銷售咨詢熱線：
13181278603
*章 氣相色譜法
氣相色譜法是以氣體作為流動相對復(fù)雜樣品進(jìn)行分離、檢測和定量的一種分析方法。它是近年來迅速發(fā)展起來的 分析技術(shù)，在不斷豐富發(fā)展和提高過程中，已逐漸形成一個專門的學(xué)科——氣相色譜學(xué)。由于該分析方法有分離效能高，分析速度快，樣品用量少等特點(diǎn)，因此目前 已廣泛的被用于石油化工、生物化學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生、衛(wèi)生檢疫、食品檢疫、環(huán)境保護(hù)、勞動保護(hù)、食品發(fā)酵、臨床等部門。氣相色譜法在這些領(lǐng)域中解決了工業(yè)生產(chǎn)的 中間體和工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)、科學(xué)研究、公害檢測、生產(chǎn)控制的分析問題。
1—1 氣象色譜一般介紹
氣相色譜儀 氣相色譜儀是以氣相色譜法為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的儀器、氣相色譜儀是以氣相色譜住為分離基礎(chǔ)，樣品進(jìn)入進(jìn)樣器后由載氣傳送，到達(dá)色譜柱得到分離，分離后樣品由柱中溜出后到達(dá)檢測器，并給出相應(yīng)的電訊號，然后排空。氣相色譜儀的系統(tǒng)方框示意圖見圖1—1。
圖1—1 氣相色譜儀的系統(tǒng)方框示意圖
在氣相色譜中，分離是分析的前提，只有使樣品組份能得到彼此分離才可能有正常的分析數(shù)據(jù)。 在 氣相色譜中常用填充柱或毛細(xì)管柱對樣品進(jìn)行分離。用氣體作為流動的傳輸氣，稱作流動相或稱為載氣。樣品通過一定的方式導(dǎo)入色譜儀后，由載氣把樣品組份帶進(jìn) 色譜柱，色譜柱中填充物是涂漬了固定液的擔(dān)體（稱為固定相），由于固定液對不同的物質(zhì)有不同的分子引力，使樣品各組份在柱中與固定液分子間發(fā)生了相互作用 （主要有吸附、溶解、絡(luò)合、離子交換……），于是使樣品分子在載氣和固定液之間進(jìn)行分配，樣品中各組份的物理化學(xué)性質(zhì)不同，所以各自在二相間的分配的比也 不同，于是各組份在色譜中運(yùn)動的速度也就不同，當(dāng)經(jīng)過一段距離后，各組份通過反復(fù)多次的分配，彼此間距離拉開，按先后次序從色譜柱后流出，從而獲得分離。 樣品組份分離示意圖1—2.
圖1—2.樣品組份在色譜柱中分離示意圖。
氣相色譜儀流路原理示意圖見圖1—3 圖1—3單流路系統(tǒng)示意圖
被分析樣品組份由進(jìn)樣器導(dǎo)入，由于進(jìn)樣器加熱溫度是樣品的zui高沸點(diǎn)，使瞬時把液態(tài)的樣品汽化為氣態(tài)，他們在載氣的攜帶下進(jìn)入色譜柱，樣品中的組份在注重哦 得到分離然后依次進(jìn)入檢測器。檢測器將各組份的濃度變化訊號轉(zhuǎn)換為電訊號（毫伏或毫安），由記錄儀記錄即可得到一張色譜分析圖，示意圖見1—4.
