Giới thiệu về máy sắc ký

1 Giới thiệu chung sắc ký: 1.1 Định nghĩa sắc ký: Định nghĩa Mikhail S.Tsvett (1996): Sắc ký khí phương pháp tách cấu tử tách cột hấp thụ đặt hệ thống chảy Định nghĩa IUPAC (1993): Sắc ký phương pháp tách cấu tử tách phân bố pha, hai pha pha tĩnh đứng yên pha chuyển đọng theo hướng xác định Định nghĩa đại: sắc ký phương pháp tách dựa phân bố khác chất cần phân tích pha động pha tĩnh từ tách thành phần hỗn hợp 1.2 Phân loại: Phân loại dựa vào chế hoạt động sắc ký gồm có: hấp phụ, phân bố, trao đổi ion, sắc ký rây phân tử … vào tính chất pha tĩnh phương pháp thể sắc ký Ví dụ - Phương pháp sắc ký lỏng rắn cột, phương pháp sắc ký phân bố khí lỏng cột - Phương pháp sắc ký phân bố lỏng lỏng bảng phẳng chiều - Phương pháp sắc ký phân bố lỏng lỏng pha ngược áp suất cao cột… Cơ chế sắc ký có nhiều để thực trình sắc ký có dạng: dạng cột dạng phẳng (bản kính, polime, giấy, kim loại) Thông thường để đơn giản hóa người ta gọi tắt phương pháp sắc ký là: sắc ký khí, sắc ký lỏng, sắc ký lỏng cao áp, sắc ký lớp mỏng, sắc ký gel … Phân loại theo tính chất pha động gồm có: sắc ký khí, sắc ký lỏng, sắc ký khí lỏng Cơ sở lý thuyết chung sắc ký 2.1 Quá trình sắc ký: Sắc ký kỹ thuật tách cấu tử cần tách hỗn hợp mẫu vận chuyển pha động qua pha tĩnh Mẫu vào tướng động mang theo dọc hệ thống sắc ký (cột, phẳng) có chứa pha tĩnh phân bố khắp Pha động pha lỏng khí, pha tĩnh lớp phim phủ bề mặt chất mang trơ bề mặt rắn Sự tương tác xảy cấu tử với pha tĩnh nhờ cấu tử phân bố pha động pha tĩnh Sự lực khác chất tan pha tĩnh làm chúng di chuyển với tốc độ khác pha động hệ thống sắc ký Kết chúng tách thành dải pha động vào lúc cuối trình cấu tử theo trật tự tương tác với pha tĩnh Cấu tử di chuyển chậm (tương tác yếu) trước, cấu tử bị lưu giữ mạnh sau dạng đỉnh (peak) tách riêng lẻ tùy thuộc vào cách tiến hành sắc ký hiển thị dạng sắc ký đồ 2.2.Sắc phổ Trong trình sắc ký, cách ta ghi phân bố nồng độ cấu tử dọc theo cột mặt phẳng ta thu đường cong gọi sắc phổ 2.3.Sắc ký đồ Đường biểu diễn phụ thuộc nồng độ chất khỏi cột sắc ký theo thể tích dung môi rửa giải thời gian rửa giải gọi sắc ký đồ Hình 1: sắc ký đồ phân tích EtHg ICP-MS 2.4.Các loại đầu dò dùng sắc ký: - Một số loại đầu dò thường dùng FID, NPD, FPD, ECD, TCD, đầu dò UV-VIS đầu dò số khúc xạ RID … 2.5.Các đại lượng đặc trưng sắc ký: 2.5.1 Peak sắc ký 2.5.2 Thời gian lưu, thể tích lưu - Thời gian lưu(tR): thời gian từ lúc tiêm mẫu đến lúc ghi nhận cực đại mũi sắc ký, thường dung định danh (giây, phút) Từ suy thể tích lưu VR - Thời gian lưu chết (tM): thời gian chất hoàn toàn không tương tác với pha tĩnh (không bị pha tĩnh giữ lại) qua cột thời gian di chuyển pha động từ đầu cột đến cuối cột, gọi thời gian chất phân tích lưu giữ pha động => V M: thể tích lưu chết - Thời gian lưu hiệu chỉnh (t ’R) thời gian chất bị lưu giữ pha tĩnh, tính theo công thức: t’R = tR - tM => V’R = VR - VM - Thời gian chất phân tích giữ pha động giống tất chất, chất phân tích khác thời gian chất phân tích bị lưu giữ pha tĩnh (t’R) 2.5.3 Hệ số phân bố K, tỉ số phân bố k Hệ số phân bố K: CM: nồng độ chất tan pha động CS: nộng độ chất tan pha tĩnh K tùy thuộc vào chất chất tan và, chất pha tĩnh, động Tỉ số phân bố k: K= nS: số mol chất tan pha tĩnh nM: số mol chất tan pha động Ý nghĩa hệ số phân bố K: - Hệ số phân bố K đại lượng đại diện cho cân động chất phân tích hai pha pha tĩnh pha động - K lớn chất phân tích bị giữ lại mạnh - K tùy thuộc vào chất chất tan, pha tĩnh, pha động nhiệt đọ, không phụ thuộc vào đặc tính cột sắc ký (kích thước hạt, chiều dài cột) - Để thay đổi K ta thường thay đổi thành phần pha động 2.5.4 Hệ số chứa (dung lượng hay hệ số lưu) K’ = =  K’ = K Tính chất hệ số chứa: - K’ nhỏ chứng tỏ cấu tử xuất khỏi cột sớm, nghĩa tách - K’ lớn tách tốt, thời gian phân tích kéo dài vùng bị giản rộng - K’ tùy thuộc vào chất chat tan, pha tĩnh, pha động, nhiệt độ đặc tính cột sắc ký (kích thước hạt, chiều dài cột) - Pha động có suất rửa giải mạnh, K ’ nhỏ, peak nhanh gần - Khi K’ > chất tan có lực với pha tĩnh lớn pha động - Mối liên hệ tR = tM(1 + K’) => K’ tang, tR VR tang 2.5.5 Thuyết đĩa tách sắc ký Đĩa lý thuyết lát mỏng cột sắc ký (gồm 2-3 lớp hạt) đĩa thiết lập cân pha tĩnh pha động Số đĩa lý thuyết số đo hiệu cột N= Trong đó: L: chiều dài cột sắc ký H chiều cao đĩa lý thuyết Hay • Ý nghĩa thuyết đĩa tách sắc ký - Khi tang hiệu cột H giảm có nghĩa H bé số đĩa lý thuyết nhiều - N lớn bề rộng đáy nhỏ Cùng thời gian lưu, cột chứa nhiều đĩa lý thuyết bề rộng đát nhỏ tức mũi nhọn - Chiều cao đĩa lý thuyết H đặc trưng cho độ hiệu nghiệm cột, nghĩa peak sắc ký rộng hay hẹp, chiều cao đĩa lý thuyết chưa cho biết khả tách - Số đĩa lớn hiệu tách cao - Sắc ký lỏng có số đĩa lý thuyết nhỏ 20000 - Sắc ký khí có số đĩa lý thuyết lớn vài tram ngàn 2.5.6 Độ chọn lọc α: α= = α: phụ thuộc pha tĩnh, pha động chất chất tan, dùng để đánh giá chất (1) (2) có tách không - Khi α > => K2 = K1, K’2 = K’1 => tR2 = tR1: chất phân tích vào lúc, lúc nghĩa cột sắc ký tính chọn lọc chất - Để tách tốt α ≠ - Độ chọn lọc α tùy thuộc chất pha tĩnh, pha động chất tan 2.5.7 Hệ số phân giải Rs Công thức: Ý nghĩa hệ số phân giải: - Hệ số phân giải đại lượng dùng để đánh giá hai peak liên tiếp tách hay không Để tăng R s tăng ∆tR giảm W2 W1 - Để tách Rs > Để phân tích định lượng xác mũi sắc ký phải tách xa hoàn toàn Do cần chọn điều kiện cho Rs cặp phải thỏa mãn Rs > 1,5 phân tích xác Sắc ký khí 3.1 khái niệm: Cơ sở để tách sắc ký khí phân bố mẫu thử hai pha: pha tĩnh có bề mặt tiếp xúc lớn, pha động khí thấm qua toàn bề mặt tĩnh Nếu pha tĩnh rắn gọi sắc ký khí-rắn.Chất rắn nhồi cột thường silicagel, rây phân tử than hoạt tính Quá trình chủ yếu hấp phụ Nếu pha tĩnh lỏng, ta có sắc ký khí-lỏng Chất lỏng bao bọc quanh bề mặt chất rắn trơ, gọi chất mang, tạo nên lớp phim mỏng Cơ sở cho tách phân bố mẫu lớp phim mỏng 3.2 Thiết bị: 3.2.1 Hệ thống cung cấp khí mang: Các khí mang phải trơ mặt hóa hoc He, Ả, N s, CO2 H2 việc lựa chọn khí mang thường định loại detector sử dụng Hệ thống cung cấp khí mang bao gồm điều chỉnh áp suất (pressure regulators), thiết bị đo áp suất (gauges) thiết bị đo tốc độ dòng Hệ thống khí mang chứa hệ thống lọc phân tử để