KIỂM NGHIỆM bài sắc kí KHÍ

SẮC KÝ KHÍ  Khái niệm sắc ký khí – lỏng được thành lập năm 1941 bởi Martin và Synge  Năm 1952 James và Martin (giải Nobel hoá học) đã công bố công trình đầu tiên về sắc ký khí dựa sự phân bố của chất giữa pha tĩnh là chất lỏng và pha động là chất khí Sắc ký khí thật sự phát triển năm 1955 với sự đời của máy sắc ký khí  Sắc ký khí là phương pháp phân tích dựa sự phân chia dùng để tách chất bay hoặc có thể bay gia nhiệt không phá hủy mẫu SẮC KÝ KHÍ  Trong sắc ký khí mẫu thử được hoá và được bơm vào đầu của cột Sự rửa giải được đảm bảo bởi một luồng khí trơ được dùng pha động  Ngược lại với phần lớn các loại sắc ký khác, sắc ký khí không có tương tác giữa các chất phân tích và pha động, pha động chỉ có một nhiệm vụ là di chuyển chất cần phân tích cột Các cấu tử của mẫu thử khỏi cột một cách riêng rẽ, sẽ được phát hiện bằng một bộ phận phát hiện và được ghi thành pic dưới dạng đường cong Gauss với chiều rộng càng hẹp càng tớt SẮC KÝ KHÍ  Sắc ký khí – rắn sử dụng pha tĩnh rắn đó khả giữ các chất phân tích từ sự hấp phụ vật lý Loại sắc ký khí này có những áp dụng hạn chế là có quá nhiều sự gắn giữ các phân tử phân cực Vì vậy phương pháp này được áp dụng để tách một vài chất khí có khối lượng phân tử nhỏ  Sắc ký khí – lỏng được dùng rộng rãi nhiều lãnh vực và được viết tắt là sắc ký khí SẮC KÝ KHÍ  Sắc ký khí khơng chỉ áp dụng đối với các chất được tìm thấy tự nhiên ở trạng thái khí, các chất dễ hoá hơi, các hợp chất có khả bay được gia tăng nhiệt độ Một số lớn phân tử hữu có thể được tách trực tiếp hoặc sau biến đổi tạo thành các dẫn chất các phân tử này không bền với nhiệt hoặc ít bay SẮC KÝ KHÍ Cơ chế tách: “ái lực” khác với pha tĩnh SẮC KÝ KHÍ Khả tách của chất mẫu phân tích phụ tḥc nhiều vào • Bản chất của mẫu (đợ phân cực) • Bản chất của pha tĩnh (đợ phân cực) • Nhiệt độ của hệ thống (buồng tiêm mẫu, buồng cột, Detector) Nhiệt đợ thơng sớ quan trọng của q trình SKK • Phải được kiểm sốt chặt chẽ và ởn định • Nhiệt đợ của q trình phân tích có thể không đổi (isothermal) hay tăng theo thời gian (gradient) SẮC KÝ KHÍ Phân loại • Sắc ký khí – rắn (hấp phụ): áp dụng hạn chế có sự lưu giữ lâu phân tử phân cực bề mặt pha tĩnh (pic bất đối), chỉ áp dụng để tách mợt vài chất khí có KLPT nhỏ • Sắc ký khí – lỏng (phân bớ): áp dụng rợng rãi SẮC KÝ KHÍ Sơ đờ khới SẮC KÝ KHÍ 1/ Khí mang: • Khí trơ: thường sử dụng N2 hoặc He, Ar • Nitơ là pha đợng sử dụng phở biến nhất SK khí – lỏng Sự lựa chọn khí thường tùy thuộc vào Detector sử dụng (TCD, khí mang là khí helium) • Khí mang được chứa bình kết hợp với các bô