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柱效的本质到底是啥?90%以上的人都理解错了

柱效的本质到底是啥?90%以上的人都理解错了 河北中旭检验检测技术有限公司
2025-10-31
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导读:柱效高意味着分离能力强吗?未必。什么是柱效?柱效是指色谱柱保留某一化合物而不使其扩散的能力。
柱效高意味着分离能力强吗?未必。
什么是柱效?

柱效是指色谱柱保留某一化合物而不使其扩散的能力。这里强调的是不使其扩散的能力,并没有提到分离的能力。

柱效的衡量标准是什么?

理论塔板数(N):色谱的柱效参数之一,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。

柱效的计算:

(公式1)

tR:保留时间;W1/2:半峰宽;Wb:峰宽

影响柱效的因素:

理论塔板高度受涡流扩散项、分子扩散项及传质阻力项因素影响,表达式如下:

H=A+B/u+Cu   ……公式2

H为理论塔板高度,A为涡流扩散项,B为分子扩散系数,C为传质阻力系数,u为流动相流速。

以上为基础理论知识,在此理论知道下,我们作如下假设:

假设有粒径足够小足够均匀的石英砂微球,假设粒径1.7μm(市面上粒径最小的色谱柱就1.7μm),用该微球填充一根4.6mm*250mm的色谱柱,那我们就得到一根1.7μm*4.6mm*250mm的石英砂色谱柱,这个填料是没有任何吸附能力的。

这个石英砂色谱柱的柱效会怎样呢?

我们看公式1,因为石英砂微球是没有任何保留能力的,tR应该是无限接近死时间,一般时间是在1-2min,因为石英砂微球粒径很小,W1/2应该是非常小,计算出来的N理论上是可以很大的,也就是说这根色谱柱柱效也很高。

我们从公式2的角度再分析下,A项反映的是被分析物在色谱柱中可能采取不同的路径,因而经过的路程也不一样长,引起色谱峰的展宽,这就是"多路径效应"。在我们假设的这根石英砂色谱柱中,粒径小且均匀,该项引起的纵向扩散很小。

B/u 表示的是因为色谱柱各部分存在浓差而引起的纵向扩散带来的峰展宽,该项是可以控制的,控制一定的进样量就可以忽略该项的扩散。

Cu表示达到固定相与流动相的平衡之后由于在固定相与流动相传质存在着阻力引起的峰展宽。因石英砂没有吸附能力,所以该项可以忽略。

也就是理论踏板高度H可以很低,那理论塔板数1/H就很高了,也就是柱效很高。

但是这根色谱柱并没有分离能力,因为没有任何官能团,所有物质进到色谱柱后,会同时流出来。

高柱效的柱子就像是修了一条质量很高的、非常平坦的高速公路,所有跑车都在这条路上狂奔,彼此速度都一样,同时到达终点,彼此拉不开距离。

如果想分开,可以在路上做一些路障,因每台车过路障的能力不同,就先后有掉队的,彼此也就分开了。

对于C18柱来说,粒径均匀的硅胶微球就是平坦的高速公路,上面的十八烷基就是路障,公路+路障组合才会产生分离能力。

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关于中旭公司


河北中旭检验检测技术有限公司成立于2013年,注册资金2000万元,位于河北省石家庄市,是一家集环境检测、环保咨询及环境损害司法鉴定于一体的综合性环保技术服务机构,公司实验室及办公面积 6000余平方米,40%以上硕士研究生、40%以上中级技术职称。2014年2月首次取得原河北省质量技术监督局颁发的检验检测机构资质认定证书,2016年7月建成河北省首家二英实验室,2019年成立生态环境损害司法鉴定中心,2020年被生态环境部列入《生态环境损害鉴定评估推荐机构名录(第三批)》,2022年被河北省市场监督管理局评为全省检验检测行业重点培树典型标杆,2024年7月当选河北省环保产业协会监测专委会主任委员单位,2019年12月、2024年1月中旭鉴定中心先后两次被司法部评为“全国公共法律服务工作先进集体”。公司多次参与省级执法监测、环境损害司法鉴定、省级标准制定和项目环保咨询评估工作,在行业内具备较高的知名度和影响力。

公司目前拥有资质认定检测项目 1600余项,业务范围涵盖环境空气和废气检测、土壤和沉积物检测、水质检测(具备地表水 109 项全项、地下水 93 项全项能力)、固体废物和危险废物检测、噪声和振动检测、辐射检测、煤质/活性炭检测、二英检测、新污染物检测、CPM(可凝结颗粒物)检测、公共场所检测、职业卫生检测与评价、司法鉴定检测、VOCs 苏玛罐检测、非道路移动机械检测、LDAR 泄漏检测、煤气成分检测、温室气体检测,以及各类环保咨询业务等(包括 CEMS 核查调试与验收、企业超低排放评估、排污许可、竣工环保验收、土壤污染状况调查、“一厂一策”技术报告、突发环境应急预案等)。

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