如何优化理论塔板数N

上一期跟大家分享了有关理论塔板数的定义和影响理论塔板数的因素，今天小编和大家继续分享，如何来优化理论塔板数。

先回顾下和理论塔板数相关的范德姆特方程：

H表示理论塔板高度，v表示流动相的流速，A表示涡流扩散项，B/v表示纵向扩散项，C*v表示传质阻力项。

而N=（1/H）L，L是色谱柱的柱长。

N值的增加会引起分离度的提高，通常也意味着分离时间更长。相反，N值减小可以让实验时间缩短—— 在优化选择性之后，当分离度Rs>2时，有益于实验本身。

如果其他因素相同，N就应该和柱长成正比，通常来说当填充颗粒的粒径减小或流动相流速减小N值都会增加。当k值变化时，实验时间和t₀成正比，而t₀与L/v成正比。因此，实验时间会随着柱长的增加而同比增加，或者随流动相流速的减小而同比增加。同样地，压力P会随着柱长或者流速的增加，或者填充颗粒粒径的减小而增加。

所以，当改变色谱柱条件来改善分离效果时，我们需要平衡好实验时间、分离度和系统的压力。

还有就是，如果改变色谱柱条件是为了提高分离度或者加快实验速度，建议不要改变键合相，这是为了避免柱子选择性出现变化。

● 超高压；

● 更高的温度；

● 特殊设计的填充颗粒。

UHPLC可用于获得更好的分离度或者缩短实验操作时间。需要注意的是，当柱压超过34MPa的时候，某些之前认为的关系开始明显不再成立。流动相的黏度随着柱压的增加而增大，因此压力再也无法随着流速的增加而同比增加。k值和α值也取决于系统压力，因此就和柱子的条件相关；这种情况在系统压力比较低时就不明显。

zui后需要注意的是，当液体流经一根填充的柱子时会产生热量，这个热量和贯穿整个柱子的压力成正比。柱子里发生温度改变可能会对峰形和理论塔板数产生负面的影响，以及进一步改变k值和α值。

温度越高，N值也会相应增加。升高温度的同时会导致流动相黏度降低和溶质分子的扩散系数D_m增加。提高温度，在理论上可以用来缩短实验时间而同时保持N值不变，或者增加N值而保持实验时间不变。高温操作的优势也会被一些相应的劣势所抵消。所以zui佳温度，通常是N zui大值和α zui大值间的妥协。

除了通常使用的全多孔颗粒之外，还有其它类型的柱子：薄壳型（pellicular）或者核壳型（表面多孔）颗粒填充的柱子和整体柱。关于这些柱子，我们在其它推文中也有介绍。

薄壳型和核壳型颗粒对于大分子的分离具有特别优势，对范德姆特方程方程中，传质阻力项Cv的贡献减少了。薄壳型的色谱柱是以一层薄的多孔填料涂覆在实心的硅胶柱上构成的，因此很容易发生超载，这使得它的使用局限在一些很小的样品上（也就是进样量必须要很小）。

核壳型柱子的多孔填料层比薄壳型柱子的厚，这使得它们能够承载几乎和全多孔柱一样多的样品量。在其它实验条件都相同的情况下，整体柱比颗粒柱更加具有渗透性，这就允许应用更高的流速，并且也能实现快速分离。