1.渦流擴(kuò)散項(xiàng) A在填充色譜柱中，當(dāng)組分隨流動(dòng)相向柱出口遷移時(shí)，流動(dòng)相由于受到固定相顆粒障礙，不斷改變流動(dòng)方向，使組分分子在前進(jìn)中形成紊亂的類(lèi)似渦流的流動(dòng)，故稱(chēng)渦流擴(kuò)散。由于填充物顆粒大小的不同及填充物的不均勻性，使組分在色譜柱中路徑長(zhǎng)短不一，因而同時(shí)進(jìn)色譜柱的相同組分到達(dá)柱口時(shí)間并不一致，引起了色譜峰的變寬。色譜峰變寬的程度由下式?jīng)Q定:A = 2λdp上式表明，A與填充物的平均直徑dp的大小和填充不規(guī)則因子λ有關(guān)，與流動(dòng)相的性質(zhì)、線(xiàn)速度和組分性質(zhì)無(wú)關(guān)。為了減少渦流擴(kuò)散，提高柱效，使用細(xì)而均勻的顆粒，并且填充均勻是十分必要的。對(duì)于空心毛細(xì)管，不存在渦流擴(kuò)散。因此 A = 0。2. 分子擴(kuò)散項(xiàng) B / u (縱向擴(kuò)散項(xiàng))縱向分子擴(kuò)散是由濃度梯度造成的。組分從柱入口加入，其濃度分布的構(gòu)型呈"塞子"狀。它隨著流動(dòng)相向前推進(jìn)，由于存在濃度梯度，"塞子"必然自發(fā)的向前和向后擴(kuò)散，造成譜帶展寬。分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)為 B = 2γ Dgγ是填充柱內(nèi)流動(dòng)相擴(kuò)散路徑彎曲的因素，也稱(chēng)彎曲因子，它反映了固定相顆粒的幾何形狀對(duì)自由分子擴(kuò)散的阻礙情況。Dg為組分在流動(dòng)相中擴(kuò)散系數(shù)(cm3·s-1),分子擴(kuò)散項(xiàng)與組分在流動(dòng)相中擴(kuò)散系數(shù)Dg成正比.Dg與流動(dòng)相及組分性質(zhì)有關(guān):(a) 相對(duì)分子質(zhì)量大的組分Dg小，Dg反比于流動(dòng)相相對(duì)分子質(zhì)量的平方根，所以采用相對(duì)分子質(zhì)量較大的流動(dòng)相，可使B項(xiàng)降低;(b) Dg隨柱溫增高而增加，但反比于柱壓。另外縱向擴(kuò)散與組分在色譜柱內(nèi)停留時(shí)間有關(guān)，流動(dòng)相流速小，組分停留時(shí)間長(zhǎng)，縱向擴(kuò)散就大。因此為降低縱向擴(kuò)散影響，要加大流動(dòng)相速度。對(duì)于液相色譜，組分在流動(dòng)相中縱向擴(kuò)散可以忽略。3. 傳質(zhì)阻力項(xiàng) Cu由于氣相色譜以氣體為流動(dòng)相，液相色譜以液體為流動(dòng)相，它們的傳質(zhì)過(guò)程不完全相同。(1)氣液色譜傳質(zhì)阻力系數(shù)C包括氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cg和液相傳質(zhì)阻力系數(shù)C1兩項(xiàng)，即C = Cg+ C1氣相傳質(zhì)過(guò)程是指試樣組分從氣相移動(dòng)到固定相表面的過(guò)程。這一過(guò)程中試樣組分將在兩相間進(jìn)行質(zhì)量交換，即進(jìn)行濃度分配。有的分子還來(lái)不及進(jìn)入兩相界面，就被氣相帶走;有的則進(jìn)入兩相界面又來(lái)不及返回氣相。這樣使得試樣在兩相界面上不能瞬間達(dá)到分配平衡，引起滯后現(xiàn)象，從而使色譜峰變寬。對(duì)于填充柱，氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cg為:Cg= 0.01k2 / (1 + k)2 · dp / Dg式中k為容量因子。由上式看出，氣相傳質(zhì)阻力與填充物粒度dp的平方成正比，與組分在載氣流中的擴(kuò)散系數(shù)Dg成反比。因此，采用粒度小的填充物和相對(duì)分子質(zhì)量小的氣體(如氫氣)做載氣，可使Cg減小，提高柱效。液相傳質(zhì)過(guò)程是指試樣組分從固定相的氣/液界面移動(dòng)到液相內(nèi)部，并發(fā)生質(zhì)量交換，達(dá)到分配平衡，然后又返回氣/液界面的傳質(zhì)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程也需要一定的時(shí)間，此時(shí)，氣相中組分的其它分子仍隨載氣不斷向柱口運(yùn)動(dòng)，于是造成峰形擴(kuò)張。液相傳質(zhì)阻力系數(shù) C1為:C1 = 2 / 3 · k / (1 + k)2 · df2 / Dl由上式看出，固定相的液膜厚度df薄，組分在液相的擴(kuò)散系數(shù)D1大，則液相傳質(zhì)阻力就小。