phận điều hòa áp suất vào cột cho phép điều chỉnh lưu lượng và ổn định khí thời gian sắc ký Thường người ta đặt thêm một bẫy loại nước và các tạp chất SẮC KÝ KHÍ Khí mang: Yêu cầu chung • Khơng tương tác với pha tĩnh • Thích hợp với dầu dị • Tinh khiết (ảnh hưởng tới kết quả sắc ký độ bền thiết bị): ≥ 99,995% • Khơng có CO2, nước, oxy khí lạ khác • Lưu lượng khí ởn định (đẳng dịng) kiểm sốt được (gradient), lưu lượng khí tối ưu số đĩa lý thuyết đạt tối đa (cột nhồi: 75 – 100 ml/phút, cột mao quản: – 50 ml/phút) 4/ Cột sắc ký SẮC KÝ KHÍ Cột mao quản mở (open tubular column) Cột WCOT (wall coated open tubular) Cột SCOT (support coated open tubular) Cột PLOT (porous layer open tubular) Cột CLOT (carbon layer open tubular) 4/ Cột sắc ký SẮC KÝ KHÍ So sánh cột nhồi cột mao quản về tR, Hiệu cợt, Tính trơ hóa học, Lượng mẫu phân tích, Đợ lặp lại SẮC KÝ KHÍ 5/ Pha tĩnh  Pha tĩnh lỏng (SK Khí – lỏng) Thường là các Polyglycol phân cực Carbowax, PEG hoặc không phân cực Silicon: OV, SE, DC, XE, SF … có ái lực (hòa tan) với mẫu phân tích Không bay Bền với nhiệt Trơ về mặt hóa học  Pha tĩnh rắn (SK Khí – rắn) Khả hấp phụ khác tùy theo pha tĩnh thường là các Polymer chromosorb 101, carbowax, porapack hoặc Silica, nhôm oxyd … SẮC KÝ KHÍ 5/ Pha tĩnh Các pha tĩnh thơng dụng nhất  Phân lập hỗn hợp chất phân cực: polyethylen glycol (Carbowax 20 M)  Phân lập hỗn hợp chất không phân cực: polymer của methylsilicon (OV 101 hay SE-30)  Phân lập methyl ester acid béo: DEGS (diethylenglycol succinat) SẮC KÝ KHÍ 5/ Pha tĩnh Pha tĩnh Polydimethyl siloxan Tên thương mại Nhiệt độ tối đa (oC) Áp dụng Chất không phân cực, hydrocarbon, H/c đa nhân, steroid OV-1, SE - 30 350 Polyalkyl siloxan OV-3, SE-52 (10% phenyl) 350 Polyalkyl siloxan OV-17 (50% phenyl) 250 Steroid, thuốc bảo vệ thực vật, glycol P.E.G 250 Acid, alcol, ether, tinh dầu, glycol Carbowax Ester của acid béo alcaloid, h/c halogen 6/ Đầu dị SẮC KÝ KHÍ Phát hiện chất bằng tính chất vật lý để chủn hóa mợt đại lượng khơng điện (nờng đợ chất được tách khỏi cột sắc ký) thành đại lượng điện  Đủ nhạy, Ổn định xác  Đáp ứng tún tính khoảng nờng đợ rợng  Nhiệt đợ tới đa: 400oC  Cho tín hiệu nhanh đợc lập với tớc đợ dịng  Đợ tin cậy cao dễ sử dụng  Phát hiện tất cả hợp chất  Khơng hủy mẫu phân tích 6/ Đầu dị SẮC KÝ KHÍ  Đầu dị dẫn nhiệt (TCD, Thermal Conductivity Detector)  Đầu dị ion hóa ngọn lửa (FID, Flame Ionization Detector)  Đầu dò nhiệt ion hóa (TID, Thermionic Detector) hay đầu dị nitơ – phosphor (NPD, Nitrogen Phosphorous Detector)  Đầu dị cợng kết điện tử (đầu dò bẫy điện tử) (ECD, Electron