圖1—4中縱坐標(biāo)表示檢測器所給出的訊號，橫坐標(biāo)為時間，所描繪的曲線稱為色譜流出曲線。其中tR1、tR2 、tR3，分別是組份A、B、C的進(jìn)樣到的時間稱作為保留時間，保留時間作為組份的定性數(shù)據(jù)，而A、B、C三色譜峰面積作為定量的依據(jù)。 由圖1—3的流程可知，氣象色譜儀載氣流經(jīng)的次序是：載氣高壓瓶→減壓閥→凈化器→穩(wěn)壓閥→柱前壓力表→刻度流量閥→進(jìn)樣器→色譜柱→檢測器→放空。 （1）高壓瓶是載氣的儲存器，其內(nèi)壓力較高（灌滿時zai 15Mpa左右），使用時需特別注意安全。切莫把出氣口對準(zhǔn)人或儀器，也不可把高壓瓶靠近熱源或受日曬，搬動時也要小心，應(yīng)當(dāng)輕拿輕放，勿在地上踢滾，勿 敲打撞擊，以免發(fā)生爆炸，造成損失。有條件的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)把高壓氣瓶放到實(shí)驗(yàn)室外的通風(fēng)條件比較好的小屋里，使用氫氣瓶的實(shí)驗(yàn)室在室內(nèi)禁止吸煙。
（2）減壓閥：主要起降低氣壓的作用，以便使用。所有減壓閥必須與高壓氣瓶嘴緊密配合（注意：一般氫氣減壓閥與氣瓶連接處有一尼龍密封墊圈，使用前必須用扳手上緊，國內(nèi)減壓閥密封螺母的六角扳手同一尺寸是30毫米），否則開啟時會發(fā)生意外或漏氣，使色譜儀器無法正常工作。
（3）凈化器：凈化器系用一金屬圓筒制成，內(nèi)盛硅膠和分子篩，其作用是將鋼瓶出來的載氣中所帶有的水分及雜質(zhì)除 去。在使用高靈敏度檢測器時，對載氣的凈化要求往往很高，這點(diǎn)必須注意。管內(nèi)的硅膠和分子篩等物質(zhì)，每隔一段時間后因吸附雜質(zhì)太多而失效，就應(yīng)當(dāng)再活化才 能繼續(xù)使用。
（4）穩(wěn)壓閥：經(jīng)過凈化的載氣進(jìn)入色譜儀后，加了穩(wěn)壓閥，它的作用是使載氣有一穩(wěn)定壓力輸出（也有加穩(wěn)流閥的，經(jīng)過穩(wěn)流閥使載氣有一恒定的流速）。
（5）柱前壓力表：習(xí)慣上氣相色譜儀器有一個柱前壓力表，通過柱前壓力表可以了解色譜柱阻力情況，并能使用柱前壓力表對載氣流路系統(tǒng)探漏，檢查流路的漏氣。
（6）刻度流量閥：該閥為機(jī)械刻度式，由上游穩(wěn)壓閥提供穩(wěn)定的輸入氣壓（出廠時調(diào)至約0.3Mpa）穩(wěn)流閥的輸出流量可以從相應(yīng)的流量曲線查得。
（7）進(jìn)樣器：是把樣品以一定方式導(dǎo)入的設(shè)備，進(jìn)樣器有氣體、液體和固體進(jìn)樣器。
（8）色譜柱：這是色譜儀器分離的心臟部分，色譜柱通常用玻璃、不銹鋼等材料制作。內(nèi)部填充有固定相（涂有固定液的 擔(dān)體或吸附劑），色譜柱有U型柱或螺旋形柱。色譜柱種類有填充柱、毛細(xì)管柱等。填充柱內(nèi)徑在2—4毫米，長度在0.5~10米，而毛細(xì)管柱內(nèi)徑在 0.1~0.5毫米，柱長在10~200米。
（9）檢測器：其作用是將色譜柱分離后的物質(zhì)濃度的變化轉(zhuǎn)化為電信號，通過相應(yīng)的電部件后由記錄儀記錄下來作為色譜分析的數(shù)據(jù)。
（10）溫度控制系統(tǒng)：由于進(jìn)樣器、色譜柱及檢測器都必須要求在一定的溫度下工作，所以氣相色譜儀都有溫度控制器， 色譜柱的溫度對樣品分離的影響較大，一般要求在恒溫下進(jìn)行分離，對寬沸程樣品應(yīng)當(dāng)能進(jìn)行程序升溫操作，這樣可以縮短分離時間，又能得到較好的分離效果。當(dāng) 使用一般液體樣品進(jìn)樣器時，其溫度要根據(jù)柱溫及樣品的沸點(diǎn)來選擇，使樣品進(jìn)入進(jìn)樣器后能瞬時汽化。
（11）與檢測器有關(guān)的電部件：熱導(dǎo)池檢測器有直流穩(wěn)壓電源或穩(wěn)流電源供電，有的熱導(dǎo)池檢測器還配有前置放大器。氫 火焰離子化檢測器，有正負(fù)極化電壓和微電流放大器，電子捕獲檢測器有直流供電或脈沖供電和微電流放大器，有的電子捕獲檢測器有調(diào)頻脈沖放大器。氮磷檢測器 有直流低壓電源供電和微電流放大器，火焰光度檢測器有供光電倍增管工作的高壓電源及微電流放大器，這里不作一一贅述。
（12）記錄儀及數(shù)字積分儀：色譜用記錄儀是一種電子電位差計(jì)，它能直觀的記錄色譜儀的工作狀況及描繪色譜圖。國內(nèi)記錄儀主要有大華儀表廠的XWC—100、XWC—200、XWT—100、XWT—200、LM14-Y（t）100LW’12—Y（t）200等。 色譜數(shù)據(jù)積分儀有模擬式數(shù)字積分儀和微處理機(jī)控的色譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)，模擬式數(shù)字積分儀由于積分精度數(shù)據(jù)的完整性沒有微處理機(jī)控制的色譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)好，所以逐漸淘汰，近年來生命力zui強(qiáng)的是微處理機(jī)控制的數(shù)據(jù)臺，該數(shù)據(jù)臺能描繪出色譜圖和以表格形式給出運(yùn)算結(jié)果。
1—2 與氣相色譜儀有關(guān)的概念
（1）色譜柱：色譜工作者應(yīng)當(dāng)考慮色譜柱材料應(yīng)不與樣品起不良反應(yīng)。不銹鋼材料的色譜柱能承受較高的溫度，且使用過 程中不易破裂，但對酸類、鹵素等樣品不銹鋼柱管易與之反應(yīng)，其中某些金屬元素還具有催化作用，故在分離生化樣品及某些農(nóng)藥殘留物就會引起不良作用，因此分 析這些樣品給人們多用玻璃管色譜柱。玻璃柱的優(yōu)點(diǎn)是耐酸、堿，無催化作用，但易碎，所以使用玻璃柱前必須注意柱管不要碰撞。 色譜柱內(nèi)徑太粗則柱效明顯下降，色譜柱太細(xì)則填充固定相就很困難，近年來應(yīng)用在商品儀器上常用的色譜柱內(nèi)徑是Ф2~Ф3毫米，而柱長要根據(jù)被測樣品及色譜柱的效能，常用的色譜柱長度是小于3米。
（2）基線：通常為一水平直線，它表示只有載氣通過檢測器時，所得到的信號。它是檢查色譜儀器工作正常與否的重要指標(biāo)。 （3）色譜峰：當(dāng)載氣中混有其他的物質(zhì)一起通過檢測器時，所得到的高于基線的峰形（信號——時間的曲線）。 （4）載氣：利用氣體來輸送樣品流經(jīng)色譜柱和檢測器。常用的載氣有氮、氫、氦、氬與甲烷的混合氣。 （5）載氣速度：載氣的質(zhì)量流速，單位為毫升/分。 （6）檢測器：把柱末端溜出樣品組份轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備。檢測器能檢測氣體的某些物理性質(zhì)的變化。 （7）空氣峰：與固定相無相互作用的峰（對多數(shù)檢測器是空氣）。 （8）衰減器：電子線路的一部分，它決定放大了的檢測信號傳送到記錄器的量值（也可以不改變電子線路的衰減而改變記錄器的滿量程毫伏值）。 （9）拖尾峰：出峰時上升很快，而后緩慢回到基線的峰。 （10）伸舌峰:出峰時上升很緩慢，而后能很快回到基線的峰。 （11）怪峰：除被分析組份之外的色譜峰，這些峰出現(xiàn)與氣相色譜儀結(jié)構(gòu)，柱流失或系統(tǒng)污染及樣品分解、沾污等有關(guān)。 （12）流速：儀器中柱前流量計(jì)所讀出的體積流速（Fco’）,并不表示柱體積流速，需經(jīng)算成指示體積流速Fo’。 Fo’=Fco’?（1+P1） P1為柱前壓，Fco’可以在柱出口或檢測器出口用皂沫流量計(jì)來測定，Fo’系近似方法計(jì)算的柱體積流速，由于載氣流經(jīng)高溫的色譜柱和熱導(dǎo)池檢測器，必須把計(jì)算后的柱體積流速（Fo’）經(jīng)溫度校正，常用的溫度校正公式如下：
