Phương pháp sắc ký khí (GC)

Sắc ký khí là một kỹ thuật sắc ký mà trong đó pha động là khí. Các hợp chất với áp suất hơi đủ cao có thể được phân tách, bất cứ các hợp chất nào được đun sôi mà không phân hủy ở nhiệt độ dưới 3500C thì có thể tách được bởi GC. Ba cấu tử chính của sắc ký khí là: Hệ bơm mẫu, cột tách và detector (hình 1.4). Nguyên tắc hoạt động là dòng khí mang được cấp liên tục từ bộ phận cấp khí qua cổng bơm mẫu, tại đây mẫu được bơm vào dưới dạng lỏng hoặc khí, nhờ nhiệt độ cao các chất đều được hóa hơi và dòng khí mang đưa toàn bộ mẫu hoặc một phần đi vào cột tách. Tại cột tách nhờ lực tương tác

khác nhau với các pha tĩnh trong thành cột (với cột mao quản) và các hạt pha tĩnh (với cột nhồi) mà các chất ra khỏi cột đến detector với những khoảng thời gian khác nhau. Tại detector mỗi chất đều được nhận biết bằng việc thay đổi thế điện hoặc nhiệt so với dòng khí mang ổn định khi không có chất. Mỗi sự thay đổi này đều được chuyển thành tín hiệu điện và được khuếch đại, lưu trữ thông qua bộ xử lý số liệu và được đưa ra dưới dạng sắc ký đồ [45].

Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị sắc ký khí

 Sắc ký khí detector cộng kết điện tử (GC/ECD)

Detector cộng kết điện tử (Electron Capture Detector: ECD): Làm việc trên nguyên tắc ion hóa các hợp chất đã được tách ra bởi tia phóng xạ β (3H,

63Ni). Hầu hết các chất hữu cơ đều có khả năng ion hóa bởi các điện tử tự do trong pha khí, và khả năng này phụ thuộc vào cấu tạo của hợp chất (khả năng phản ứng của các điện tử của hidrocacbon no < các hidrocacbon không no < các dẫn xuất halogen).

Bộ phận chính của detector là buồng ion hóa, các chất sau khi rửa giải khỏi cột đi vào giữa hai điện cực có một bề mặt phóng xạ nơi phát xạ các electron năng lượng cao (hạt β) với tốc độ 108 - 109 hạt/giây. Các electron này

bắn phá khí mang tạo ra các ion dương, các gốc và các electron nhiệt bởi hàng loạt các va chạm đàn hồi và không đàn hồi. Quá trình này xảy ra nhanh (< 0,1 giây). Các electron nhiệt được gia tốc nhờ đặt một hiệu điện thế vào buồng detector, sẽ được chuyển động về phía anot tạo thành dòng điện nền của detector (tín hiệu đường nền) khi chỉ có khí mang đi qua. Các hợp chất hấp phụ electron trong dòng khí mang đi ra từ cột tách phản ứng với các electron nhiệt này tạo thành các ion âm có khối lượng lớn hơn. Tốc độ tổ hợp giữa các ion dương và ion âm nhanh hơn nhiều lần so với giữa các electron nhiệt và ion dương. Như vậy sự giảm dòng điện của detector (sự sụt thế đường nền) gây ra bởi sự khử các electron nhiệt do tái tổ hợp khi có mặt chất thu electron, tạo ra cơ sở định lượng cho sự vận hành detector vì mức độ suy giảm phụ thuộc vào hàm lượng cấu tử các chất phân tích đi qua và được thể hiện bằng píc sắc kí đặc trưng cho chất đó trên sắc kí đồ [45].

Hiện nay kỹ thuật này được sử dụng nhiều trong định lượng các hợp chất hữu cơ nhóm cơ clo. Thời gian phân tích ngắn, độ nhạy cao nhờ detector ECD, thể tích mẫu phân tích nhỏ. Tuy nhiên, với các hợp chất có nền mẫu phức tạp, có chứa nhiều nguyên tố có độ âm điện cao sẽ không loại trừ hết được ảnh hưởng của nền mẫu.

 Sắc ký khí detector khối phổ (GC/MS)

Là thiết bị phân tích dựa trên cơ sở xác định khối lượng phân tử của các hợp chất hóa học bằng việc phân tách các ion phân tử theo tỉ số giữa khối lượng và điện tích (m/z) của chúng. Các ion có thể tạo ra bằng cách thêm hay bớt điện tích của chúng như loại bỏ electron, proton hóa, vv. Các ion tạo thành này được tách theo tỉ số m/z và được phát hiện, từ đó có thể cho thông tin về khối lượng hoặc cấu trúc phân tử của hợp chất. Cấu tạo của detector khối phổ gồm 3 phần chính: buồng ion hóa, bộ lọc khối và detector được đặt trong chân không (khoảng 10-3 - 10-4 Pa). Chất phân tích sau khi ra khỏi cột tách được dẫn vào buồng ion hóa, từ một sợi kim loại đốt nóng các electron sẽ bắn phá các phân tử chất dưới hiệu điện thế khoảng 10 - 100eV. Các phần tử chất sẽ bị bật ra một electron và chuyển thành ion phân tử (M+) hoặc cũng có thể các ion phân tử đó bị bắn phá tiếp để hình thành các ion nhỏ hơn và các phân tử

nhỏ. Tổng các ion và phân tử nhỏ này qua bộ lọc ion để cho các ion đi tiếp còn các phân tử nhỏ đi ra ngoài theo bơm hút chân không. Sau đó các ion này đi qua bộ phận phân tách để thu được các mảnh ion có khối lượng (m/z) thích hợp đi vào detector. Tại detector các ion này sẽ gây tín hiệu điện và được khuếch đại, sau đó truyền đến bộ phận xử lý số liệu và được đưa ra dưới dạng sắc ký đồ và khối phổ.

Một số phương pháp chiết tách, phân tích và giới hạn phát hiện của fenobucarb trong các nghiên cứu trước đây được tóm ở bảng 1.4.

Bảng 1.4. Một số phương pháp phân tích, chiết tách fenobucarb trong nước

Công trình công bố

Xử lý mẫu Phương pháp Giới hạn phát hiện của

chất

Hiệu suất thu hồi

[54] Chiết lỏng-lỏng với dichloromethane làm sạch bằng florisil, chuyển dung môi methanol HPLC/UV 0,005- 0,01 µg/L fenobucarb [55] HPTLC 1 - 5 µg/g fenobucarb 70 - 103,7% fenobucarb [57, 58] Chiết hấp phụ thanh khuấy (SBSE) TD/GC/MS 3,4ng/L fenobucarb 98% fenobucarb