Capture Detector)  Phổ hồng ngoại (IR) phổ khối (MS) 6/ Đầu dị SẮC KÝ KHÍ  Đầu dị khơng chọn lọc (TCD): đáp ứng với tất cả chất, trừ khí mang  Đầu dị chọn lọc (ECD, NPD): đáp ứng với mợt sớ nhóm chất mang những tính chất chung đó (lý, hóa tính)  Đầu dị đặc hiệu (IR, MS): đáp ứng với mợt chất hóa học riêng biệt 6/ Đầu dị SẮC KÝ KHÍ  Đầu dò dẫn nhiệt (TCD, Thermal Conductivity Detector) Nguyên tắc: đo liên tục độ dẫn nhiệt của khí mang (tinh khiết hoặc chứa chất phân tích) giữa buồng đo và buồng so sánh mà đó có lắp các dây kim loại hay nhiệt bán dẫn (semiconducting thermistor) theo mạch cầu Wheastone 6/ Đầu dị SẮC KÝ KHÍ  Đầu dò dẫn nhiệt (TCD, Thermal Conductivity Detector) Tùy theo tính dẫn nhiệt của môi trường khí mà sợi dây đạt đến cân bằng nhiệt, nhiệt độ của dây sẽ thay đổi làm cường độ dòng điện mạch thay đổi 6/ Đầu dị SẮC KÝ KHÍ  Đầu dị F.I.D Nguyên tắc:  Nhiệt độ cao của ngọn lửa hydro ion hóa chất hữu  Dưới điện thế (300 V) ion sinh dòng điện  Cường đợ dịng điện tỷ lệ với bản chất sớ lượng ion sinh 6/ Đầu dị SẮC KÝ KHÍ  Đầu dị F.I.D Cấu tạo – vận hành  Ngọn lửa: (H2 + O2 + N2) tấm góp (collector electrode)  Các chất hữu bị phân hủy bởi nhiệt sinh ion  Các ion sinh dòng điện va vào tấm góp, được kh́ch đại ghi thành tín hiệu 6/ Đầu dị SẮC KÝ KHÍ  Đầu dị nhiệt ion hóa (TID)  Phát hiện chọn lọc hợp chất hữu có chứa nitơ phosphor  Đợ nhạy rất cao, khoảng tún tính hẹp  Đầu dị cợng kết điện tử (ECD) Phát hiện chuyên biệt đối với hợp chất điện tử hợp chất halogen, carbon liên hợp, nitril, hợp chất kim …  Đầu dị khới phở (MS): đa và hiệu quả để xác định khối lượng phân tử cấu trúc của chất hữu cơ, độ nhạy rất cao (picogam) SẮC KÝ KHÍ Detect or Khí mang Tuyến tính Giới hạn phát hiện Tính chọn lọc Ap dụng TCD H2, He 105 – 10ng không chọn lọc Tất cả các chất FID He, N2 107 20 – 100pg không chọn lọc Các hợp chất hữu TID N2 104 1pg P 10pg N hydrocarbure Hợp chất chứa N hay P ECD N2 hay Ar + 10% CH4 104 0,1pg chọn lọc thay đổi Hợp chất halogenid MS He 103 < 1pg Đặc hiệu Tất cả các chất SẮC KÝ KHÍ ... 10 – 100 m, đường kính 0,2 – 0,25 mm Pha tĩnh liên kết hóa học với bề mặt bên ống mao quản 4/ Cột sắc ký Cợt nhời SẮC KÝ KHÍ Cợt mao quản 4/ Cột sắc ký SẮC KÝ KHÍ Cợt mao quản... pic ổn định SẮC KÝ KHÍ 3/ Buồng cột (lò nung) Đẳng nhiệt ở 45 oC Đẳng nhiệt ở 145 oC CT nhiệt ở 30 - 180 oC SẮC KÝ KHÍ 4/ Cột sắc ký  Cợt nhời Thủy tinh, thép khơng rỉ Kích thước:... áp dụng để tách mợt vài chất khí có KLPT nhỏ • Sắc ký khí – lỏng (phân bớ): áp dụng rợng rãi SẮC KÝ KHÍ Sơ đờ khới SẮC KÝ KHÍ 1/ Khí mang: • Khí trơ: thường sử dụng N2 hoặc He,