液相色谱中影响色谱峰扩展的因素有哪些

2025-03-13 00:39:42

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回答（1）：

　　液相色谱中影响色谱峰扩展的因素有：样品池体积、连接管体积、时间常数（包括放大器及记录仪的时间常数）等。样品池体积大，使样品被流动相稀释，不仅会降低检测灵敏度，还使峰展宽。池的结构特点（几何形状）和池内的流动特性（从连接管到样品池由于直径变化引起的）都会影响峰展宽。　连接管对色谱峰扩展的影响，是由于流动相在空管中的流动速度分布的纵断面呈抛物线状，管中心的样品分子比管壁部分的样品分子先到达样品池，而样品分子在液体中的径向扩散很慢，因此引起了峰扩展。检测器的时间常数包括检测器传感器和电子元件的响应时间，传感器的响应较快，而检测器放大器和记录仪的时间常数有可能过大，使色谱峰变形失真，导致柱效下降，也影响色谱分析的可靠性和准确性。

　设备的情况也会影响色谱峰扩展，如：　一、液相色谱放置平稳牢固。
　　二、液相色谱有可靠的接地。
　　三、高压气瓶要放置在阴凉、通风处，通过减压阀和机器连接。
　　四、使用氢火焰时，应先开助燃气，后开氢气，关闭时应先关氢气，后关助燃气。注意氢瓶、减压阀、连接管线是否泄漏。
　　五、温控设备，压力表应按规定进行检定。
　　色谱法也叫层析法，它是一种高效能的物理分离技术，将它用于分析化学并配合适当的检测手段，就成为色谱分析法。色谱法的最早应用是用于分离植物色素，其方法是这样的:在一玻璃管中放入碳酸钙，将含有植物色素(植物叶的提取液)的石油醚倒入管中。此时，玻璃管的上端立即出现几种颜色的混合谱带。然后用纯石油醚冲洗，随着石油醚的加入，谱带不断地向下移动，并逐渐分开成几个不同颜色的谱带，继续冲洗就可分别接得各种颜色的色素，并可分别进行鉴定。色谱法也由此而得名。但其分离的原理仍然是一样的。仍然叫它色谱分析。
　　由以上方法可知，在色谱法中存在两相，一相是固定不动的，把它叫做固定相;另一相则不断流过固定相，把它叫做流动相。
　　色谱法的分离原理就是利用待分离的各种物质在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的。
　　使用外力使含有样品的流动相(气体、液体)通过一固定于柱中或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。当流动相中携带的混合物流经固定相时，混合物中的各组分与固定相发生相互作用。
　　由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中先后流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。
　　色谱分析法有很多种类，从不同的角度出发可以有不同的分类方法。
　　从两相的状态分类:
　　色谱法中，流动相可以是气体，也可以是液体，由此可分为气相色谱法(GC)和液相色谱法(LC)。固定相既可以是固体，也可以是涂在固体上的液体，由此又可将气相色谱法和液相色谱法分为气-液色谱、气-固色谱、液-固色谱、液-液色谱。
　　另外，还有一种超临界流体色谱法(supercritical fluid chromatography SFC)，超临界流体色谱是值用超临界流体做流通相，以固体吸附剂(如硅胶)或键合到载体(或毛细管壁)上的高聚物为固定相的色谱法。超临界流体是在高于临界压力和临界温度时的一种物质状态，它既不是气体也不是液体，但兼有气体和液体的某些性质。
　　高效液相色谱法(HPLC)是继气相色谱之后，70年代初期发展起来的一种以液体做流动相的新色谱技术。高效液相色谱是在气相色谱和经典色谱的基础上发展起来的。现代液相色谱和经典液相色谱没有本质的区别。不同点仅仅是现代液相色谱比经典液相色谱有较高的效率和实现了自动化操作。经典的液相色谱法，流动相在常压下输送，所用的固定相柱效低，分析周期长。而现代液相色谱法引用了气相色谱的理论，流动相改为高压输送;色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成，从而使柱效大大高于经典液相色谱(每米塔板数可达几万或几十万);同时柱后连有高灵敏度的检测器，可对流出物进行连续检测。因此，高效液相色谱具有分析速度快、分离效能高、自动化等特点。所以称它为高压、高速、高效或现代液相色谱法。

