液相色谱塔板高度方程的统一形式

研究了色谱分离过程中物质的径向扩散和流动相发热对柱效能的影响。从热传导方程出发,运用色谱过程动力学原理推导了包括考虑流动相径向扩散、色谱柱发热影响的液相色谱塔板高度方程:H=2*γ*D m/u+2*λ*d p*u^1/3/u^1/3+ω*(D m/d p)^1/3+2*k*u/(1+k)^2*(1+κ0)*k d+θ*(κ0+κ0 k+k)^2*dp^2*u/30*D m*κ0*(1+κ0)^2*(1+k)^2+κi*(κ0+κ0 k+k)^2*dp^5/3*u^2/3/3*κ0*Ω*Dm^2/3*(1+κ0)^2*(1+k)^2+r 0^2*(κ0+κ0 k+k)*u/4*D r*(1+k)*exp*(-Kr0^2*α)该方程概括了高效液相色谱(HPLC)、超高效液相色谱(UPLC)、毛细管电色谱(CEC)和消滞留层液相色谱(ESFLC)塔板高度与各种因素的关系。方程最后一项代表了径向扩散和柱发热对塔板高度的贡献。当流动相线速度较低且柱内径较细时,流动相摩擦生热和径向扩散对塔板高度的贡献趋近于零,塔板高度方程还原成Horvath和Lin的方程;当流动相线速度较高时,由于流动相摩擦生热,柱轴心与边缘温差增加,导致流动相线速度径向分布差异,使得柱效率降低。柱轴心与边缘的温差与流动相线速度平方成正比。该文指出,在流动相高线速度情况下,液相色谱的柱效率与柱内径密切相关,采用细内径柱有利于实现高速与高效率;过高的流动相线速度将导致色谱柱效率崩溃。