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理论塔板数

时间:2022-07-05 12:35:03

下面是小编为大家整理的理论塔板数,供大家参考。

理论塔板数

 

 数 理论塔板数 1、 、义 定义

  理论塔板数(theoretical plate number)N,色谱的柱效参数之一,用于定量表示色谱柱的分离效率(简称柱效)。N 取决于固定相的种类、性质(粒度、粒径分布等)、填充状况、柱长、流动相的种类和流速及测定柱效所用物质的性质。如果峰形对称并符合正态分布,N 可近似表示为:

 理论塔板数=5.54(保留时间/半高峰宽) 2

  柱效率用理论塔板数定量地表示:N=16*(t/w )

 2 。其中,t 是溶质从进样到最大洗脱峰出现的时间,w 为该溶质的洗脱峰在基线处的宽度。在一色谱柱中用相同的洗脱条件时候,不同化合物的滞留时间与其洗脱峰宽度之比接近常数。因此理论塔板数大的色谱柱效率高。当然,N 的大小和柱子长度有密切关系:理论塔板高度 H=柱长/N,用 H 可以衡量单位长度的色谱柱的效率,H 越小,则色谱柱效率越高。

 N 为常量时,W 随 tR 成正比例变化。在一张多组分色谱图上,如果各组份含量相当,则后洗脱的峰比前面的峰要逐渐加宽,峰高则逐渐降低。

 用半峰宽计算理论塔板数比用峰宽计算更为方便和常用,因为半峰宽更容易准确测定,尤其是对稍有拖尾的峰。

  N 与柱长成正比,柱越长,N 越大。用 N 表示柱效时应注明柱长,,如果未注明,则表示柱长为 1 米时的理论塔板数。(一般 HPLC 柱的 N 在 1000 以上。)

 若用调整保留时间(tR′)计算理论塔板数,所得值称为有效理论塔板数(N 有效或 Neff)=16(tR′/W) 2

  我们知道实际操作过程中,峰会出现拖尾的情况,所以,实用半峰宽比使用峰宽要准确一些,当然这也不是绝对的。

  理论塔板高度和理论塔板数都是柱效指标,,由于峰宽或半峰宽是组分分子在色谱柱内离散的度量,总的离散程度是单位柱长内分子离散的累计,其与柱长成正比。

 理论塔板数首先应该是和柱子的性能是有关系的,像填料,柱长什么的,和你的流动相,流速,样品分子量大小都是有关系的。每个峰的理论塔板数肯定是不同的,理论塔板数越高峰形越好。

 2、 、生 理论塔板数下降后可以考虑色谱柱再生

 (1)、反相柱 分别用甲醇:水=90:10,纯甲醇(HPLC 级),异丙醇(HPLC 级),二氯甲烷(HPLC 级)等溶剂作为流动相,依次冲洗,每种流动相流经色谱柱不少于 20 倍的色谱柱体积,然后再以相反的次序冲洗。

 (2)、正相柱 分别用正己烷(HPLC 级),异丙醇(HPLC 级),二氯甲烷(HPLC 级),甲醇(HPLC 级)等溶剂做流动相顺次冲洗,每种流动相流经色谱柱不少于 20 倍的柱体积(异丙醇粘度大,可降低流速,避免压力过高)。注意使用溶剂的次序不要颠倒,用甲醇冲洗完后,再以相反的次序冲洗至正己烷.所有的流动相必须严格脱水。

 (3)、离子交换柱 长时间在缓冲溶液中使用和进样,将导致色谱柱离子交换能力下降,用稀酸缓冲溶液冲洗可以使阳离子柱再生,反之,用稀碱缓冲溶液冲洗可以使阴离子柱再生。

 另外,还可以选择能溶解柱内污染物的溶剂为流动相做正方向和反方向冲洗,但再生后的色谱柱柱效是不可能恢复到新柱的水平的。

 如果柱子装反了可以调回来,但可能会造成柱内担体塌陷,在不得已的情况下尽量不要反装色谱柱。

 提问一 一:塔板理论困惑?(塔板数和峰宽有关,当进样浓度变化时,峰宽变吗?)

