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你常使用的色譜柱,為啥內徑不是整數?
更新時間:2023-04-11 點擊次數:1083
大家剛開始接觸液相的時候,不知道有沒有人和我一樣在想一個(ge) 問題:為(wei) 啥色譜柱的內(nei) 徑都是一些很零碎的數字,比如:4.6mm、2.1mm,從(cong) 來沒有見到過5mm、10mm這種看上去讓人賞心悅目的整數。
大家會(hui) 發現,市麵上大部分的色譜柱都是這些奇怪的內(nei) 徑規格,那...到底是為(wei) 什麽(me) 呢?
在學習(xi) 液相色譜的基礎理論時,我們(men) 總會(hui) 聽到一個(ge) 如雷貫耳的名字,叫做“範第姆特曲線",這個(ge) 曲線成為(wei) 了液相色譜分離當中zui經典的理論之一。
下圖中的範第姆特公式:
第一項為(wei) :渦流擴散項,
第二項為(wei) :分子擴散項,
第三項為(wei) :傳(chuan) 質阻力項。
上圖為(wei) 線速度與(yu) 柱效的範第姆特關(guan) 係圖
柱效隨著流速提升而升高,到達一個(ge) 最大值以後,又開始隨流速增大而降低,這個(ge) 讓色譜柱達到最大柱效的流速值,被叫做最佳流速。在最佳流速附近保證實際柱效與(yu) 最佳柱效差異很小的一個(ge) 區域內(nei) 的流速,被叫做最佳流速範圍。
線速度指的是色譜峰譜帶移動的速度,通常用cm/min作為(wei) 單位;而流速指的是色譜儀(yi) 輸液的體(ti) 積流速,通常用mL/min作為(wei) 單位。
線速度和流速換算關(guan) 係為(wei) 體(ti) 積流量=(線性速度/60)×(π×d2/4),其中d為(wei) 色譜柱的內(nei) 徑(cm)。對於(yu) 粒徑5μm的色譜柱,最佳線速度為(wei) 1mm/s(6cm/min),相當於(yu) 4.6mm內(nei) 徑色譜柱的柱流速為(wei) 1mL/min。這就是通常4.6mm內(nei) 徑柱的推薦最佳流速為(wei) 1mL/min的原因。3.0mm對應0.4mL/min,2.1mm對應0.2mL/min,1.0mm對應0.05mL/min。為(wei) 了使用液相時輸入流速為(wei) 整數的便利,所以目前市場上色譜柱的內(nei) 徑均不是整數。
從(cong) 範第姆特公式中可以知道色譜填充材料的顆粒直徑越小,柱效越高(板高越小),每一種顆粒對應一個(ge) 最佳線速,在此線速下獲得最高的柱效。
從(cong) 上圖中我們(men) 可以看出顆粒直徑低於(yu) 2μm以下,最佳柱效下所允許的最佳限速範圍得到很大的擴展。這意味著使用更快的流速而不會(hui) 損失柱效。當使用1.7μm粒徑的色譜柱(UPLC柱)時,使用的柱長可以比常規的HPLC柱縮短至三分之一,還能達到相同的柱效。與(yu) HPLC相比,在相同的柱效和分離度下,可以縮短分離時間;與(yu) HPLC具有相同的分離時間時,柱效和分離度大大提高。