tách nước chất nhiễm bẩn khác Tốc độ dòng kiểm soát điều chỉnh áp suất hai giai đoạn lắp vào bình chứa khí mang Áp suất khí vào thiết bị nằm khoảng từ 10 đến 50 psi để có tốc độ dòng từ khoảng 30 đến 150ml/min cột nhồi khoảng từ đến 25ml/min cột mao quản Nói chung, áp suất vào thiết bị không đổi tốc độ dòng không đổi Để đo tốc độ dòng khí người ta dùng thiết bị đo tốc độ dòng (flowmeter) với bọt xà phòng đồng hồ bấm giây 3.2.2 Hệ thống tiêm mẫu: Các thông dụng để đưa mẫu vào cột sử dụng bơm tiêm mẫu vi lượng (microsyringe) để tiêm mẫu lỏng khí qua đệm cao su silicon (septum) chịu nhiệt vào buồng hóa )injector) Buồng đốt nóng với nhiệt độ thích hợp nối với cột tách Đối với cột tách thông thường, cỡ mẫu thường thay đổi từ vài đến 20µl Cột mao quản đòi hỏi lượng mẫu đưa vào nhỏ nên trường hợp hệ thống chia dòng mẫu thiết kế injector sử dụng để giao phần nhỏ lượng mẫu tiêm vào cột, phần lại thải Kỹ thuật tiêm mẫu - Hút dung dịch mẫu vào bơm tiêm điều chỉnh dung dịch đến vạch kéo ngược pít-tông sau để lượng mẫu chuyển hết vào thân bơm tiêm (đầu kim rỗng) Sau xuyên qua lớp đệm cao su silic injector để yên khoảng đến giẩy để kim cân nhiệt độ injector đẩy pít-tông Cách giúp tránh số cấu tử khó bay đọng lại đầu kim gây sai số định lượng cấu tử - Tiêm mẫu có chia dòng (split injector): Thích hợp cho mẫu có cấu tử phân tích có nồng độ lớn 0.1% mẫu Với phân tích có độ phân giải cáo, kết tốt thu cho lượng nhỏ mẫu (≤ 1µl) tiêm vào dò tìm khoảng ≤ 1mg cho cấu tử Việc tiêm toàn mẫu làm tải cột có đường kính 0.32mm nhỏ Trong tiêm mẫu có chia dòng đưa vào cột khoảng 0.2 đến 2% lượng mẫu mẫu tiêm nhanh (< 1s) qua lớp đệm cao su silic (septum) vào vùng hóa hệ thống tiêm mẫu (injector) giữ nhiệt độ cao (ví dụ 350oC) để trình bay mẫu diễn nhanh Một dòng chảy mạnh khí mang lôi kéo mẫu qua buồng trộn, có hóa hoàn toàn hòa trộn tốt Tại điểm chia dòng, phần nhỏ vào cột sắc ký phần lớn qua van chia dòng đến lỗ thoát khí thải Tỉ lệ mẫu không giới thiệu vào cột gọi tỉ số chia dòng (split ratio) có giá trị từ 50:1 đến 600:1 Sau mẫu bị đưa khỏi buồng tiêm mẫu (khoảng 30 s), van chia dòng đóng lại khí mang giảm tương ứng Một µl chất lỏng tiêm vào tạo khoảng 0.5 ml thể tích khí nhanh chóng làm đầy buồng tiêm mẫu Vài khí thoát trở lại theo đường đệm cao su silicon Các cấu tử có nhiệt độ sôi thấp thoát đến cấu tử có nhiệt độ sôi cao Nhiệt độ buồng tiêm mẫu nên đủ lớn để giảm thiểu phần mẫu Tuy nhiên nhiệt độ cao, phân hủy mẫu xảy Trong suốt trình tiêm mẫu sắc kí, có dòng khí 1ml/ph làm lớp đệm cao su silicon để tách mẫu dư khí thoát từ lớp đệm cao su (septum purge) - Tiêm mẫu không chia dòng (splitless injection): Thích hợp cho phân tích lượng vết cấu tử có nồng độ nhỏ 0.01% mẫu cách tiêm có khoảng 80 % mẫu giới thiệu vào cột Hệ thống tiêm mẫu tương tự trường hợp tiêm mẫu chia dòng (hình 2), ống thủy tinh buồng tiêm mẫu thẳng, trống buồng trộn mẫu Một thể tích lớn (khoảng µl) dung dịch pha loãng dung môi có nhiệt độ sôi thấp tiêm chậm (khoảng 2s) vào ống thủy tinh buồng tiêm mẫu với lỗ thoát chia dòng bị đóng Nhiệt độ buồng tiêm mẫu cho chế độ không chia dòng