273+TTCD Fo=Fo’? ———— 273+TA
式中，TTCD系熱導(dǎo)池檢測器溫度，TA為環(huán)境溫度。
（13）死時間：惰性物質(zhì)（空氣）通過色譜柱所需要的時間，即從進(jìn)樣開始至惰性物質(zhì)峰zui高點(diǎn)所需的時間，用t0表示。
（14）平均線速（ū）：平均線速是柱長（L）除以惰性氣體物質(zhì)流經(jīng)色譜柱所需要的時間（tO）即： ū=L/ tO 厘米/秒
（15）保留時間（tR）：樣品通過色譜柱所需的時間，即從進(jìn)樣開始到樣品通過色譜柱所需要的時間，即從進(jìn)樣開始到樣品峰zui高點(diǎn)所需的時間。
（16）保留體積（VR）：保留時間（分）和流速（毫升/分）的乘積。單位是毫升。
（17）校正保留時間（tR’）：保留時間（tR）減去死時間（t0）。
（18）校正保留體積（VR’）：保留體積（VR）減去死體積（VO）。
（19）死體積：死時間（tO）和流速（毫升/分）的乘積。
（20）分配系數(shù)（K）：載氣攜帶樣品進(jìn)入色譜柱時，在氣相中的溶質(zhì)分子就要溶解到固定液中去，隨著固定液中溶質(zhì)的 增加，從固定液揮發(fā)到氣相中的溶質(zhì)也逐漸增加，zui后達(dá)到動態(tài)平衡，這種物質(zhì)在氣液兩相之間發(fā)生的溶解和揮發(fā)的過程，稱為分配過程，平衡時氣液兩相中溶質(zhì)的 濃度的定義為分配系數(shù)（K）
固定相中溶質(zhì)的濃度（CS）
K= ————————————
固定相中溶質(zhì)的濃度（CT）
固定相中溶質(zhì)的濃度（CT） （21）拖尾因子的計(jì)算：正常的色譜峰應(yīng)當(dāng)是對稱峰，在數(shù)學(xué)上稱為正太分布函數(shù)曲線，如果儀器有超線性將可能出現(xiàn)色譜峰的不對稱，對不對稱峰的計(jì)算可以用拖尾因子的表達(dá)來計(jì)算，見圖1—5。
在10%峰高處量基線，分別測量前后兩半寬度，前半寬度和后半寬度之比，即為拖尾因子。
（22）峰的容量因子（K）：又稱分配比、容量比。是衡量色譜柱對被分離組份保留能力的重要參數(shù)。定義為刺組份在固定相和流動相中分配量（重量、體積或克分子）之比，用：
校正保留時間tR’
K= ———————
死時間tO
死時間tO K值大者，在柱內(nèi)保留強(qiáng)，反之保留弱。
（23）相對保留值：某組份的1保留值與另一組份2的保留值之比稱相對保留值或溶劑效率。相對保留值用二組份校正保留時間，校正保留體積比值來計(jì)算。 r=VR2’/VR1’=tR2’/tR1’ 對保留值的優(yōu)點(diǎn)是：只要柱溫、固定相性質(zhì)不變，即使柱徑、柱長、柱填情況及流動相流速有所變化，相對保留值也即溶劑效率仍保持不變（示意圖1—6）。
（24）分離因子：指二組份未經(jīng)校正保留值（VR或tR）的比值以Sf表示： Sf=VR2/VR1=tR2/tR1 分離因子是評價色譜柱選擇性的一種指標(biāo)，由物質(zhì)對所給定固定相中的熱力學(xué)性質(zhì)決定，與柱溫有很大關(guān)系，在保留體積V、死體積VM時，分離因子與溶劑效率即相對保留值相一致。
1—3 理論概要