 回答:楼 1: Originally posted by 605108287 at 2012-02-21 1655:保留时间不变,峰高变高,峰宽变宽。

 辩论楼 1:峰宽变了,由塔板理论得出塔板数也变大,难道塔板数会随浓度变化而变化?一个柱子的塔板数不但和样品有关,还和样品的浓度有关?

 楼 2: Originally posted by yinyao2300 at 2012-02-22 1231:提到色谱柱,就要引入 Van Deemter 方程了,流速一定,理论塔板高越低,柱效越高。理论塔板数,决定了色谱柱上的保留情况,可以说是理论塔板数越多,峰越窄。理论塔板数是不会随浓度变化而变化的,只是你可以从峰的宽窄上面看出柱效的高低。

 辩论楼 2:塔板理论有缺陷,不能说明流速对其影响。但是如果塔板数和浓度没关系的话,那么 1ng 和 1mg 的同一样品是否有同样的峰宽,只是峰高不同。

 楼 3: Originally posted by yinyao2300 at 2012-02-22 2119:个人觉得如果你是真的在乎实践中的样品不同浓度的峰宽的话,你应该将色谱柱的因素考虑进去,比如填料,键合相。你将理论带入实际中也应该考虑实际中能否达到理论的要求 。

 辩论楼 3:不考虑实际,也不考虑速率方程,只说塔板理论,是不是对于同一种物质的不同浓度的峰宽是一样的,而量只是体现在峰高上。

 如果实际峰宽不一样,只是说明塔板理论有缺陷,不如速率方程完善。(但是塔板理论简单易用)。不知道我这样理解对不对。

 楼 4: Originally posted by 补天士 Sai at 2012-02-22 2203:额不太确认现在想的对不对,首先肯定是保留时间不变,但是浓度越高需要越多的理论塔板实现分离,所以 n 变大,W 变大,也就是说同样一根柱子在低浓度下能实现分离,在高浓度下也许就不能了 。

 辩论楼 4:我明白了,塔板数和浓度没有关系。也就是说按照塔板理论,浓度不影响峰

 宽只影响峰高。

 补充:色谱流出曲线方程及定量参数(峰高 h 和峰面积 A)

  由色谱流出曲线方程可知:当 t=tR 时,浓度 C 有极大值。Cmax 就是色谱峰的峰高。因此:①当实验条件一定时(即 σ 一定),峰高 h 与组分的量 C0(进样量)成正比,所以正常峰的峰高可用于定量分析。②当进样量一定时,σ 越小(柱效越高),峰高越高,因此提高柱效

 色谱柱 能提高HPLC分析的灵敏度。

  由流出曲线方程对V(0~∞)求积分,即得出色谱峰面积A。可见 A 相当于组分进样量 C0,因此是常用的定量参数。把 Cmax=h 和 Wh/2=2.355σ 代入上式,即得 A=1.064×Wh/2×h,此为正常峰的峰面积计算公式。

 高效液相色谱操作知识

  (一)高压恒流泵的维护注意事项 泵的密封圈是最易磨损的部件,密封圈的损坏可引起系统的许多故障,要注意保养和定期更换。应采取下列措施以延长使用寿命:

 绝对不允许在没有流动相的或流动相还没有进入泵头的情况下启动泵而造成柱塞杆的干磨。

 每天使用后应将整个系统管路中的缓冲液体冲洗干净,防止盐沉积,整个管路要浸在无缓冲的溶液或有机溶剂中。长期不用也要定期开泵冲洗整个管路。要用 HPLC 级试剂 ,输液管前端要用烧结不锈钢沉子过滤流动相。要注意防止管路阻塞造成压力过高而损坏仪器。

 压力下限应设置在 0.5~1MPa,以防止储液器中的流动相被抽干或严重渗漏而引起柱塞的干磨,有柱后清洗功能的高压恒流泵还要注意保持清洗液,否则将失去柱后清洗效果。

 (二)流动相使用的注意事项 必须使用 HPLC 级或相当于该级别的流动相,并要先经 0.45um 薄膜过滤。

 过滤后的流动相必须经过充分脱气,以除去其中溶解的气体(如 02),如不脱气易产生气泡,增加基线噪声,造成灵敏度下降,甚至无法分析。

 几种脱气方法比较:

