Tìm hiểu về sắc ký khí (GC) sử dụng đầu dò cộng kết điện tử (ECD)

Tìm hiểu về sắc ký khí (GC) sử dụng đầu dò cộng kết điện tử (ECD)

1 TÌM HIỂU VỀ SẮC KÝ KHÍ SỬ DỤNG ĐẦU DÒ (GC) CỘNG KẾT ĐIỆN TỬ (ECD) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NGUYỄN THỊ DIỆP CHI NHÓM  NỘI DUNG BÁO CÁO   PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI TỔNG QUAN VỀ SẮC KÝ KHÍ  Giới thiệu sắc ký khí  Các bước thực phân tích máy Sắc ký khí  Giới thiệu Detector ECD TRONG SẮC KÝ KHÍ  Cấu tạo  Nguyên lý hoạt động  Phạm vi ứng dụng  Ưu điểm Nhược điểm TÀI LIỆU THAM KHẢO TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI SẮC KÝ KHÍ GIỚI THIỆU VỀ SẮC KÝ KHÍ  Phương pháp phân tích chất dựa vào phân bố khác pha động pha tĩnh  Pha động khí trơ He, N2, Ar, H2(khí mang)  Pha tĩnh chứa cột chất rắn chất lỏng phủ bề mặt chất mang trơ dạng rắn hay phủ lên thành phía cột PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI GIỚI THIỆU VỀ SẮC KÝ KHÍ  Ứng dụng: kiểm tra độ tinh khiết tách thành phần khác hỗn hợp mẫu  Điều kiện: bền nhiệt dễ bay  Đối với loại hợp chất không bền nhiệt, bay hợp chất ion, cần phải biến đổi hợp chất thành dẫn xuất có tính bay phân tích sắc ký khí PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY SẮC KÝ KHÍ Hệ thống cung cấp khí mang Hệ thống tiêm mẫu Cột sắc ký khí Bộ phận phát tín hiệu (đầu dò) Máy ghi nhận PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI CÁC BƯỚC THỰC HIỆN PHÂN TÍCH BẰNG MÁY SẮC KÝ KHÍ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI GIỚI THIỆU DETECTOR   Nhiệm vụ: theo dõi khí mang lúc khỏi cột ghi nhận tín hiệu có thay đổi thành phần hóa học khí mang FID Các loại detector thông dụng: • Đầu dò ion hóa lửa (FID) • Đầu dò cộng kết điện tử (ECD) • Đầu dò dẫn nhiệt (TCD) • Đầu dò nitrogen – phosphor (NPD) • Đầu dò quang ion hóa (PID) PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI ECD FPD So sánh độ nhạy khoảng hoạt động loại detector PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 10 ECD TRONG SẮC KÝ KHÍ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI Điện cực thu nhận electron 11 CẤU TẠO ECD Lá 63Ni PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI Điện cực khối trụ rỗng 12 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG  ECD sử dụng hoạt độ phóng xạ β- (do nguồn Ni63 3H phát ra) phóng để ion hóa khí mang phát sinh dòng điện cặp điện cực  Khi phân tử có chứa nhóm electron mang điện tích như: halogen, photpho nhóm nitro qua detector, bắt vài electron dẫn đến thay đổi số đo dòng điện điện cực PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 13 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 14 •Tại buồng ion diễn trình: Quá trình ion hóa Quá trình bắt giữ điện tử Quá trình tái kết hợp PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 15 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG  Quá trình ion hóa: Nguồn tia phóng xạ phát chùm tia β- với tốc độ 108-109 hạt/s Các hạt β- ion hóa phân tử khí mang (M) tạo ion dương phân tử khí mang điện tử tự sơ cấp (e-) So với điện tử chùm tia β điện tử tự chậm hẳn Chúng gia tốc nhờ điện trường chuyển dịch phía anôt Tại chúng bị lấy điện tích qua cho dòng điện detector N2 + βPHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI N2+ + e- 16 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG  Quá trình cộng kết điện tử: Các nguyên tử phân tử chất, sau rời bỏ cột tách, đưa thẳng vào buồng ion với khí mang Tùy theo lực điện tử phân tử này, điện tử tự sơ cấp nói bị phân tử bắt giữ tạo thành ion âm EC + e EC- Quá trình tái kết hợp: Các ion âm tạo kết hợp với ion dương phân tử khí mang để tạo thành phân tử trung hòa EC- + PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI N2+ EC + N2 17 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG  Vì vậy, điện tử bị lấy khỏi hệ dòng điện bị giảm so với lúc có khí mang tinh khiết qua detector Mức độ suy giảm dòng điện thời điểm có chất qua thể peak sắc ký chất  Độ nhạy detector ECD phụ thuộc vào : o Độ lớn dòng điện o Năng lượng điện tử o Bản chất khí mang o Điện đặt vào detector PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 18 PHẠM VI ỨNG DỤNG ECD thường có ứng dụng kiểm nghiệm môi trường dược phẩm:  Phát PCBs  Thuốc trừ sâu clo hữu  Thuốc diệt cỏ DDT, indran, BHC…  Các chất làm dẽo, loại khí clorofluorocarbon  Các hợp chất – kim tetra-alkyl chì, NOx, SO2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 19 Bảng: Mức độ nhạy detector ECD số loại hợp chất hữu Loại hợp chất Độ đáp ứng ECD Loại hợp chất