（1）分離度（R）：色譜分析中總是要求把樣品中的各組份加以一一分離。在多組份樣品中經(jīng)常會遇到二個或更多組份相 互交疊在一塊，說明色譜峰擴(kuò)張影響分離度。兩個相鄰的實(shí)際分離度，用R來度量，分離度R既是柱效率又是溶劑效率的量度，它取決于峰的寬度和兩峰峰頂之間的 間隔。
分離度表示見圖1—6。
分離度及其定義是：相鄰兩峰之間的差距之差被除以兩峰寬的平均值。 2（tR1-tR2） R= ————— W1+W2 tR2-tR1：兩色譜峰頂間的距離 1/2（W1+W2）色譜峰峰底寬總和的一半。 W1、W2分別是二色譜峰的峰底寬度。 由上式可以看出： 當(dāng)R=0時，二峰重合。 當(dāng)R=1時，實(shí)際仍有交鋒。 當(dāng)R=1.5時，兩個色譜峰*分開。 當(dāng)R＜1時，兩個色譜峰有明顯的交疊。
對于分離度還可以用圖1—7多給的分離示意圖表示： 2△tR △tR R=———— ≈———— W1+W2 W2 由圖所示分離度是峰寬和峰之間距離的函數(shù)。 （2）塔片理論：典型的色譜峰見圖1—8
（a）理論塔板數(shù)（n）：描述樣品在色譜柱中分配行為的半徑驗(yàn)理論——“塔板”理論，把色譜柱比擬為一個分餾塔的模式，并引入理論塔板數(shù)作為描述色譜柱效能的一個指標(biāo)，用n表示，n值越大則柱效率越高，n可以用下述表達(dá)式計(jì)算：
n=16?（tR/W）2或n=5.54（tR/2△t1/2）2 式中tR是被測樣品的保留時間，W是峰底寬，從峰的兩側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)做的切線與基線相交點(diǎn)之間的截距。 2△t1/2是半峰寬度，※tR、2△t1/2和W三者均需以同一單位表示（時間或距離）※※對伸舌峰或拖尾峰計(jì)算理論塔片數(shù)時應(yīng)當(dāng)用n=16?（tR/W）2式來表達(dá)。 理論塔板數(shù)表達(dá)了色譜峰的擴(kuò)張程度和色譜峰的陡度，但不能說明色譜柱對組份的選擇。
（b）有效塔板數(shù)：由于系統(tǒng)有死時間或死體積存在，理論塔板數(shù)與理論塔板高度不能完成反應(yīng)柱效率，特別是對過早流出色譜柱的樣品，而扣除死時間（死體積）后算出來的有效塔板數(shù)是不隨保留值而變化的，因而它更能反映柱效率。n有效表達(dá)式如下：
n有效=16?（tR’/W）2或n有效=5.54（t’R /△t1/2）2
式中tR’=tR-tO，tR’是校正保留時間
（c）理論塔高度：又稱理論等板高度、等度高度或板高、zui小板高，相當(dāng)于一個理論塔板的高度，用H或HETP表示。 H=L/n 式中L是柱長（通常用厘米或毫米表示）
（d）有效塔板高度用H有效=L/n有效表示。
（e）根據(jù)分離的要求確定塔板數(shù) 下述方程可用測定所需要的板數(shù)，進(jìn)而確定所需要的柱長：
n需=16?R2（α/α-1）2（k2’+1/k2’）2 式中R為分離度，α為相對保留值，K2’為峰2的容量因子。 舉例說明：圖1—9表示二化合物分離是在一根2米色譜柱上得到的，問為使R=1.5（即達(dá)到二峰*分開），柱長需要多少米？踏板高度（H）是多少？
圖1—9 所需要的塔板數(shù)計(jì)算
n=5.54（tR /2△t1/2）2 =5.54（15’30’’/30’’）2 =5324（塊板）
r=t’R2/t’R1 =（15’30’’-45’’）/（12’20’’-45’’） =1.27
R2’= t’R2/to=（15’30’’-45’’）/45’’=19.66
n需=16?R2（α/α-1）2（R2’+1/R2’）2 =16×1.52×（1.27/1.27-1）2×（19.66+1/19.66）2=875
需要柱長=原來柱長×（n需/n原有） =2×（875/5324）=0.33米
