Practical HPLC Simulator 独立离线版

1. 柱dead time 与保留

色谱柱死体积：V₀ = π·(dc/2)²·L·ε，死时间 t₀ = V₀ / F。化合物的保留因子由溶剂强度模型（LSS）描述：

其中 φ 为有机相体积分数，log k_w 与 S 随温度线性插值（30–60 °C 数据来自实验数据库）。等度保留时间 t_R = t₀(1+k)。

2. 梯度洗脱（LSS 闭式解）

线性梯度 b = t₀·Δφ·S / tG，梯度保留时间：

洗出时 k_e = 1/(2.3b)；若 t_R 超出梯度终点则判定「未洗脱 NOT ELUTED」。

3. 折合板高与柱效（van Deemter）

D_m 由 Wilke–Chang 类估算式计算，粘度 η 由有机相分数与温度的经验公式计算，柱压降 ΔP = Φ·L·u·η/dp²（Φ=750）。

4. 系统内外方差与真实柱效

总方差为柱内与柱外（进样、流通池、时间常数、管路）方差之和：

进样溶剂强于流动相时会产生聚焦/展宽效应（sample diluent 项，按进样溶剂 %B 下的 k 计算）。

5. EMG 峰形（拖尾峰）

每个化合物带有实验测得的拖尾因子 A_s，色谱峰用指数修正高斯函数（EMG）合成：

峰高 A 与摩尔吸光系数 ε(λ)、柱效、进样量成正比，因此改变检测波长会真实地改变各峰的相对高度。

6. 教学要点（对应虚拟实验设计）

• 流速：改变流速使 van Deemter 曲线偏离最优 u_opt，观察柱效（N）与柱压（ΔP）的反向变化。

• %B / 梯度斜率：等度下亲水化合物出峰过早、疏水化合物不出峰；切换梯度即可在同一 run 内覆盖宽极性范围。

• pH：酸性/碱性化合物在不同 pH 下电离状态改变，log k_w 数据库按 4 个 pH（2.7/4.5/7/9）内置，观察保留的 pH 依赖。

• 柱长/粒径：N ∝ L/dp，比较 150 mm·5 µm 与短柱亚 2 µm 的效率-压力权衡。

• 温度：升温降低粘度与保留，改善峰形。

• 柱外效应：增大进样体积、使用细长管路或大体积流通池，观察峰展宽与 N 损失。

7. 计算内核来源

本工具的计算内核 1:1 移植自 University of Geneva, School of Pharmaceutical Sciences（Davy Guillarme 等）开发的 Practical HPLC simulator v1 Excel 工作簿，内嵌 35 个化合物 × 4 个 pH × 6 种溶剂/固定相组合的保留数据库与 UV 吸光系数库。仅用于教学演示，不可用于方法验证。