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化学工程

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如何选择气相分离条件?影响分离度的最主要因素是什么?

正确答案: 选择最佳气相色谱操作条件,是以色谱分离方程式和范第姆特速率理论为指导。
1)柱长选择,柱长应适当,增加柱长虽然可以增大理论塔板数,但是同时也使峰变宽,分析时间延长。一般情况下,柱长选择以使组分能完全分离,分离度达到所期望的值为准。
2)载气及流速的选择,但流速u较小时,分子扩散项B/u是影响柱效的主要因素,此时宜采用分子质量大的作载气(如N2、Ar),以使组分在载气中有较小的扩散系数。当u较大时,传质阻力Cu起主导作用,宜采用相对分子质量小的作载气(如H2、He),使组分有较大的扩散系数;减小传质阻力,提高柱效。
3)柱温选择。柱温高有利于加快液相、气相的传质速率,降低传质阻力;有利于降低塔板高度,提高柱效;但是柱温增高同时加剧纵向扩散,从而导致柱效下降。另一方面柱温高还会增大固定液的蒸发流失。为了提高选择性,改善分离,往往希望柱温较低。但是,这又会增长分析时间。所以柱温选择要兼顾几方面的因素,根据实际情况而定。一般原则是:在使最难分离组分有尽可能有好的分离的前提下,适当低的柱温,以保留时间适宜,峰形不拖尾为宜。对于宽沸程多组分混合物,一般采用程序升温进行分析。
4)载体粒度选择,载体粒度减小,柱效明显提高;但粒度过小,阻力将明显增大,使柱压降也显著增大,对操作带来不便。一般载体粒度为柱径的1/20~1/25为宜。
5)进样时间和进样量选择,进样必须快,如果进样时间太长,试样原始宽度变大,色谱峰随之变宽,对分离不利。进样时间一般在1s内。进样量随色谱柱内径、柱长及固定液用量的不同而异。在实际分析中,最大允许量应控制在半峰宽基本不变,而峰高与进样量呈线性关系为宜。如果进样量超过最大允许量,峰形变宽,线性关系会被破坏。一般说,色谱柱内径越大、越长、固定液用量越多,允许进样量越大。
影响分离度的最主要因素是柱温,因为它可以改变分配系数。
答案解析:
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