色谱塔板理论课件.ppt

(platetheory)塔板理论把气液色谱柱当作一个精馏塔,将色谱分离过程比作精馏过程,沿用精馏塔中塔板的概念描述溶质在两相间的分配行为,将连续的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复(类似于精馏塔的塔板上的平衡过程);并引入理论塔板数N和理论塔板高度H作为衡量柱效的指标。2020/7/15塔板理论的假设:(1)在每一个平衡过程间隔内,平衡可以迅速达到;(2)将载气看作成脉动(间歇)过程;(3)试样沿色谱柱方向的扩散可忽略;(4)组分在各塔板上的分配系数相同。根据塔板理论,溶质进入柱入口后,即在两相间进行分配。对于正常的色谱柱,溶质在两相间达到分配平衡的次数在数千次以上,最后,"挥发度"最大(保留最弱)的溶质最先从"塔顶"(色谱柱出口)逸出(流出),从而使不同"挥发度"(保留值)的溶质实现相互分离。2020/7/15为简单起见,设色谱柱由5块塔板(n=5,n为柱子的塔板数)组成,并以r表示塔板编号,r=1,2…,n-l;某组分的分配比k=,在色谱分离过程中,该组分的分布见下表。45简单地认为:在每一块塔板上,溶质在两相间很快达到分配平衡,然后随着流动相按一个一个塔板的方式向前移动。对于一根长为L的色谱柱,溶质平衡的次数应为:n=L/Hn称为理论塔板数。与精馏塔一样,色谱柱的柱效随理论塔板数n的增加而增加,随板高H的增大而减小。式中tR与Y1/2(Y)应采用同一单位(时间或距离)。从公式可以看出,在tR一定时,如果色谱峰很窄,则说明n越大,H越小,柱效能越高。保留时间包含死时间tM,在死时间内不参与分配!理论塔板数与色谱参数之间的关系为:2020/7/。需引入有效塔板数和有效塔板高度:2020/7/15塔板理论是一种半经验性理论。它用热力学的观点定量说明了溶质在色谱柱中移动的速率,解释了流出曲线的形状,并提出了计算和评价柱效高低的参数。但是,色谱过程不仅受热力学因素的影响,而且还与分子的扩散、传质等动力学因素有关,因此塔板理论只能定性地给出板高的概念,却不能解释板高受哪些因素影响;也不能说明为什么在不同的流速下,可以测得不同的理论塔板数,因而限制了它的应用。(1)当色谱柱长度一定时,塔板数n越大,被测组分在柱内被分配的次数越多,柱效能则越高,所得色谱峰越窄。(2)一般情况下,不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同,用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时,应指明测定物质。(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果,当两组分的分配系数K相同时,无论该色谱柱的塔板数n多大,该两组分都无法分离。(4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果,也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。2020/7/15