核壳柱柱效高，你知道原因吗？

各位同学，核壳色谱柱大家都知道具有高柱效，低背压，高灵敏度的优势。不过核壳色谱柱这些优势这怎么来的，很多同学可能就一知半解了。这里就给各位同学解读核壳柱的特点到底在哪里。

要理解核壳柱的特点，各位同学就要首先理解经典的Van Deemter方程。

我们学习色谱理论的时候，都学习过速率理论，用以解释色谱峰展宽的原因。 这就是经典的Van Deemter方程，

如下所示：

图1 

H    理论塔板高度

A    涡流扩散项

B/μ 纵向扩散项

Cμ  传质阻力项

或者略微详细一点的方程如下：

图2

d一项 涡流扩散项中，λ为填充不均匀因子；dp为填充固定相的平均粒径；

第二项 分子扩散项中，G为柱中填料间的弯曲因子(≈0.6)；Dm为溶质在液体流动相中的扩散系数，Dm≈10??cm2/s；μ为液体流动相在填充柱中的平均线速，cm/s；

第三项 传质阻力项中，df为溶质在固定液中的扩散系数，cm2/s；W为色谱柱的填充因子，对短的、内径粗的柱子，W数值较小。

核壳类色谱柱与全多孔色谱柱相比，所具有的高柱效以及高分析效率可以从Van Deemter方程(如图2所示)来进行解释。

核壳类色谱柱(Fused-Core)的填料，一般是由内部的实心球(其材质以及形成方式与厂家有关、不同厂家，其技术存在不同)以及包裹在实心球上的多孔型硅胶或杂化颗粒型硅胶组成。

图3

首先是核壳类色谱填料的内核是实心球，导致该型填料具有更小的轴向扩散效应，体现在Van Deemter方程上，主要影响第二项参数Dm，使得色谱峰轴向扩展减小。

其次，由于实心球的存在，径向上的温度传递加快，使得温度分布更加均一，加速传质速度；此外核壳类填料颗粒的传质路径要比全多孔类填料短的多，使得传质速率与全多孔型填料相比更快

最后也是最重要的，由于制备工艺的差异(核壳类色谱柱填料的制备首先是制备实心球，之后在其表面“涂覆”全多孔硅胶；全多孔型色谱柱填料多是“一次性成型”)，核壳类色谱柱填料颗粒的粒径分布相比全多孔色谱柱填料颗粒的粒径分布更加均一、连续。体现在Van Deemter方程上，主要影响d一项参数dp，为涡流扩散项。

填料的粒径分布越均一，涡流扩散项越小，对于理论塔板高度的贡献也就越小，色谱柱的理论塔板数也就越多。如下图3所示，涡流扩散项是色谱峰柱内扩散的主要影响因素，模型图3B比图3A具有更加均一，连续的粒径分布，因而具有更小的涡流扩散效应，具有更高的柱效，表现在色谱图上就是其峰宽更小，相邻色谱峰的分离度更大。