Độ đáp ứng ECD Chloroalkane benzene 10-1 Dichloroalkane 102 Bromoalkane 103 Alcol, ester, eter mạch thẳng Dibromoalkane 105 10-103 Chloroform 105 Hợp chất thơm đa nhân Carbon tetrachloride 106 Bromobenzene 103 Butan-2,3-dion 105 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 20 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM  Đơn giản độ tin cậy cao  Khí mang cần có độ tinh khiết cao  Có độ nhạy cao với số hợp chất có độ âm điện cao  Phạm vi ứng dụng hạn chế  Không làm hư hại mẫu mẫu ngang qua phận đầu dò PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI o Chỉ sử dụng cho hợp chất có lực điện tử cao o Không nhạy cảm với amin, rượu hydrocarbon 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Nguyễn Thị Diệp Chi Giáo trình Các phương pháp Phân tích đại 2008  A Braith, F.J Smith Chromatography method Kluwer Academic Publishers Boston-London, 45-501, 1999  Nguyễn Kim Phi Phụng Phương pháp cô lập hợp chất hữu NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 2007 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 22 “ XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE ” WISHING YOUR PATH IS VERY SPACIOUS, YOU WILL HAVE FULL ENGERGY AND CONFIDENT TO GET DESIREBLE THINGS PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI [...]... dương của phân tử khí mang và điện tử tự do sơ cấp (e-) So với các điện tử của chùm tia β các điện tử tự do này chậm hơn hẳn Chúng được gia tốc nhờ một điện trường và được chuyển dịch về phía anôt Tại đây chúng bị lấy mất điện tích và qua đó cho dòng điện nền của detector N2 + βPHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI N2+ + e- 16 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG  Quá trình cộng kết điện tử: Các nguyên tử hoặc phân tử của các... với khí mang Tùy theo ái lực điện tử của các phân tử này, các điện tử tự do sơ cấp nói trên sẽ bị các phân tử đó bắt giữ tạo thành các ion âm EC + e EC- Quá trình tái kết hợp: Các ion âm được tạo ra sẽ kết hợp với các ion dương của phân tử khí mang để tạo thành các phân tử trung hòa EC- + PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI N2+ EC + N2 17 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG  Vì vậy, điện tử bị lấy mất khỏi hệ và dòng điện. .. so với lúc chỉ có khí mang tinh khiết đi qua detector Mức độ suy giảm của dòng điện nền trong thời điểm có chất đi qua được thể hiện bằng peak sắc ký của chất đó  Độ nhạy của detector ECD phụ thuộc vào : o Độ lớn của dòng điện nền o Năng lượng ái điện tử o Bản chất của khí mang o Điện thế được đặt vào detector PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 18 PHẠM VI ỨNG DỤNG ECD thường có ứng dụng trong kiểm nghiệm.. .Điện cực thu nhận electron 11 CẤU TẠO ECD Lá 63Ni PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI Điện cực khối trụ rỗng 12 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG  ECD sử dụng hoạt độ phóng xạ β- (do nguồn Ni63 hoặc 3H phát ra) phóng ra để ion hóa các khí mang và phát sinh ra dòng điện ở giữa cặp điện cực  Khi những phân tử có chứa nhóm electron mang điện tích như: halogen, photpho và nhóm nitro... 20 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM  Đơn giản và độ tin cậy cao  Khí mang cần có độ tinh khiết cao  Có độ nhạy cao với một số hợp chất có độ âm điện cao  Phạm vi ứng dụng hạn chế  Không làm hư hại mẫu khi mẫu đi ngang qua bộ phận đầu dò PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI o Chỉ sử dụng cho các hợp chất có ái lực điện tử cao o Không nhạy cảm với amin, rượu và hydrocarbon 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO... số đo của dòng điện giữa các điện cực PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 13 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 14 •Tại buồng ion diễn ra 3 quá trình: 1 Quá trình ion hóa 2 Quá trình bắt giữ điện tử 3 Quá trình tái kết hợp PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 15 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG  Quá trình ion hóa: Nguồn tia phóng xạ phát ra một chùm tia β- với tốc độ 108-109 hạt/s Các hạt β- này sẽ ion hóa phân tử khí mang (M)... ĐẠI 18 PHẠM VI ỨNG DỤNG ECD thường có ứng dụng trong kiểm nghiệm môi trường và dược phẩm:  Phát hiện PCBs  Thuốc trừ sâu clo hữu cơ  Thuốc diệt cỏ như DDT, indran, BHC…  Các chất làm dẽo, các loại khí clorofluorocarbon  Các hợp chất cơ – kim như tetra-alkyl chì, NOx, SO2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI 19 Bảng: Mức độ nhạy của detector ECD đối với một số loại hợp chất hữu cơ Loại hợp chất Độ đáp