giữ thấp (khoảng 220oC) so với chế độ chia dòng mẫu bị lưu giữ lâu buồng tiêm mẫu tránh mẫu bị phân hủy nhiệt 3.3 Cột sắc ký: 3.3.1 Giới thiệu Trong thực tế có nhiều dạng cột tách khác nhằm thỏa mãn mục đích nghiên cứu Nói chung, cột tách sắc kí cần thỏa mãn yêu cầu sau: − Đảm bảo trao đổi chất tôt pha động pha tĩnh nhờ việc tối ưu hóa thông số phương trình Van Deemter − Độ thấm cao tức có độ giảm áp suất nhỏ với tốc độ khí mang định - Khả tải trọng cao cột - Có khoảng nhiệt độ sử dụng rộng chịu nhiệt độ cao 3.3.2 Cột nhồi: Cột thường làm thép không rỉ, nicken, thủy tinh với đường kính khoảng từ đến mm chiều dài khoảng từ đến m Cột nhồi chứa hạt chất mang rắn phủ lớp pha tĩnh lỏng thân hạt rắn pha tĩnh Chất mang rắn thường diatomite silan hóa để giảm liên kết hydro với chất phân cực: Kích thước hạt đồng làm giảm chiều cao cột tăng độ phân giải Cở hạt nhỏ làm giảm thời gian cân hòa tan nhờ làm cải thiện hiệu cột Tuy nhiên, kích thước hạt nhỏ không gian trống hạt áp suất để ép pha động qua cột hải cao Kích thước hạt biểu diễn theo micromet cở mesh, tức cở lưới mà hạt qua bị giữ lại sàng Ví dụ hạt cở 80/100 mesh qua cở sàng 80 mesh (170µm) không qua cở 100 mesh (150 µm) Yêu cầu chất mang rắn không tham gia vào tách có khả giữ pha tĩnh (không 10 %) - Một số loại chất mang rắn: Có hai điều quan trọng cần ý chọn chất mang là: cấu trúc đặc tính bề mặt Cấu trúc góp phần vào hiệu chất mang, đặc trưng bề mặt chi phối tham gia chất mang vào kết việc tách Các chất mang phải chất trơ mặt hóa học với tất loại mẫu Nó nên có diện tích bề mặt lớn để pha lỏng trải thành lớp phim mỏng cấu trúc bề mặt phải thích hợp để lưu giữ lớp phim mỏng Tuy nhiên, diện tích bề mặt lớn không điều đảm bảo cột hiệu Hầu hết chất mang sắc ký cột nhồi tạo từ diatomite Hầu hết chất mang sắc ký cột nhồi tạo từ diatomite: Thứ nhất, tương tác bề mặt chất mang (hấp phụ xúc tác) nguyên nhân gây peak có đuôi biến dạng Chính nhóm -OH hay oxit bề mặt chất mang nguyên nhân tương tác Có thể che nhóm lượng nhỏ pha lỏng phân cực Nhưng cách tốt silan hóa với thuốc thử DMCS (dimethyl dichorosilan) HMDS (hexamethyl disilazane) Thứ hai, kích thước hạt nhỏ số hạng A phương trình Van Deemter nhỏ, chệnh lệch áp suất cột tăng vượt khỏi giới hạn làm việc thực tế Hiệu suất cột cải thiện dùng hạt có kích thước - Tỉ lệ phần trăm pha lỏng Lượng chất lỏng cần phải đủ để bao bọc hạt lớp mỏng đồng Pha lỏng nhiều đọng lại chỗ trống hạt làm giảm hiệu suất cột Trên chất mang Chromosrb tỉ lệ pha lỏng lớn 30% hiệu cột giảm nhiều Trước người ta hay tẩm 15-30% chất lỏng, có khuynh hướng tẩm 2-10% Vì thời gian lưu tỉ lệ với lượng pha lỏng cột nên phép phân tích nhanh cột có lượng pha lỏng phủ lên nhỏ Khi tải chất lỏng thấp xuất tâm hấp phụ chất mang Muốn tránh điều cần phải dùng chất mang trơ Độ bay mẫu thử phải tính đến chọn lượng pha lỏng Các chất khó bay steroit cần phải phân tích cột có tải thấp (khoảng 3% hay thấp hơn) Các chất dễ bay hydrocacbon nhẹ cần có cột tải cao (20-30%) lượng chất lỏng nhiều thời gian chất có pha lỏng lâu, phân bố tốt - Mật độ nhồi: Mật độ nhồi có ảnh hưởng rõ rệt