色譜流動相對色譜分離行為的影響

蘇丹（西藏大學(xué)理學(xué)院，西藏拉薩850000）

0 引言

化學(xué)的重要基礎(chǔ)是各種分離過程。[1]色譜法是繼萃取、精餾、吸附等分離技術(shù)后創(chuàng)建的廣泛應(yīng)用的一種物理化學(xué)方法，它能分離性質(zhì)相近多組分的復(fù)雜混合物。早期，經(jīng)典柱色譜主要作為一種分離技術(shù)，現(xiàn)代高效色譜技術(shù)和高靈敏度色譜檢測技術(shù)發(fā)展，分離與檢測相結(jié)合，色譜已成為高效、高靈敏、應(yīng)用最廣的分離分析方法。色譜分離，即試樣各組分在流動相和固定相之間發(fā)生連續(xù)多次作用，各組分與兩相的親和力、分布常數(shù)不同，致使組分在色譜柱內(nèi)的遷移速率不同，流出色譜柱所需時間—保留值也不相同。為達(dá)較好的分離效果，要求組分間保留值差異大、分離度高且色譜區(qū)帶窄。因而，對流動相做研究是必不可少的。本實(shí)驗(yàn)中，我選用組成配比和流速兩個變量設(shè)置梯度，觀察研究其對高效液相色譜分離萘和聯(lián)苯混合體系分離的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

萘聯(lián)苯無水甲醇LC-20AT液相色譜儀紫外檢測器(檢測波長為254nm)色譜柱C18柱（150mm×2.1mm）50μL微量注射器

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

通過控制甲醇與水的流速來調(diào)控流動相的組成成分來探究流動相配比對高效液相色譜分離性能的影響。基于上步操作，找出分離效果最佳的流動相配比，并固定甲醇流速與水的流速為該最佳比例，探究流動相流速對高效液相色譜分離性能的影響。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

2.1 流動相的組成對反相高效液相色譜分離性能的影響

表1 流動相組成不同時的分離效果

圖1不同流動相流速下色譜圖

萘和聯(lián)苯的分離度取決于兩者的保留時間差異。由表1知，聯(lián)苯和萘的保留時間都隨甲醇體積分?jǐn)?shù)的增大而減小，其中聯(lián)苯的保留時間減小幅度較大。當(dāng)流動相中甲醇 的體積分?jǐn)?shù)很大時，兩者的色譜峰將會難以分開。因此，當(dāng)甲醇的體積分?jǐn)?shù)為0.7或0.8時，萘與聯(lián)苯的分離度大于1.5，此時分離效果較好，可用作基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的參考。

2.2 流動相流速對色譜分離性能的影響

1956 年，van Deemter 概括分子離散，即色譜峰擴(kuò)張的各種基本因素，導(dǎo)出速率理論方程。該方程包括引起色譜峰擴(kuò)張、板高增大的三項基本因素-渦流擴(kuò)散、縱向分子擴(kuò)散、傳質(zhì)項。速率理論方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：H=A+B/u+Cu=A+B/u+(Cs+Cm)u。式中H 為單位柱長統(tǒng)計意義的分子離散度，u為流動相平均線速度，說明流動相對物質(zhì)的分離效果有直接影響。

如表2所示，流動相流速越大，分離度略微減小。

表2 流動相流速不同時的分離效果＊

當(dāng)流動相流速增大時，會降低兩種物質(zhì)與色譜柱填料的結(jié)合作用使其保留時間減小，而流速的增加對聯(lián)苯而言使其與色譜柱結(jié)合作用下降的程度比萘略大，故聯(lián)苯的保留時間下降地更為顯著，兩者的保留時間差值減小，分離度有所下降，但分離度仍大于1.5，即混合樣品中兩組分已完全分離。

*注：流動相均為體積分?jǐn)?shù)為0.8 的甲醇水溶液，通過控制甲醇流速與水流速為8：2 來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，流動相流速會影響色譜峰的拖尾因子，也會影響峰的峰形，結(jié)合拖尾因子與流動相流速的關(guān)系，即可得出流動相流速對色譜峰性狀的影響。由表2知，兩種物質(zhì)的拖尾因子幾乎均隨流動相流速的增大而增大，從圖1 中大致看出，當(dāng)流速為實(shí)驗(yàn)中的最小值0.10mL/min時，拖尾程度最輕，但為最大值0.30mL/min時，且未出現(xiàn)嚴(yán)重拖尾。因此，在分離萘和聯(lián)苯混合體系時應(yīng)該適當(dāng)提高流速。

3 結(jié)語

本次實(shí)驗(yàn)采用控制變量的方法，分別單一地改變流動相組成和流動相流速，測定出萘和聯(lián)苯混合樣品的色譜圖。通過分析高效液相色譜儀得出分離度、保留時間和拖尾因子等參數(shù)，對高效液相色譜對混合組分的分離能力進(jìn)行探究。本次實(shí)驗(yàn)雖以萘和聯(lián)苯體系作為分離對象研究流動相組成和流動相流速對高效液相色譜分離效果的影響，但實(shí)驗(yàn)中所做的分析和所得結(jié)論可推廣到其他混合體系中，在以后使用高效液相色譜分離混合組分時，對選擇流動相組成和流動相流速合適值時具有一定的參考作用。