Kỹ thuật chiết pha rắn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP: D13HPT02 NHÓM Trần Quốc Huy Trương Thị Hạnh Bùi Thị Phương Khổng Đức Trung Phan Thị Tuyết Trinh Nguyễn Bảo Trang Lương Trần Yến Duyên Trương Đình Thuận Nguyễn Thị Thanh Thuý GVHD: ThS LÊ THỊ HUỲNH NHƯ I GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN  KHÁI NIỆM: - “Chiết pha rắn” ứng dụng đặc biệt phân tích lượng siêu vết kim loại độc - Chiết pha rắn (hay chiết rắn-lỏng) trình phân bố chất tan hai pha lỏng rắn Trong đó: + Pha lỏng thường nước dung môi hữu chứa chất tan + Pha rắn thường ở dạng hạt, nhỏ xốp vâât liêâu để hấp phụ chất tan cho pha lỏng chảy qua I GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN  Pha rắn (còn gọi pha tĩnh) thường vâât liêâu silicagel dạng xốp trung tính, oxit nhôm ankyl hoá nhóm –OH gốc hydrocarbon mạch thẳng -C8, -C18, nhân phenyl, polyme hữu cơ; hoăâc than hoạt tính gắn nhóm chức; hoăâc loại vâât liêâu hấp phụ tổng hợp tự nhiên…  Các vâât liêâu nhồi vào cột chiết nhỏ nén ở dạng đĩa dày (đĩa chiết) với đường kính khác I GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN I GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN - Pha lỏng pha chứa chất cần phân tích, dung môi hữu hay dung dịch đệm… Khi cho pha lỏng qua cột chiết đĩa chiết, pha rắn tương tác với chất phân tích giữ lại một nhóm chất phân tích pha rắn Các chất lại khỏi cột với dung môi hòa tan mẫu I GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN - Nhưng môât số trường hợp chất cản trở giữ lại pha rắn chất phân tích nằm pha lỏng khỏi côât - Quá trình rửa giải (giải hấp) chất phân tích thực dung môi thích hợp Chẳng hạn như: hợp chất hữu thường rửa giải khỏi pha rắn côât dung môi như: axeton, axetonnitrile hoăâc metanol Đối với kim loại rửa axit với nồng đôâ thể tích thích hợp I GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN Ưu điểm chiết pha rắn:  Hệ số làm giàu cao, thao tác nhanh, đơn giản chi phí thấp Dung dịch (mẫu, rửa giải…) chảy qua cột với tốc độ điều khiển máy hút chân không bơm nhu động Các trình tự động hóa cách dễ dàng Mặc dù LLE có vài khâu tự động hóa thao tác phức tạp Hình 1.6 mô tả sơ đồ tự động hóa ghép nối kỹ thuật chiết pha rắn với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử để xác định lượng vết kim loại GIỚITHIẾU THIỆUVỀ VỀCHIẾT CHIẾTPHA PHARẮN RẮN I I.GIỚI Ưu điểm chiết pha rắn: A) Quá trình mẫu qua cột ; B) Quá trình rửa giải vào thiết bị đo 10 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN  Trong chiết pha rắn viêâc lưu giữ chất phân tích thực hiêân qua hai kỹ thuâât điều kiêân tĩnh điều kiêân đôâng  Trong kỹ thuật SPE ở điều kiện động, vật liệu pha rắn nạp trước vào cột (cột chiết) cố định ở ngăn polyetylen xốp Ngoài ra, vật liệu SPE cố định mạng lưới polytetrafluoroethylene (PTFE) ép thành khối dạng đĩa (đĩa chiết) Kỹ thuật SPE điều kiện động gồm bước mô tả hình 1.5 22 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN 23 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN Bước - Nhồi chuyển dạng chất hấp phụ pha rắn Đầu tiên, vật liệu hấp phụ (chất hấp phụ) có kích thước xác định nhồi lên cột chiết  hoạt hóa vâât liêâu hấp phụ Mục đích trình hoạt hóa hình thành nhóm chức hoạt động khác vật liệu hấp phụ 24 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN Trong bước tiến hành theo cách sau: Hoạt hóa nhóm chức hoạt động trước  nhồi lên cột chiết Thường áp dụng chế pha thường pha đảo