đến lưu giữ pha tĩnh Pha tĩnh phủ chất mang sở phần trăm trọng lượng, vật liệu nhồi đặt cột sở thể tích Nếu mật độ nhồi chất mang tăng lên, khối lượng tổng pha tĩnh cột tăng lên - Chuẩn bị pha tĩnh nhồi cột: Tẩm pha tĩnh lên chất mang có nhiều cách, số dùng máy cất quay chân không Lấy lượng pha tĩnh tính toán sẵn hòa tan vào dung môi thích hợp bình đáy tròn, cho tiếp chất mang rắn với lượng tính toán thích hợp vào Lắp bình vào máy cất quay Quay bình dung môi bay hết Đun nóng bình cách thủy đèn hồng ngoại Lấy đoạn ống thẳng có chiều dài đường kính mong muốn, nút đầu thủy tinh, đầu lắp phểu, đổ đầy chất mang tẩm pha lỏng vào phểu Lắc cột máy lắc đập nhẹ vào cột đến không thấy giảm thể tích chất mang phểu cột nạp đầy Nút đầu lại thủy tinh cuộn ống lại cho thích hợp với lò ổn nhiệt máy GC - Luyện cột: Cột cần phải đặt 25 oC nhiệt độ tối đa mà cột sử dụng không giới hạn nhiệt độ bay pha lỏng Một luồng khí mang nhỏ (5-10 ml/ph) cho qua cột Đầu cột hở không nối với detector để tránh làm bẩn 3.3.3 Cột mao quản Đa số phép phân tích sắc kí khí sử dụng cột mao quản dài từ 15 đến 100m đường kính nhỏ từ 0.10 đến 0.53 mm Các cột chế tạo từ thủy tinh oxit tinh khiết nấu chảy có mức độ liên kết ngang cao nhiều so với thủy tinh thường nên bền chịu nhiệt độ cao đến 350oC Lực căng cao ống thủy tinh cho phép chế tạo cột có thành mỏng dễ uốn Các cột mao quản mở có lớp phim mỏng tráng thành ống cung cấp độ phân giải cao hơn, thời gian phân tích ngắn độ nhạy cao cột nhồi chúng có dung lượng thấp cho mẫu Cột mao quản mở hẹp cung cấp độ phân giải cao cột mao quản mở rộng chúng đòi hỏi áp suất cao để hoạt động có dung lượng cho mẫu nhỏ Lớp phim mỏng lỏng pha tĩnh dày khoảng từ 0.1 đến 5µm bề mặt bên minh họa hình 2.5 Nếu giảm độ dày lớp phim làm tăng độ phân giải, giảm thời gian lưu giảm dung lượng cho mẫu Một loại khác cột mao quản có hạt rắn chất mang phủ lớp pha tĩnh lỏng gắn bề mặt bên cột Bởi diện tích bề mặt loại tăng lên, cột xử lý mẫu lớn cột phủ lớp phim mỏng thành cột Loại cột trung gian cột mao quản phủ phim mỏng thành cột nhồi 3.3.4 Pha tĩnh Một pha tĩnh lỏng lý tưởng cho sắc ký khí lỏng cần thể độ chọn lọc khả hòa tan cấu tử tách có khoảng nhiệt độ làm việc rộng Nó phải bền hóa học có áp suất bão hòa thấp nhiệt độ cao Trong sắc ký khí lỏng, khả chọn lọc cột chi phối khoảng trống peak độ lớn cực đại pic tách Sự khác độ chọn lọc có ý nghĩa chúng cho phép việc tách chất tan - có cấu trúc gần giống pha tĩnh chọn lọc Các thông số sau ảnh hưởng đến độ chọn lọc: Bản chất pha tĩnh Nồng độ pha tĩnh Nhiệt độ cột Việc chọn lựa xử lý sơ chất mang rắn chất hấp phụ Người ta chia pha lỏng đối tượng cần tách nhiều nhóm theo tính phân cực phân tử sau: Nhóm phân cực: H2O, glycol, glyxerin, poliphenol, axit - dicacboxylic Nhóm phân cực: ancol mạch thẳng, axit béo hữu cơ, phenol, - amin bậc 1,2, hợp chất nitro nitril có chứa hydro α Nhóm phân cực trung bình: ete, ankanal, ankanon, este, amin − - bậc 3, hợp chất nitro nitril không chứa hidro α Nhóm phân cực: hidrocacbon thơm, anken, hidrocacbon bị halogen hóa phần Nhóm không phân cực: ankan, thioankanol, sunfua, ankan