由此可見，用一根短得多的色譜柱即可提供令人滿意的分離結(jié)果，因分離是在2米柱上完成的，因此可以使用更高的流速（降低柱效），以縮短分析時間。 （3）速率理論： 范特姆塔（Van deemter）在1956年提出了比較柱尺寸和分析條件的非常有用的方程式。這一方程式與理論塔板數(shù)（n），理論塔板高度（H）和載氣流速有關(guān)，其zui簡單的形式是： H=A+（B/u）+（CG+CL）ū 這一方程可以用圖1—10表示的那樣，用理論塔板高度（H）作為載氣線速（u）的函數(shù)而繪制曲線，曲線上有u的zui小值稱為*載氣線速（uopt）。在這一點(diǎn)的理論塔板高度位于zui低值，因而柱效能為zui高值。 上式中引入了三個與樣品分子通過柱子期間的各種基本過程有關(guān)的復(fù)合項(xiàng)：即多路效應(yīng)（A），縱向氣態(tài)擴(kuò)散（B）和與樣品分子在氣相和液相中的擴(kuò)散過程有關(guān)的傳質(zhì)阻力（CG+CL）
圖1—10 Van deemter理論塔板高度與載氣線速關(guān)系圖
其中A項(xiàng)是多路（渦流擴(kuò)散）項(xiàng),在填充柱里由于填充物的顆粒大小、形狀、填充方法和柱的直徑不同，流動相通過填充物會改變流動方向。在填充物的不規(guī)則空隙中其流動方向不斷改變。因此樣品組份分子在流動相中形成了紊亂的類似渦流的流動，多路效應(yīng)示意圖見圖1——11.
圖1—11 填充柱多路效應(yīng)示意圖
為減少多路（渦流擴(kuò)散）影響，減少A項(xiàng)的一個明顯途徑是使用較小和均勻顆粒的固定相，而填充柱子時必須使柱有一個很高的填充密度，而又不使粒子破碎。 而分子擴(kuò)散項(xiàng)B是表示樣品進(jìn)入色譜柱后運(yùn)動著的分子會發(fā)生各方面擴(kuò)散作用而使色譜峰擴(kuò)張，它與組份在柱內(nèi)停留時間，載氣的分子量有關(guān)。較大的載氣分子量和較高的載氣流速能減少分子擴(kuò)散項(xiàng)的影響。 傳質(zhì)阻力項(xiàng)在色譜過程中溶質(zhì)分子不斷進(jìn)出于流動相與固定相之間，但溶質(zhì)在此二相之間的平衡不 是瞬間完成的。溶質(zhì)進(jìn)入色譜柱后，由流動相至二相界面，再由二相界面流動至相內(nèi)，反復(fù)發(fā)生質(zhì)量傳遞過程，除去縱向擴(kuò)散外，所有阻礙溶質(zhì)組份在二相間達(dá)到平 衡的因素都?xì)w于傳質(zhì)阻力。由于這些阻力的存在，使色譜峰產(chǎn)生區(qū)域擴(kuò)張，傳質(zhì)阻力與流速，樣品的擴(kuò)散系數(shù)、液膜的厚度，載體顆粒大小，填充情況等有關(guān)。為減 少傳質(zhì)阻力應(yīng)選擇較薄的固定液涂層，涂漬要均勻，樣品分子量要?。ㄟ@是由于同系物中分子量大的樣品比分子量小的有較小的擴(kuò)散系數(shù)和較大的傳質(zhì)阻力。）降低 柱流速可以減小傳質(zhì)阻力項(xiàng)的影響。 為了提高色譜柱的效率，必須壓縮多路（渦流擴(kuò)散），分子擴(kuò)散的影響，同時要加快氣相和液相的傳質(zhì)速率，因?yàn)?/span>H越小，樣品在一定長度的色譜柱上達(dá)到的分配次數(shù)越多，柱效率就越高，色譜圖也越窄，分離得也就越好。 （4）分離條件的選擇 人們都希望能滿意的取得分析結(jié)果，可對不同的樣品進(jìn)行分析時必須把已掌握的知識，經(jīng)過幾次試驗(yàn)后能比較準(zhǔn)確的找到適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件，以達(dá)到分離的目的。 本節(jié)將就載氣的性質(zhì)、載氣的流速、擔(dān)體性質(zhì)、固定液配比、柱溫、柱徑和柱長、進(jìn)樣技術(shù)等對塔板高度H作一簡單介紹。 （A）載氣的性質(zhì)：載氣的性質(zhì)對柱效率是有一定影響的。圖1—12表示不同載氣時平均線速度與塔板高度關(guān)系。