降低固定液的含量，可以降低液膜厚度，但k值隨之變小，又會(huì)使C1增大。當(dāng)固定液含量一定時(shí)，液膜厚度隨載體的比表面積增加而降低，因此，一般采用比表面積較大的載體來(lái)降低液膜厚度。但比表面太大，由于吸附造成拖尾峰，也不利于分離。雖然提高柱溫可增大D1，但會(huì)使k值減小，為了保持適當(dāng)?shù)腃1值，應(yīng)控制適宜的柱溫。(2) 液液分配色譜傳質(zhì)阻力系數(shù)(C)包含流動(dòng)相傳質(zhì)阻力系數(shù)(Cm)和固定相傳質(zhì)阻力系數(shù)(Cs)，即C = Cm + Cs其中Cm又包含流動(dòng)的流動(dòng)相中的傳質(zhì)阻力和滯留的流動(dòng)相中的傳質(zhì)阻力，即:Cm = wmdp2 / Dm + wsmdp2 / Dm式中右邊第一項(xiàng)為流動(dòng)的流動(dòng)相中的傳質(zhì)阻力。當(dāng)流動(dòng)相流過(guò)色譜柱內(nèi)的填充物時(shí)，靠近填充物顆粒的流動(dòng)相流速比在流路中間的稍慢一些，故柱內(nèi)流動(dòng)相的流速是不均勻的。這種傳質(zhì)阻力對(duì)板高的影響與固定相粒度dp 的平方成正比，與試樣分子在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)Dm成反比，ωm是由柱和填充的性質(zhì)決定的因子。 右邊第二項(xiàng)為滯留的流動(dòng)相中的傳質(zhì)阻力。這是由于固定相的多孔性，會(huì)造成某部分流動(dòng)相滯留在一個(gè)局部，滯留在固定相微孔內(nèi)的流動(dòng)相一般是停滯不動(dòng)的流動(dòng)相中的試樣分子要與固定相進(jìn)行質(zhì)量交換，必須首先擴(kuò)散到滯留區(qū)。如果固定相的微孔既小又深，傳質(zhì)速率就慢，對(duì)峰的擴(kuò)展影響就大(如教材P.302圖15.6所示)。式中ωm是一常數(shù)，它與顆粒微孔中被流動(dòng)相所占據(jù)部分的分?jǐn)?shù)及容量因子有關(guān)。顯然，固定相的粒度愈小，微孔孔徑愈大，傳質(zhì)速率就愈快，柱效就高。對(duì)高效液相色譜固定相的設(shè)計(jì)就是基于這一考慮。液液色譜中固定相傳質(zhì)阻力系數(shù)(Cs)可用下式表示:Cs= wsdf2 / Ds公式說(shuō)明試樣分子從流動(dòng)相進(jìn)入固定液內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量交換的傳質(zhì)過(guò)程與液膜厚度df平方成正比，與試樣分子在固定液的擴(kuò)散系數(shù)Ds成反比。式中ωs是與容量因子k有關(guān)的系數(shù)。氣相色譜速率方程和液相色譜速率方程的形式基本一致，主要區(qū)別在液液色譜中縱向擴(kuò)散項(xiàng)可忽略不計(jì),影響柱效的主要因素是傳質(zhì)阻力項(xiàng)。4. 流動(dòng)相線(xiàn)速度對(duì)板高的影響(1)LC和GC的H-u圖根據(jù)van Deemter公式作LC和GC的H-u圖，LC和GC的H-u圖十分相似，對(duì)應(yīng)某一流速都有一個(gè)板高的極小值，這個(gè)極小值就是柱效最高點(diǎn);LC板高極小值比GC的極小值小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，說(shuō)明液相色譜的柱效比氣相色譜高得多;LC的板高最低點(diǎn)相應(yīng)流速比起GC的流速亦小一個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明對(duì)于LC，為了取得良好的柱效，流速不一定要很高。(2) 分子擴(kuò)散項(xiàng)和傳質(zhì)阻力項(xiàng)對(duì)板高的貢獻(xiàn)較低線(xiàn)速時(shí)，分子擴(kuò)散項(xiàng)起主要作用;較高 線(xiàn)速時(shí)，傳質(zhì)阻力項(xiàng)起主要作用;其中流動(dòng)相傳質(zhì)阻力項(xiàng)對(duì)板高的貢獻(xiàn)幾乎是一個(gè)定值。在高線(xiàn)速度時(shí)，固定相傳質(zhì)阻力項(xiàng)成為影響板高的主要因素，隨著速度增高，板高值越來(lái)越大，柱效急劇下降。5. 固定相粒度大小對(duì)板高的影響粒度越細(xì)，板高越小，并且受線(xiàn)速度影響亦小。這就是為什么在HPLC中采用細(xì)顆粒作固定相的根據(jù)。當(dāng)然，固定相顆粒愈細(xì)，柱流速愈慢。只有采取高壓技術(shù)，流動(dòng)相流速才能符合實(shí)驗(yàn)要求。