bị halogen hóa 3.4 Detector 3.4.1 Detector đo độ dẫn nhiệt (Thermal conductivity detector) Nguyên tắc: - Độ dẫn nhiệt đo khả chất vận chuyển nhiệt từ vùng nóng sang vùng lạnh (bảng) Nhiệt phân tử khí đập vào sợi dây đốt nóng bật với động lớn Số va chạm phân tử với sợi đốt đơn vị thời gian lớn tốc độ nhiệt lớn Sự khác tính dẫn nhiệt khí tính linh động, nghĩa tốc độ khí khuếch tán tới khỏi sợi đốt Tốc độ phân tử lại hàm trọng lượng phân tử, phân tử nhỏ tốc độ chuyển động cao, dẫn nhiệt tốt Heli khí mang thông dụng sử dụng cho detector đo độ dẫn nhiệt Nó khí có độ dẫn nhiệt cao thứ hai (sau H2), nên bất ký chất phân tích trộn với dòng khí He làm giảm độ dẫn nhiệt dòng khí Trong detector (hình 5), chất rửa giải từ cột sắc kí chảy qua sợi dây tóc nung nóng Tungsten-Rhenium Khi chất phân tích xuất từ cột, độ dẫn nhiệt dòng khí bị giảm xuống, sợi dây tóc trở nên nóng nên điện trở tăng lên áp vào sợi dây thay đổi Detector đo thay đổi theo cầu Wheatstone hình 2.6 Một dòng nhỏ khí mang để làm khí so sánh qua R1 R2 Khí mang mẫu sau qua cột dẫn qua S1 S2 Khi sợi đốt S1, S2, R1, R2 nhiệt độ, chúng có giá trị điện trở cầu cân bằng, tín hiệu không Nếu điện trở S1 S2 thay đổi khí mang theo với cấu tử chất phân tích cầu cân bằng, tín hiệu xuất Độ nhạy detector đo độ dẫn nhiệt tỉ lệ nghịch với tốc độ dòng khí Nó nhạy với tốc độ dòng thấp Độ nhạy tăng theo khác nhiệt độ sợi dây đốt với vùng khối xung quanh tăng lên Độ nhạy tăng theo bình phương cường độ dòng dây đốt 3.4.2 Detector ion hóa lửa (FID) Nguyên tắc hoạt động: Dựa biến đổi độ dẫn điện lửa tạo hỗn hợp khí H2 O2 không khí (nguồn ion hóa) đặt điện trường (buồng điện cực) Khí mang sau rời khỏi cột qua nguồn ion hóa vào buồng điện cực Ở chúng bị bắn phá chùm hạt electron tạo thành hạt tích điện (ion dương, ion âm, electron) Kết tạo thành dòng điện hai điện cực Dòng điện qua điện trở đo R Sự rơi E o qua điện trở R khuếch đại đưa máy ghi Nếu có khí mang qua điện cực, dòng điện sinh gọi “dòng nền”, để giảm thiểu dòng người ta dùng dòng điện bổ Khi khí mang đem theo phân tử mẫu, phân tử bị ion hóa dòng điện qua điện cực tăng lên Các tín hiệu ghi lại dạng peak 3.4.3 Detector cộng kết điện tử Nguyên tắc hoạt động: Bộ phận detector ECD buồng ion hóa, nơi diễn trình ion hóa, bắt giữ electron tái liên hợp Quá trình ion hóa: từ nguồn tia phóng xạ Ni 63 lắp sẵn detector, phát chùm tia β với tốc độ khoảng 10 8, 109hat/giây Các hạt ion hóa phân tử khí mang (N2 5% metan Ar) tạo ion dương phân tử khí mang điện tử tự sơ cấp So với điện tử chùm tia β, điện tử tự chậm Chúng gia tốc nhờ điện trường chuyển dịch phía anot Tại chúng bị lấy điện tích qua tạo dòng detector Quá trình cộng kết ện tử di ễn phân tử chất phân tích với lực electron cao vào detector Chúng bắt m ột số electron dẫn đến detector thay đổi hiệu anot catot để trì dòng không đổi Sự thay đổi ghi nhận dạng peak sắc kí giấy ghi computer 3.5 Định tính định lượng sắc ký khí 3.5.1 Định tính Dựa vào thời gian lưu tR cấu tử phân tích thời gian lưu chất chuẩn điều kiện phân tích sắc ký Tuy nhiên thời gian lưu không đảm bảo hai chất trùng