 1、 氦气脱气法:利用液体中氦气的溶解度比空气低,连续吹氦脱气,效果较好但成本高。

 2、 加热回流法:效果较好,但操作复杂,且有毒性挥发污染。

 3、 抽真空脱气法:易抽走有机相 4、 超声脱气法:一种较为常见的脱气法。流动相放在超声波容器中,用超声波震荡 10~15

 分钟,此法效果并不太好但操作简单。

 用 如果管路中使用 peek 树脂部件,请不要使用下列流动相 :浓硫酸、浓硝酸、二氯乙酸、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿和二甲基亚砜 。

 意 特别注意 HPLC 使用过后的系统清洗:

 含有缓冲盐溶液的流动相的清洗方法:

 1、 先用 100%的纯水冲洗,打开排放阀,用 3~5ml/min 的流量,洗二十分钟左右后停泵。

 此举主要是针对吸液系统、泵头、进出口单向阀等体积较大的空间的清洗。

 2、 再用 5:95 的甲醇/水清洗整个系统,关闭排放阀,用 1ml/min 的流量,洗 30~60 分钟后停泵。此举主要是用水清洗整个系统中的盐,用 5%的甲醇主要是为了保护色谱柱。

 3、 最后用 100%的甲醇清洗整个系统,用 1ml/min 的流量,洗 2 分钟左右,然后关机。

 如果流动相中不含盐,则使用上述第三步清洗即可。

 (三)流动相的更换 在分析过程中,有时需要更换流动相进行分析。一定要注意前一种使用的流动相和所更换的流动相是不是能够相溶。如果前一种使用的流动相和所更换的流动相不能够相溶,那您就要特别注意了。要采用一种与这二种需更换的流动相都能相溶的流动相进行过滤、清洗。

 较为常用的过滤流动相为异丙醇,但实际操作中要看具体情况而定,原则就是采用与这二种需更换的流动相都能相溶的流动相。一般清洗时间为 30~40 分钟,直至系统完全稳定。

 如不进行以上“特别注意”上述步骤的操作,将会导致系统管路阻塞。严重时将引起流通池污染堵塞,不得不更换流通池。用户就要承担不必要的损失了。

 储液器的注意事项:

 保持流动相储液器的清洁是保证仪器正常使用的关键。要使用 HPLC 级的溶剂,对试剂含有缓冲盐及非 HPLC 级的流动相一定要用 0.45?m 过滤器除区去其中的微量物质。

 仪 器 操作步骤 1)、过滤流动相,根据需要选择不同的滤膜。

 2)、对抽滤后的流动相进行超声脱气 10-20 分钟。

 3)、打开液相色谱工作站(包括计算机软件和色谱仪),连接好流动相管道,连接检测系统。

 4)、 进入液相色谱仪控制界面主菜单,点击 manual,进入手动菜单。

 5)、 有一段时间没用,或者换了新的流动相,需要先冲洗泵和进样阀。冲洗泵,直接在泵的出水口,用针头抽取。冲洗进样阀,需要在 manual 菜单下,先点击 purge,再点击 start,冲洗时速度不要超过 10 ml/min。

 6)、 调节流量,初次使用新的流动相,可以先试一下压力,流速越大,压力越大,一般不要超过 2000。点击 injure,选用合适的流速,点击 on,走基线,观察基线的情况。

 7)、 设计走样方法。点击 file,选取 se-lect users and methods,可以选取现有的各种走样方法。若需建立一个新的方法,点击 new method。选取需要的配件,包括进样阀,泵,检测器等,根据需要而不同。选完后,点击 protocol。一个完整的走样方法需要包括:a.进样前的稳流,一般 2-5 分钟;b.基线归零;c.进样阀的 loading-inject 转换;d.走样时间,随不同的样品而不同。

 8)、 进样和进样后操作。选定走样方法,点击 start。进样,所有的样品均需过滤。方法走完后,点击 postrun,可记录数据和做标记等。全部样品走完后,再用上面的方法走一段基线,洗掉剩余物。

 9)、 关液相色谱仪时,先关计算机,再关液相色谱。

 10)、 填写登记本,由负责人签字。

 注意事项:

