Chiết pha rắn

• Dội pha lỏng dung dịch mẫu chứa chất phân tích lên pha rắn trong cột chiết hoặc đĩa chiết.. • Pha rắn sẽ tương tác với các chất trong mẫu và giữ lại 1 hay 1 số chất phân tích trên cột

KỸ THUẬT CHIẾT PHA RẮN

Trường ĐH Thủ Dầu Một

Nội Dung

1 Giới thiệu chung.

2 Khái niệm, nguyên tắc và điều kiện của chiết pha rắn.

3 Chiết pha rắn – lỏng

4 Chiết pha rắn – khí.

5 So sánh SPE với chiết lỏng-lỏng.

6 Kỹ thuật chiết hấp thụ pha khí (rắn – khí) và kỹ thuật

vi chiết pha rắn.

7 Ứng dụng.

1 Giới thiệu chung

• Việc tách và làm giàu chất phân tích kết hợp với các phương pháp phân tích hiện đại rất

ngày càng có ý nghĩa sâu sắc trong đời sống

• Trong số các pp tách và làm giàu thì pp chiết pha rắn (Solid Phase Extraction-SPE) là có hiệu quả nhất

2.2 Nguyên tắc chung

• Chất chiết (còn được gọi là pha tĩnh) thường

là các hạt silica gel xốp trung tính, hạt oxit

nhôm, hạt silica gel trung tính đã được ankyl hóa nhóm -OH bằng các gốc HC mạch thẳng –C2,-C4,-C8,-C18 hay nhân phenyl

• Chất chiết được nhồi vào cột chiết nhỏ (5x1 cm) hoặc nén ở dạng đĩa chiết (dày 1-2mm, đường kính 3-4 cm)

2.2 Nguyên tắc chung

• Dội pha lỏng ( dung dịch mẫu chứa chất phân tích) lên pha rắn trong cột chiết hoặc đĩa

chiết

• Pha rắn sẽ tương tác với các chất trong mẫu

và giữ lại 1 hay 1 số chất phân tích trên cột

• Các chất khác sẽ đi ra khỏi cột cùng với dung môi

2.2 Nguyên tắc chung

• Sau đó dùng một dung môi thích hợp hóa tan tốt các chất phân tích để rửa giải chúng ra

khỏi pha tĩnh (cột chiết)

• Chúng ta thu được dd có chất phân tích để xác định chúng theo một cách đã chọn

2.3 Điều kiện chiết pha rắn

• Pha rắn hay pha chiết phải có tính chất hấp phụ hay trao đổi chọn lọc với một hay một nhóm ion nhất định

• Hệ số phân bố nhiệt động Kb của căn bằng chiết phải lớn, để có tính hiệu quả chiết cao

• Quá trình chiết phải xảy ra nhanh, nhanh đạt đến cân bằng nhưng không có tương tác hóa học làm mất hay hỏng chất phân tích

2.3 Điều kiện chiết pha rắn

• Quá trình chiết phải có tính thuận nghịch cao

để còn có thể rửa chất phân tích ra khỏi pha chiết

• Không làm nhiễm bẩn chất phân tích

• Sự chiết được thực hiện trong 1 số điều kiện nhất định, phù hợp và lặp lại được, càng đơn giản càng tốt

3.Kỹ Thuật Trong Chiết Pha Rắn.

• Bước 1: Phân bố chất tan giữa hai pha rắn – lỏng

- Dùng cốc thủy tinh, cho mẫu chứa chất cần phân tích vào, sau đó cho vào cốc một lượng pha rắn thích hợp

- Điều chỉnh môi trường, lắc hay khuấy dung dịch trong 1 thời gian nhất định

3.1 Kỹ thuật SPE ở điều kiện tĩnh.

3.1 Kỹ thuật SPE ở điều kiện tĩnh

• Bước 2: Tách hai pha rắn – lỏng

- Lọc hoặc ly tâm để tách hai pha rắn – lỏng

- Có thể thêm giai đoạn lọc rửa pha rắn để loại

bỏ các chất gây cản trở nếu cần

3.1 Kỹ thuật SPE ở điều kiện tĩnh

3.2 Kỹ thuật SPE ở điều kiện động

• Trong kỹ thuật SPE ở điều kiện động, các vật liệu pha rắn được nạp trước vào cột và được

cố định bởi 2 tấm ngăn bằng polyetylen xốp

• Có khi vật liệu SPE được cố định trong các

mạng lưới pilytetrafluoroethylene (PTFE) và

ép thành khối dạng đĩa

• Kỹ thuật SPE ở điều kiện động gồm 4 bước

3.2 Kỹ thuật SPE ở điều kiện động

• Bước 1: Chuyển dạng chất hấp thụ pha rắn

- Đầu tiên, vật liệu hấp thụ được chuyển từ

dạng ban đầu (nhà sản xuất) sang dạng thích hợp cho quá trình hấp thụ (dạng H+ hoặc OH-)

- Cột được làm ướt bằng dung dịch đệm hoặc nước cất

( Có thể thêm bước làm sạch cột nếu muốn)

3.2 Kỹ thuật SPE ở điều kiện động

• Bước 2: Quá trình hấp thụ chất phân tích

- Dung dịch mẫu chứa chất phân tích được cho qua cột với tốc độ thích hợp

- Chất phân tích được giữ lại trên cột còn các

chất khác cùng dung môi đi ra khỏi cột

- Sau đó chất phân tích được thu hồi và xác định bằng một pp phân tích công cụ thích hợp đã

chọn

3.2 Kỹ thuật SPE ở điều kiện động

• Bước 3: Rửa cột

- Loại bỏ các chất gây ảnh hưởng và nền mẫu ra khỏi cột chỉ giữa lại chất phân tích

• Bước 4: Rửa giải

- Lựa chọn và cho vào cột chiết dung môi có khả năng phá vỡ dễ dàng tương tác giữa chất phân tích và pha rắn

4 Các kiểu chiết và cơ chế chiết

pha rắn

4.1 Chiết theo cơ chế hấp phụ pha thường.

• Pha tĩnh: silica trung tính, bề mặt phân cực.