Nhồi vật liệu lên cột chiết  tiến hành chuyển dạng nhóm chức ban đầu sang dạng thích hợp cho trình hấp phụ Chẳng hạn: chuyển dạng H+ thành dạng NH4+ Cách áp dụng chế trao đổi ion 25 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN Trong bước cần lưu ý vấn đề sau: + Phải đuổi hết không khí phần thể tích vật liệu hấp phụ, tức dung môi phải lấp đầy khoảng trống + Khi chưa sử dụng cột chiết, vật liệu phải ngâm dung môi thích hợp, dung dịch đệm nước cất + Sau trình chuyển dạng (hoạt hóa), cần thiết nên có thêm bước làm cột để loại bỏ tạp chất 26 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN Bước - Quá trình hấp phụ chất phân tích Dung dịch mẫu chứa chất phân tích cho qua cột với thể tích tốc độ thích hợp Chất phân tích giữ lại cột chất khác dung môi khỏi cột Cũng có trường hợp, chất gây cản trở bị giữ lại cột, chất phân tích khỏi cột với dung môi Sau chất phân tích thu hồi xác định phương pháp pt công cụ thích hợp chọn 27 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN Bước - Rửa cột (tiền rửa giải) - Đây bước loại bỏ chất cản trở môi trường mẫu khỏi cột Tức là, sau bước giữ lại chất phân tích Nếu môi trường mẫu dung dịch nước, phải sử dụng dung dịch đệm dung môi hữu Nếu mẫu hòa tan dung môi hữu rửa cột dung môi 28 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN Bước - Rửa giải -Bước bước cuối để thu hồi chất phân tích Dung môi chọn phải phá vỡ dễ dàng tương tác chất phân tích vật liệu hấp phụ Thể tích dung môi sử dụng rửa giải tốt, phải đảm bảo rửa hoàn toàn chất phân tích khỏi vật liệu hấp phụ, ưu điểm kỹ thuật SPE so với kỹ thuật chiết lỏng – lỏng (LLE) 29 IV ỨNG DỤNG CHIẾT PHA RẮN 4.1 Ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn phân tích hợp chất hữu Trước năm 2000, kỹ thuật SPE ứng dụng chủ yếu cho lĩnh vực phân tích hợp chất hữu (Bảng 1) Trong đó, kỹ thuật SPE sử dụng để tách làm giàu dư lượng thuốc trừ sâu, chất hoạt động bề mặt, hydrocarbon thơm mạch vòng khó phân huỷ (Polycyclic aromatic hydrocarbons – PAHs),… loại mẫu nước 30 IV ỨNG DỤNG CHIẾT PHA RẮN 4.2 Ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn phân tích chất vô - Ngày nay, kỹ thuật SPE phát triển ứng dụng rộng rãi để làm giàu tách ion kim loại môi trường (bảng 2) Phương pháp tách làm giàu ion kim loại thường sử dụng sử dụng kỹ thuật SPE Cụ thể : + Phương pháp trao đổi ion + Chiết hợp chất phức kim loại với thuốc thử hữu 33 [...]... giàu sẽ pha i cạnh tranh với các ion khác trong dd mẫu 18 II CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN 3 Cơ chế trao đổi ion 19 II CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN 3) Cơ chế trao đổi ion Các chất hấp thụ trao đổi ion thường có chứa nhóm chức anion hoặc cation liên kết với silaca Các chất trao đổi cation mạnh có chứa nhóm chất axit sunfonic và các nhóm chất trao đổi cation yếu thường là nhóm chất axit cacboxylic Đối nhóm chất... đến sự hấp thu các nhóm chức của chất tan lên các vị trí phân cực của pha tĩnh để chống lại độ tan của các chất tan trong pha động 15 II CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN 1 Cơ chế hấp thụ pha thường (normal phase) Trong SPE pha thường, thường sử dụng các loại pha tĩnh không liên kết như: silica, alumina, và magie silica, nhưng phổ biến nhất vẫn là silica Ngoài ra còn có một số vật liệu pha liên kết cũng được... dụng trong SPE pha thường như nhóm aminopropyl, cyanopropyl, propyldiol Để rửa giải chất phân tích ra khỏi chất