义为容量因子之比。影响保留因子的参数：固定相流动相柱温 ToCa选择性k1第一个峰的保留因子k2i第二个峰的保留因子2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的16关键参数N、及 k 对分离度的影响 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的17影响分离的因素同一种样品采用不同固定相，但始终采用相同柱温、流动相和梯度进行分析。ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technol

10、ogies,Inc.2016仅用于教学目的18影响分离的因素同一种样品采用相同固定相和柱温，但采用不同流动相进行分析（相同梯度）。ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的19同一种样品采用相同固定相、流动相及相同梯度，但采用不同柱温进行分析。影响分离的因素 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的20影响分离的因素HPLC 中“塔板”的含义理论塔板是一种假设的分离阶段，其中一种物质的两相（液相和气相）达到平衡。ToCLC柱长dp填料粒径h折合理论塔板高度2

11、014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的21影响分离的因素高塔板数高塔板数(N)可提供：可提供：尖锐的窄峰更出色的检测能力分离复杂样品的峰容量但分离度只随塔板数平方根的增大而提高。RS N塔板数的增大受实验条件的限制 分析时间、柱压 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的22影响分离的因素将峰宽和折合理论塔板高度结合起来h：折合理论塔板高度 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的23Van

12、Deemter 方程涡流扩散 weddy dp：色谱柱填料的品质扩散路径的不同是由于：不同的路径色谱柱填充不佳较宽的粒径分布 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的24Van Deemter 方程轴向或纵向扩散 由于分析物的自身扩散导致峰宽增大低流速时，分析物会在流动相中保留很长时间峰宽的显著增大理论塔板高度的增大流速 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的25Van Deemter 方程“传质阻力”wC dp2不同的扩散路径多孔填料流动相的固定层 T

13、oC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的26Van Deemter 方程Van Deemter 方程通过综合考虑分离过程中引起峰展宽的物理学、动力学和热力学因素，将分离柱单位长度的总峰展宽与流动相线性速率联系起来（维基百科）。h=f(weddy+wax+wC)h=A+B/u+C u涡流扩散扩散系数传质阻力 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的27Van Deemter 方程折合理论塔板高度(h)流速 加和曲线：Van Deemter+轴向扩散涡流扩散传质

14、阻力h=A+B/u+C u ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的28Van Deemter 方程针对不同填料粒径进行测定 5.0 m 3.5 m 1.8 m ToC使用小粒径填料可以获得较小的理论塔板高度，从而实现更高的分离效率对于更小粒径的填料，流速提高时分离效率的损失更少化合物和仪器特异性最佳流速取决于具体化合物2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的29等度运行：等度运行：峰宽仅取决于扩散过程。梯度运行梯度运行：峰宽取决于扩散过程和柱头梯度聚焦。峰容量

15、梯度分析 ToC折合理论塔板高度是峰宽的函数2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的30峰容量是指在给定时间和分离度条件下可以分离的色谱峰数目(n)。峰容量取决于柱长和填料粒径等不同的因素。峰容量定义峰容量：2.5 min 内的 32 个峰 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的31峰容量峰容量的计算简化式：ToCwav平均峰宽n峰数tG梯度运行时间w所选峰的峰宽2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教

16、学目的32峰容量峰宽根据切线法得出的峰宽半峰宽5%峰高处的峰宽4.4%峰高处的峰宽(5)ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的33峰容量示例min20406080100mAU01020304050min1020304050mAU0204060色谱柱：2.1 x 150 mm，1.8 m背压：402 bar峰容量：313色谱柱：2.1 x 300 mm*，1.8 m背压：598 bar峰容量：406*两根 150 mm 色谱柱连接而成的 300 mm 色谱柱 ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Techno

17、logies,Inc.2016仅用于教学目的34更多信息如需了解安捷伦产品的更多信息，请访问 或 对此幻灯片演示有问题或建议？请联系 出版物出版物标题标题出版号出版号基础导论液相色谱手册5990-7595CHCN应用简报 The influence of silica pore size on efficiency,resolution and loading in Reversed-Phase HPLC（硅胶孔径对反相 HPLC 柱效、分离度和载样量的影响）5990-8298EN应用简报 Increasing resolution using longer columns while mai

18、ntaining analysis time（在保持分析时间不变的条件下采用更长色谱柱提高分离度）5991-0513EN海报Study of physical properties of superficially porous silica on its superior chromatographic performance（表面多孔硅胶物理性质在其优异色谱性能方面的研究）应用简报 Maximizing chromatographic peak capacity with the Agilent 1290 Infinity LC system using gradient paramete

19、rs（利用 Agilent 1290 Infinity 液相色谱系统的梯度参数达到色谱峰容量的最大化）5990-6933EN应用简报 Maximizing chromatographic peak capacity with the Agilent 1290 Infinity LC（采用 Agilent 1290 Infinity 液相色谱使色谱峰容量最大化）5990-6932EN应用简报 Increased peak capacity for peptide analysis with the Agilent 1290 Infinity LC system（采用 Agilent 1290 I

20、nfinity 液相色谱系统提高多肽分析的峰容量）5990-6313EN网页CHROMacademy free access for students and university staff to online courses（CHROMacademy 学生和大学教职工可免费访问在线课程）ToC2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的35 ToC谢谢谢谢5991-5411CHCN2014 年 12 月 4 日 Agilent Technologies,Inc.2016仅用于教学目的36缩写词缩写缩写释义释义选择性dp填料粒径梯度范围F流速h折合理论塔板高度，色谱柱分离性能的度量k保留因子（旧称为：k 容量因子）Lc柱长色谱柱填料的品质N柱效或色谱柱塔板数P峰容量R分离度缩写缩写释义释义t时间tr保留时间t0色谱柱死时间tG梯度时间Vm色谱柱体积w峰宽W1/2半峰宽Wbi基线峰宽weddy涡流扩散wax轴向或纵向扩散wC传质阻力wav平均峰宽 ToC