hoàn toàn, để đảm bảo cho việc định danh so sánh thời igan lưu chất phân tích chất chuẩn hai pha khác 3.5.2 Định lượng Diện tích mũi sắc ký sắc ký đồ tỉ lệ với nồng độ chất từ tính xác nồng độ thành phần hỗn hợp có phương pháp dùng để định lượng: Phương pháp ngoại chuẩn: So sánh trực tiếp diện tích mũi sắc ký mẫu theo diện tích mũi sắc ký chất chuẩn từ suy nồng độ mẫu Trong phương pháp dùng chất chẩn tinh khiết chất cần xác định pha thành nhiều nồng độ khác nhau, dựng đường chuẩn theo diện tích mũi sắc ký đồ nồng độ chất phân tích Dựa vào chuẩn diện tích mũi chất cần phân tích sắc ký đồ suy nồng độ chất cần phân tích Phương trình đường chuẩn cho phương pháp ngoại chuẩn: A = kC + b Trong đó: A: diện tích mũi sắc ký C: nồng độ chất phân tích Phương pháp nội chuẩn: So sánh gián tiếp mũi sắc ký chất phân tích theo diện tích mũi sắc ký chất chuẩn thông qua diện tích chất nội chuẩn từ suy nồng độ chất phân tích mẫu Chất nội chuẩn cần có tính chất: • Có lý tính hóa tính gần giống với chất cần phân tích • Không diện thành phần mẫu • Có thời gian lưu gần với chất cần phân tích phải tách hoàn toàn khỏi chất cần phân tích • Cường độ tín hiệu đo tương đương với chất cần phân tích • Không tham gia phản ứng với chất cần phân tích Phương pháp nội chuẩn có ưu điểm cho kết xác phương pháp ngoại chuẩn, tránh sai số thể tích mẫu đưa vào máy sắc ký không Tuy nhiên có hạn chế khó chọn chất nội chuẩn phù hợp với điều kiện phân tích Phương trình đường chuẩn phương pháp nội chuẩn: = kCx + b = k Trong đó: AX: diện tích peak chất cần phân tích AIS: diện tích chất nội chuẩn CX: nồng độ chất cần phân tích 3.6 Ưu nhược điểm phương pháp 3.6.1 Ưu điểm Sắc ký khí phương pháp có hiệu tách cao Cao nhiều so với HPLC Nó phân tích hợp chất phức tạp mà HPLC không phân tích nỗi Khí có độ nhớt thấp nên dùng cột sắc ký dài (L lên đến 100m) có số đĩa lý thuyết lớn nên khả phân tách mạnh Ít tốn dung môi (kinh tế, không độc hại …) Thời gian ổn định cột nhanh Chỉ cần lượng mẫu nhỏ để tiến hành phân tích Có khả tách tốt cấu tử khỏi hỗn hợp phức tạp Kết thu nhận cách nhanh chóng (chỉ từ đến 100 phút) Xác định mẫu phương pháp sắc ký cho kết có độ xác cao Độ nhạy phương pháp cao, có khả phát cấu từ có nồng độ thấp [...]... lượng trong sắc ký khí 3.5.1 Định tính Dựa vào thời gian lưu tR của cấu tử phân tích và thời gian lưu của chất chuẩn trong cùng điều kiện phân tích sắc ký Tuy nhiên thời gian lưu không đảm bảo hai chất trùng nhau hoàn toàn, để đảm bảo hơn cho việc định danh có thể so sánh thời igan lưu của chất phân tích và chất chuẩn trên hai pha khác nhau 3.5.2 Định lượng Diện tích mũi sắc ký trên sắc ký đồ tỉ lệ... chuẩn: So sánh trực tiếp diện tích mũi sắc ký của mẫu theo diện tích mũi sắc ký của chất chuẩn từ đó suy ra nồng độ mẫu Trong phương pháp này dùng chất chẩn tinh khiết của chất cần xác định pha thành nhiều nồng độ khác nhau, dựng đường chuẩn theo diện tích mũi trên sắc ký đồ và nồng độ chất phân tích Dựa vào chuẩn và diện tích mũi của chất cần phân tích trên sắc ký đồ có thể suy ra nồng độ chất cần phân... ký đồ có thể suy ra nồng độ chất cần phân tích