[发明专利]一种基于随机扩散理论的气相色谱分离仿真方法

摘要

基于随机扩散理论的气相色谱分离仿真方法：色谱柱圆柱体结构及其内部能垒的建立；目标分离粒子在圆柱体内做自由随机扩散运动，其速度大小具有分布特征；目标分离粒子在能垒以外区域还做定向扩散运动，定向扩散的驱动力为载气，其扩散速度大小和方向与载气流速相同；对大量粒子在色谱柱内的扩散分离过程进行模拟，粒子流出色谱柱的时间分布即为检测信号。本发明的优点在于保留了制约扩散行为的关键信息，简化粒子之间的相互作用，从而减少计算量，提高运行效率，实现气相色谱的全过程分离动态模拟。

主权项

1.一种基于随机扩散理论的气相色谱分离仿真方法，其特征在于，其步骤为：1)将气相色谱的色谱柱用数学圆柱体描述，其中圆柱体长度和内径分别对应气相色谱柱的柱长和内径；色谱柱内的固定相用能垒描述，色谱柱内壁表面附有能垒层时对应模拟毛细管柱；色谱柱空腔内包含均匀分散的能垒颗粒时对应模拟填充柱；2)利用随机扩散运动描述粒子的无规则运动：目标分离粒子在圆柱体内无能垒区域做自由随机扩散运动，其扩散方向全随机，得到具有分布特征的扩散速率；3)利用定向扩散运动描述目标分离粒子收到的载气驱动作用：目标分离粒子在圆柱体内无能垒区域做自由随机扩散运动外，还做定向扩散运动，定向速度大小和方向与载气流速大小和方向相同；4)利用随机扩散速度衰减表示粒子在能垒即固定相中的溶解作用：目标分离粒子与能垒碰撞后进入能垒，粒子不受载气定向驱动作用的影响，在能垒内部只做随机扩散运动，且随机扩散速度小于能垒外区域的随机扩散速度；5)利用随机扩散速度衰减表示粒子在能垒即固定相表面附近处的吸附作用：目标分离粒子与能垒碰撞但不进入能垒，在到达能垒表面前粒子先进入到能垒附近的某一微小区域内，此时粒子仍然保持原有的定向运动，但其随机扩散速度小于此区域外的随机扩散速度；6)对多个粒子在色谱柱内的扩散运动进行模拟，根据粒子的步点位置，得到粒子走出色谱柱所需的时间统计分布，得到模拟分离的检测信号。