回答（2）：

　　液相色谱影响色谱峰扩展的因素
　　在高效液相色谱法中，除了追求通用性和高灵敏外，由于色谱柱体积小，且溶质在液相中扩散系数很低，柱外效应对色谱峰扩展是个不可忽略的因素。柱外效应直接影响了色谱系统的最小检测量，而且间接限制了容量因子的最大值，应尽可能减小。随着快速柱和微径柱的发展，检测系统造成的峰展宽问题就显得更为重要了。检测系统造成峰展宽的主要来源是：柱外死体积，包括样品池体积和连接管体积；时间常数，包括放大器及记录仪的时间常数等。
　　样品池体积是检测器的重要参数。池体积大，使样品被流动相稀释，不仅会降低检测灵敏度，还使峰展宽。除了池体积大小的影响外，池的结构特点（几何形状）和池内的流动特性（从连接管到样品池由于直径变化引起的）都会影响峰展宽，极端情况就是在池内发生完全的湍流混合。此时检测池内产生的色谱峰扩展等于检测池体积，这是检测池内色谱峰扩展的上限，实际上不存在完全的紊乱混合。有关研究表明，只要检测池体积Vd小于色谱峰体积Vp（决定于容量因子k'）的十分之一（即Vd<0.1Vp）时，检测池造成的峰扩展就不严重。目前使用的检测池体积大多数都小于等于8μL，对于常规分析一般没有多大影响。另外，当使用小体积高效柱时，检测池引起的峰扩展，与使用常规液相色谱柱相比，对出峰早的化合物（k;<2）尤为重要。故希望检测池体积小于5μL，微量色谱柱的体积应减少到1μL，甚至更小。
　　连接管对色谱峰扩展的影响，是由于流动相在空管中的流动速度分布的纵断面呈抛物线状，管中心的样品分子比管壁部分的样品分子先到达样品池，而样品分子在液体中的径向扩散很慢，因此引起了峰扩展。样品池和连接管对峰扩展的贡献有可能使在色谱柱上已经分离了的组分在样品池中又重叠混合。检测池与色谱柱出口的连接，或者几个检测器之间的连接，应采用细内径连接管并控制最短的距离，以使峰扩展最小。但应注意，连接管内径减小时，管内压力降会有所增加。
　　检测器的时间常数也叫响应时间，定义为从样品进入检测池到真实信号输出,63.2%的时间，用"表示，是样品进入检测器产生响应信号时间的度量，反映了检测器跟踪组分浓度变化的快慢。
　　检测器的时间常数包括检测器传感器和电子元件的响应时间，它间接对色谱系统的最小检测量和最低检测浓度产生影响。一般说来，传感器的响应较快。而检测器放大器和记录仪的时间常数有可能过大，使色谱峰变形失真，导致柱效下降，也影响色谱分析的可靠性和准确性。对保留值小的组分及进行快速分析时，问题就显得更为突出，尤其需要使用时间常数小的检测器和记录仪。目前使用的检测器和记录仪的时间常数一般在0.5s-1.0s 就是合适的。需要特别注意的是，当进行高灵敏度检测时，自动加上去的滤波电路的时间常数可达1.5s。另
　　外，检测器的时间常数也决定于检测器的死体积。对浓度型检测器，死体积越小，浓度变化越快，则时间常数越小。有研究表明，为了测定色谱柱的“真实柱效”，应使用时间常数很小的检测器（τ<0.1s），或使用容量因子k'大于或等于6的溶质进行。

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