• Chất phân tích: không hay ít phân cực.

Mat-OH + RX {Mat-OH}.RX

silica trung tính chất PT chất PT đã hấp thụ lên pha rắn

Dung môi để rửa giải chất phân tích thường là

các dung môi hữu cơ không phân cực, có khả năng hòa tan tốt chất phân tích để tách được hoàn toàn chất phân tích ra khỏi pha rắn ( gọi là pha động).

4.2 Chiết theo cơ chế hấp phụ pha ngược.

• Pha tĩnh: silica có bề mặt không phân cực

Mat-(CH2)H17CH3 + RX Mat-(CH2)H17CH3.RX

pha rắn-C18 chất pt hấp thụ lên pha rắn

4.3 Chiết theo cơ chế trao đổi ion

• Trao đổi ion:

nMat-SO3Na + Men+ = [Mat-SO3]n-Me + nNa+

• Trao đổi anion:

nMat-OH + Xn- = [Mat-O]n-X + nOH-

4.4 Chiết theo cơ chế rây phân tử.

5 So sánh SPE với chiết lỏng-lỏng

• Về nguyên tắc và thao tác, kỹ thuật SPE giống với kỹ thuật chiết lỏng lỏng nhưng về mặt hiệu quả và ứng dụng thì kỹ thuật SPE có nhiều ưu điểm nổi bật hơn

5 So sánh SPE với chiết lỏng-lỏng

• Thao tác nhanh, đơn giản và dễ tự động hóa

• Sử dụng ít dung môi

• Điều kiện tách đơn giản

• Hệ số làm giàu cao

6.Kỹ thuật chiết hấp thụ pha khí (rắn- khí).

• Nguyên tắc chung:

- Kỹ thuật này dựa trên cơ sở:

6.Kỹ thuật chiết hấp thụ pha khí (rắn- khí).

- Phương pháp chiết này được cho mẫu rắn và lỏng, hay bùn, hay bã thải nhưng các chất phân tích là các hợp chất hữu cơ có nhiệt độ bay hơi thấp (dưới 1500C) và dễ bay hơi

- Muốn áp dụng phương trên thì ta phải nhũ hóa các mẫu này bằng một dung môi thích hợp (nước hoặc dung môi có nhiệt độ sôi cao)

6.Kỹ thuật chiết hấp thụ pha khí (rắn- khí).

6.Kỹ thuật vi chiết pha rắn

• Dựa trên cơ sở sự phân bố của chất phân tích giữa hai pha không hòa tan vào nhau Trong

đó chất phân tích là lỏng và pha chiết là chất răn xốp

6.Kỹ thuật vi chiết pha rắn

• Quá trình chiết xảy ra khi ta nhúng que chiết vào trong bình mẫu theo 2 kiểu sau:

+ Không gian mẫu: Lắc đều liên tục khi chiết và que chiết luôn chìm trong pha mẫu.

+ Không gian hơi: que chiết nằm trong không gian hơi của bình mẫu và gia nhiệt phù hợp.

• Cơ chế của sự chiết:

+ Hấp phụ pha thường.

+ Hấp phụ pha ngược.

6.Kỹ thuật vi chiết pha rắn

• Ưu nhược điểm:

+ Đơn giản, dễ thực hiện

+ xác định các chất vi lượng

+ Chủ yếu cho xác định các chất hữu cơ và một số kim loại nặng

7.1 Ứng dụng của SPE trong phân tích hợp

chất hữu cơ.

Loại Cột SPE Cơ Chế Ứng Dụng Trong Việc Tách Và Làm Giàu

C8, C18 Pha đảo Thuốc dược phẩm trong nước tiểu, các axit hữu

cơ trong rượu, thuốc trừ sâu trong nước, các peptide trong huyết thanh và nước tiểu.

Than hoạt tính

và các loại

nhữa polyme

Pha đảo Làm giàu lượng vể thuốc trừ sâu trong nước,

tách các dạng chuyển hóa đồng phân của thuốc, dược phẩm phân cực.

Silica Pha thường, pha

trung hòa, phân cực

Tách các dạng phân cực (từ thấp đến trung bình)

ra khỏi dung môi không nước, làm sạch dư lượng thuốc trừ sâu từ mẫu chiết đất, thực vật… loại bỏ các vitamin béo tan.

Florisit Pha thường, pha

bazơ phân cực nhẹ

Tách các dạng phân cực ( từ thấp đến trung bình)

ra khỏi dung môi không nước Tách thuốc trừ sâu trong mẫu thực phẩm, , làm sạch dư lượng thuốc trừ sâu từ mẫu chiết đất, thực vật…

7.2 Ứng dụng của SPE để làm giàu lượng vết

kim loại.

Vật Liệu Hấp Phụ Nguyên

Tố Phân Tích

Đối Tượng Phân

Mangaese-diethyldithiocarbamate

(Mn(DDTC)2)

CdII , ZnII Phân bón F-ASS

CÁM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN

ĐÃ LẮNG NGHE