 1)、 流动相均需色谱纯度,水用 20M 的去离子水。脱气后的流动相要小心振动尽量不引起气泡。

 2)、 柱子是非常脆弱的,第一次做的方法,先不要让液体过柱子。

 3)、 所有过柱子的液体均需严格的过滤。

 高效液相色谱仪(Agilent 1100) 操作注意事项--- 流动相:

 1、 流动相应选用色谱纯试剂、高纯水或双蒸水,酸碱液及缓冲液需经过滤后使用,过滤时注意区分水系膜和油系膜的使用范围;

 2、 水相流动相需经常更换(一般不超过 2 天),防止长菌变质;

 3、 使用双泵时,A、B、C、D 四相中,若所用流动相中有含盐流动相,则 A、D(进液口位于混合器下方)放置含盐流动相,B、C(进液口位于混合器上方)放置不含盐流动相; A、B、C、D 四个储液器中其中一个为棕色瓶,用于存放水相流动相。

 样品:

 1、 采用过滤或离心方法处理样品,确保样品中不含固体颗粒;

 2、 用流动相或比流动相弱(若为反相柱,则极性比流动相大;若为正相柱,则极性比流动相小)的溶剂制备样品溶液,尽量用流动相制备样品液;手动进样时,进样量尽量小,使用定量管定量时,进样体积应为定量管的 3~5 倍; 色谱柱:

 1、 使用前仔细阅读色谱柱附带的说明书,注意适用范围,如 pH 值范围、流动相类型等;

 2、 使用符合要求的流动相;

 3、 使用保护柱;

 4、 如所用流动相为含盐流动相,反相色谱柱使用后,先用水或低浓度甲醇水(如 5%甲醇水溶液),再用甲醇冲洗。

 5、 色谱柱在不使用时,应用甲醇冲洗,取下后紧密封闭两端保存;

 6、 不要高压冲洗柱子;

 7、 不要在高温下长时间使用硅胶键合相色谱柱; 使用过程中注意轻拿轻放。

 1. 实验前准备事项 1.1 对照品的配制

 1.1.1 配制方法 取干燥情况下的对照品(注意是否吸潮),每次称取量不得少于 5mg,置一定容量量瓶中,加入少量溶剂,超声溶解冷却后再定容、混匀(高浓度)。再用移液管吸取 1~2ml 至先配制成高浓度的对照品,一定容量量瓶中,加入溶剂定容、混匀,即得(低浓度)。配置后的对照品均需用封口膜封好。

 1.1.2 配制浓度

 严格按照标准配制对照品浓度(低浓度),不可超过或低于一倍。

 1.1.3 所需玻璃仪器和容器

 所需玻璃仪器和容器,尽量选用棕色容量瓶进行配制。每次临用前需要用纯水清洗干净后,再用无水乙醇冲洗三次,阴(烤)干、冷却后方可使用。

 1.1.4 标签

  配制好的对照品标签上应注明:品名、批号、取样量、稀释倍数(浓度)、

 配制日期。

 1.1.5 干燥器

  干燥器中的干燥剂每月至少处理一次。

 1.2 供试品的制备

 1.2.1 取样方法

  成品:取 10 袋装量差异项下的样品,按照相关品种标准含量测定项下有关要求,精密称取两份,进行平行实验。

 药材:取样袋中药材全部打粉至规定目数(一般为 3~4 号筛),按照 05 年版中国药典相关品种含量测定项下有关要求,精密称取两份,进行平行实验。

 1.2.2 称样要求

  用万分之一天平称取,使用中注意天平稳定。

 1.2.3 量取要求

 均用移液管量取或刻度量管。

 1.2.4 所需玻璃仪器和容器

 所需玻璃仪器和容器,每次临用前需要用纯水清洗干净后,再用无水乙醇冲洗三次,阴(烤)干、冷却后方可使用。

 2 实验中注意事项 2.1 实验仪器的准备

 2.1.1 仪器安装后是否存在漏液现象?压力是否稳定?柱子是否安反? 2.1.2 检查完毕后,打开电脑、N2000 工作站电源开关后,再打开泵电源开关、控制面板上泵开关...

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