圖1—12 不同載氣時平均線速度與理論塔板高的關(guān)系
由圖可知分子量小的載氣，*線速和塔板高度都比分子量大的載氣大，這一實(shí)驗(yàn)表明氮?dú)饽塬@得較高的柱效而氫氣能得到較快的分析速度，對于不同的檢測器應(yīng)選擇不同的載氣（這在第三章里要詳細(xì)介紹）。 （B）載氣流速的選擇 為 了獲得zui高的柱效，色譜柱必須在*流速下操作，*流速可以在理論塔板高度與線速度曲線中找到。zui小的理論塔板高度決定了*載氣線速所使用的流速。在 實(shí)際分析中，為了縮短分析周期，對選擇略比*線速度高的載氣流速，而面對理論塔板高度沒有明顯的影響，略高于*載氣線速的一點(diǎn)稱為*實(shí)用線速。如圖 1—13圖見下面。
圖1-13 *線速與*實(shí)用線速示意圖
（C）擔(dān)體直徑（粒度） 擔(dān)體表面結(jié)構(gòu)和孔徑的分布決定固定液在擔(dān)體上的分布以及傳質(zhì)阻力和縱向擴(kuò)散的情況，所以不同粒度的擔(dān)體，其柱效是不同的，擔(dān)體直徑與塔板高度的關(guān)系見圖1—14。
圖1—14 擔(dān)體粒度與塔板高度的影響
使用小而均勻的擔(dān)體直徑能改善柱效。由圖1—14可見80~100目硅藻土型擔(dān)體能給出zui高的柱效。 （D）固定液配比 固定液含量越低則可以減少傳質(zhì)阻力，從而提高柱效率縮短分析周期，但是固定液用量也不能太低，否則所用固定液不足以覆蓋擔(dān)體而出現(xiàn)擔(dān)體的吸附現(xiàn)象，柱效反而會下降，不同固定液配比與塔板高度影響見圖1—15。
圖1—15 不同固定液配比載氣線速與塔板高度關(guān)系
（E）柱溫影響 一般柱溫選擇在被分析樣品的平均沸點(diǎn)左右或稍低一些，對于寬沸程的樣品多采用程序升溫方法來解決。 通常較低的柱溫能改善分離，但由此造成的分析時間，對低的柱溫能減少化合物的分解，但可能增加了吸附，所以平時人們都用較低的固定液配比來降低柱溫。 （F）柱內(nèi)徑和柱長 減少柱子內(nèi)徑，保持其他條件不變，結(jié)果柱效將會明顯提高，柱內(nèi)徑與塔板高度關(guān)系見圖1—16。
圖1—16 不同柱內(nèi)徑時載氣線速與塔板高度關(guān)系
當(dāng)填充小內(nèi)徑的柱子時，可能會有些困難，近年來常用的色譜柱內(nèi)徑是Ф1.5~2毫米，小的柱內(nèi)徑使用的樣品量也比較小。 如果進(jìn)入柱子的樣品量過大，其結(jié)果損失柱效率。正如圖1—17中看到那樣，當(dāng)對一定規(guī)格的柱子增加樣品量時，柱效差不多穩(wěn)定到某一點(diǎn)，此后開始迅速下降。
圖1—17 不同進(jìn)樣量與塔板高度關(guān)系
若氣體流速保持不變，則分析時間隨柱長的增加而增加，分離度也有所改善。增加了柱長往往增加了柱前壓力，因此希望在維持一定分離度時使柱長減到zui短。近年來Ф2毫米內(nèi)徑色譜柱常用柱長在0.5~2米左右。 （5）進(jìn)樣技術(shù)對柱效的影響 進(jìn)樣速度必須很快，注射器的針尖要插到底，動作要熟練，每次動作要力求重復(fù)，讓樣品迅速到達(dá)進(jìn)樣器或色譜柱頂（柱上進(jìn)樣法），同時進(jìn)樣器要求有足夠的汽化溫度，進(jìn)樣器溫度太低會引起伸舌色譜峰，而進(jìn)樣速度太慢會使樣品指數(shù)式的汽化而出現(xiàn)拖尾的色譜峰。