hấp thu, thường sử dụng dung môi phân cực có khả năng phá vỡ liên kết giữa chất phân tích và bề mặt hấp thu 16 II CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN 2 Cơ chế hấp thụ pha đảo (reserved phase) Ngược với hấp thụ pha thường, pha tĩnh ở đây là chất không phân cực như C18 còn pha động là pha không phân...I GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN Máy chiết pha rắn hoàn chỉnh hiện nay I GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN Ưu điểm của chiết pha rắn: - Sử dụng ít dung môi Mẫu sau khi được xử lý sơ bộ và điều chỉnh môi trường thích hợp được cho trực tiếp qua cột và chỉ cần một lượng rất nhỏ dung môi rửa giải là có thể rửa giải chất cần phân tích ra khỏi cột - Ngược lại, trong kỹ thuật LLE đòi hỏi pha i sử dụng một lượng... dạng đĩa (đĩa chiết) Kỹ thuật SPE trong điều kiện động gồm 4 bước chính được mô tả trên hình 1. 5 22 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN 23 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN Bước 1 - Nhồi và chuyển dạng chất hấp phụ pha rắn Đầu tiên, vật liệu hấp phụ (chất hấp phụ) có kích thước xác định được nhồi lên cột chiết  hoạt hóa vâât liêâu hấp phụ Mục đích của quá trình hoạt hóa là hình thành các nhóm chức hoạt... các nhóm chất amin bậc 4, còn các nhóm chất trao đổi anion yếu thường là bậc 3, bậc 2 và 1 20 II CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN 3 Cơ chế trao đổi ion Pha tĩnh thường là silica liên kết với nhóm chức anion hay cation Nếu là các chất trao đổi cation mạnh thì dùng silica liên kết với nhóm sunfuanic axit, còn là chất trao đổi yếu thường là liên kết với nhóm COOH Việc rửa giải chất phân tích hấp thu trên pha. .. phân tích lại trên pha rắn sau đó rửa giải chất phân tích ra khỏi pha rắn với dung môi phù hợp Các chất phân tích sẽ được tách khỏi dung dịch ban đầu với nồng độ đậm đặc hơn và tinh khiết hơn 14 II CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN 1 Cơ chế hấp thụ pha thường Là sự hấp thu các chất phân tích từ dung môi không phân cực lên bề mặt phân cực của pha rắn Cơ chế của quá trình tách dựa trên lực tương tác phân cực... (chủ yếu là dung môi hữu cơ) 12 I GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN Ưu điểm của chiết pha rắn: - Điều kiện tách đơn giản Do cân bằng phân bố chất tan giữa hai pha xảy ra nhiều lần, nên chỉ cần có sự khác nhau hợp lý về khả năng chiết là có thể tách hoàn toàn hai chất tan ra khỏi nhau Việc lựa chọn dung môi đối với kỹ thuật SPE đơn giản hơn kỹ thuật LLE Do kỹ thuật LLE cần pha i sử dụng dung môi không... Na+ dùng dung dịch K+), nếu là anion có thể dùng OH hoặc các anion khác 21 III KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN  Trong chiết pha rắn viêâc lưu giữ chất phân tích có thể thực hiêân qua hai kỹ thuâât trong điều kiêân tĩnh và điều kiêân đôâng  Trong kỹ thuật SPE ở điều kiện động, các vật liệu pha rắn được nạp trước vào cột (cột chiết) và được cố định ở giữa 2 tấm ngăn bằng polyetylen xốp Ngoài ra, vật... hơn 13 II CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN Về cơ bản, cơ chế chiết SPE giống với cơ chế tách trong phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) bao gồm 3 cơ chế chính, đó là: cơ chế hấp phụ pha thường, cơ chế hấp phụ pha đảo và cơ chế trao đổi ion Tuy nhiên SPE khác với HPLC là: trong HPLC sự tách chất phân tích ra khỏi nhau trong hệ dòng chảy liên tục của pha động, còn SPE giữ chất phân tích lại trên pha rắn