Phương trình đường chuẩn cho phương pháp ngoại chuẩn: A = kC + b Trong đó: A: diện tích mũi sắc ký C: nồng độ chất phân tích Phương pháp nội chuẩn: So sánh gián tiếp mũi sắc ký của chất phân tích theo diện tích mũi sắc ký của chất chuẩn thông qua diện tích của chất nội chuẩn từ đó suy ra nồng độ chất phân tích trong mẫu Chất nội chuẩn cần có các tính chất:... Một pha tĩnh lỏng lý tưởng cho sắc ký khí lỏng cần thể hiện độ chọn lọc và khả năng hòa tan của các cấu tử được tách và có khoảng nhiệt độ làm việc rộng Nó cũng phải bền hóa học và có áp suất hơi bão hòa thấp ở tại các nhiệt độ cao Trong sắc ký khí lỏng, khả năng chọn lọc của một cột chi phối khoảng trống giữa các peak và độ lớn cực đại của pic được tách Sự khác nhau về độ chọn lọc là có ý nghĩa vì... chất mang phải là các chất trơ về mặt hóa học với tất cả các loại mẫu Nó nên có diện tích bề mặt lớn để pha lỏng có thể trải thành một lớp phim mỏng và cấu trúc bề mặt phải thích hợp để lưu giữ lớp phim mỏng đó Tuy nhiên, diện tích bề mặt lớn không là điều đảm bảo cột hiệu quả Hầu hết các chất mang trong sắc ký cột nhồi được tạo từ diatomite Hầu hết các chất mang trong sắc ký cột nhồi được tạo từ diatomite:... do thể tích mẫu đưa vào máy sắc ký không đều nhau Tuy nhiên cũng có hạn chế do khó chọn được chất nội chuẩn phù hợp với điều kiện phân tích Phương trình đường chuẩn trong phương pháp nội chuẩn: = kCx + b = k Trong đó: AX: diện tích peak chất cần phân tích AIS: diện tích của chất nội chuẩn CX: nồng độ của chất cần phân tích 3.6 Ưu nhược điểm của phương pháp 3.6.1 Ưu điểm Sắc ký khí là phương pháp có... thể dùng cột sắc ký rất dài (L có thể lên đến 100m) có số đĩa lý thuyết rất lớn nên khả năng phân tách rất mạnh Ít tốn dung môi (kinh tế, không độc hại …) Thời gian ổn định cột nhanh Chỉ cần một lượng mẫu nhỏ để tiến hành phân tích Có khả năng tách tốt các cấu tử ra khỏi hỗn hợp phức tạp Kết quả thu nhận được một cách nhanh chóng (chỉ từ 1 đến 100 phút) Xác định mẫu bằng phương pháp sắc ký cho kết quả...3.3.1 Giới thiệu Trong thực tế có nhiều dạng cột tách khác nhau nhằm thỏa mãn các mục đích nghiên cứu Nói chung, cột tách sắc kí cần thỏa mãn các yêu cầu sau: − Đảm bảo trao đổi chất tôt giữa pha động và pha tĩnh nhờ việc tối ưu hóa các thông số của phương trình Van... chất mang đã tẩm pha lỏng vào phểu Lắc cột bằng máy lắc hoặc đập nhẹ vào cột đến khi không thấy giảm thể tích chất mang trên phểu nữa thì cột đã nạp đầy Nút đầu còn lại bằng bông thủy tinh và cuộn ống lại cho thích hợp với lò ổn nhiệt của máy GC - Luyện cột: Cột cần phải đặt ít nhất 2 giờ ở 25 oC trên nhiệt độ tối đa mà cột sẽ sử dụng nhưng không được quá giới hạn trên của nhiệt độ bay hơi của pha lỏng... điện trường và chuyển dịch về phía anot Tại đây chúng bị lấy mất điện tích và qua đó tạo ra dòng nền của detector Quá trình cộng kết đi ện tử di ễn ra khi các phân tử các chất phân tích với ái lực electron cao đi vào detector Chúng bắt m ột số electron dẫn đến detector thay đổi hiệu thế giữa anot và catot để duy trì dòng nền không đổi Sự thay đổi này được ghi nhận dưới dạng peak sắc kí trên giấy ghi hoặc