如何優(yōu)化理論塔板數(shù)N

上一期跟大家分享了有關理論塔板數(shù)的定義和影響理論塔板數(shù)的因素，今天小編和大家繼續(xù)分享，如何來優(yōu)化理論塔板數(shù)。

先回顧下和理論塔板數(shù)相關的范德姆特方程：

H表示理論塔板高度，v表示流動相的流速，A表示渦流擴散項，B/v表示縱向擴散項，C*v表示傳質阻力項。

而N=（1/H）L，L是色譜柱的柱長。

N值的增加會引起分離度的提高，通常也意味著分離時間更長。相反，N值減小可以讓實驗時間縮短—— 在優(yōu)化選擇性之后，當分離度Rs>2時，有益于實驗本身。

如果其他因素相同，N就應該和柱長成正比，通常來說當填充顆粒的粒徑減小或流動相流速減小N值都會增加。當k值變化時，實驗時間和t₀成正比，而t₀與L/v成正比。因此，實驗時間會隨著柱長的增加而同比增加，或者隨流動相流速的減小而同比增加。同樣地，壓力P會隨著柱長或者流速的增加，或者填充顆粒粒徑的減小而增加。

所以，當改變色譜柱條件來改善分離效果時，我們需要平衡好實驗時間、分離度和系統(tǒng)的壓力。

還有就是，如果改變色譜柱條件是為了提高分離度或者加快實驗速度，建議不要改變鍵合相，這是為了避免柱子選擇性出現(xiàn)變化。

● 超高壓；

● 更高的溫度；

● 特殊設計的填充顆粒。

UHPLC可用于獲得更好的分離度或者縮短實驗操作時間。需要注意的是，當柱壓超過34MPa的時候，某些之前認為的關系開始明顯不再成立。流動相的黏度隨著柱壓的增加而增大，因此壓力再也無法隨著流速的增加而同比增加。k值和α值也取決于系統(tǒng)壓力，因此就和柱子的條件相關；這種情況在系統(tǒng)壓力比較低時就不明顯。

zui后需要注意的是，當液體流經一根填充的柱子時會產生熱量，這個熱量和貫穿整個柱子的壓力成正比。柱子里發(fā)生溫度改變可能會對峰形和理論塔板數(shù)產生負面的影響，以及進一步改變k值和α值。

溫度越高，N值也會相應增加。升高溫度的同時會導致流動相黏度降低和溶質分子的擴散系數(shù)D_m增加。提高溫度，在理論上可以用來縮短實驗時間而同時保持N值不變，或者增加N值而保持實驗時間不變。高溫操作的優(yōu)勢也會被一些相應的劣勢所抵消。所以溫度，通常是Nzui大值和αzui大值間的妥協(xié)。

除了通常使用的全多孔顆粒之外，還有其它類型的柱子：薄殼型（pellicular）或者核殼型（表面多孔）顆粒填充的柱子和整體柱。關于這些柱子，我們在其它推文中也有介紹。

薄殼型和核殼型顆粒對于大分子的分離具有特別優(yōu)勢，對范德姆特方程方程中，傳質阻力項Cv的貢獻減少了。薄殼型的色譜柱是以一層薄的多孔填料涂覆在實心的硅膠柱上構成的，因此很容易發(fā)生超載，這使得它的使用局限在一些很小的樣品上（也就是進樣量必須要很小）。

核殼型柱子的多孔填料層比薄殼型柱子的厚，這使得它們能夠承載幾乎和全多孔柱一樣多的樣品量。在其它實驗條件都相同的情況下，整體柱比顆粒柱更加具有滲透性，這就允許應用更高的流速，并且也能實現(xiàn)快速分離。