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你常使用的色譜柱，為啥內(nèi)徑不是整數(shù)？
大家剛開(kāi)始接觸液相的時(shí)候，不知道有沒(méi)有人和我一樣在想一個(gè)問(wèn)題：為啥色譜柱的內(nèi)徑都是一些很零碎的數(shù)字，比如：4.6mm、2.1mm，從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)5mm、10mm這種看上去讓人賞心悅目的整數(shù)。
大家會(huì)發(fā)現(xiàn)，市面上大部分的色譜柱都是這些奇怪的內(nèi)徑規(guī)格，那...到底是為什么呢？
在學(xué)習(xí)液相色譜的基礎(chǔ)理論時(shí)，我們總會(huì)聽(tīng)到一個(gè)如雷貫耳的名字，叫做“范第姆特曲線"，這個(gè)曲線成為了液相色譜分離當(dāng)中zui經(jīng)典的理論之一。
下圖中的范第姆特公式：
第一項(xiàng)為：渦流擴(kuò)散項(xiàng)，
第二項(xiàng)為：分子擴(kuò)散項(xiàng)，
第三項(xiàng)為：傳質(zhì)阻力項(xiàng)。
上圖為線速度與柱效的范第姆特關(guān)系圖
圖中的橫坐標(biāo)表示線速度，
縱坐標(biāo)表示理論塔板高度。
柱效隨著流速提升而升高，到達(dá)一個(gè)最大值以后，又開(kāi)始隨流速增大而降低，這個(gè)讓色譜柱達(dá)到最大柱效的流速值，被叫做最佳流速。在最佳流速附近保證實(shí)際柱效與最佳柱效差異很小的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的流速，被叫做最佳流速范圍。
線速度指的是色譜峰譜帶移動(dòng)的速度，通常用cm/min作為單位；而流速指的是色譜儀輸液的體積流速，通常用mL/min作為單位。
線速度和流速換算關(guān)系為體積流量=（線性速度/60）×（π×d2/4），其中d為色譜柱的內(nèi)徑（cm）。對(duì)于粒徑5μm的色譜柱，最佳線速度為1mm/s（6cm/min），相當(dāng)于4.6mm內(nèi)徑色譜柱的柱流速為1mL/min。這就是通常4.6mm內(nèi)徑柱的推薦最佳流速為1mL/min的原因。3.0mm對(duì)應(yīng)0.4mL/min，2.1mm對(duì)應(yīng)0.2mL/min，1.0mm對(duì)應(yīng)0.05mL/min。為了使用液相時(shí)輸入流速為整數(shù)的便利，所以目前市場(chǎng)上色譜柱的內(nèi)徑均不是整數(shù)。
從范第姆特公式中可以知道色譜填充材料的顆粒直徑越小，柱效越高（板高越?。恳环N顆粒對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳線速，在此線速下獲得最高的柱效。
從上圖中我們可以看出顆粒直徑低于2μm以下，最佳柱效下所允許的最佳限速范圍得到很大的擴(kuò)展。這意味著使用更快的流速而不會(huì)損失柱效。當(dāng)使用1.7μm粒徑的色譜柱（UPLC柱）時(shí)，使用的柱長(zhǎng)可以比常規(guī)的HPLC柱縮短至三分之一，還能達(dá)到相同的柱效。與HPLC相比，在相同的柱效和分離度下，可以縮短分離時(shí)間；與HPLC具有相同的分離時(shí)間時(shí)，柱效和分離度大大提高。