4. ethyl acetate 5 n-propyl formate 6 iso-propyl acetate 7 n-butyl formate 8 sec-butyl acetate 9 iso-butyl acetate
2.3.2. Cột nhồi 2 mL/min
2 mL/min 1 mL/min Dòng làm sạch septum Van chia dòng Cột tách Nhiệt độ bằng nhiệt độ ban đầu của lò
Cột thường được làm bằng thép không rỉ, nicken, thủy tinh với đường kính khoảng từ 3 đến 6 mm và chiều dài khoảng từ1 đến 5 m.
Cột nhồi chứa các hạt chất mang rắn được phủ một lớp pha tĩnh lỏng hoặc bản thân hạt rắn là pha tĩnh. Chất mang rắn thường là diatomite đã được silan hóa để giảm liên kết hydro với các chất phân cực: - Si - O - Si - + (CH ) SiNHSi(CH ) - Si - O - Si - + NH OH OH ( CH ) SiO OSi(CH ) 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Kích thước hạt đồng nhất sẽ làm giảm chiều cao cột và tăng độ phân giải. Cở hạt nhỏ sẽ làm giảm thời gian cân bằng hòa tan nhờ vậy làm cải thiện hiệu quả của cột. Tuy nhiên, nếu kích thước hạt càng nhỏ thì càng ít khơng gian trống giữa các hạt và áp suất để ép pha động qua cột phải càng cao.
Kích thước hạt được biểu diễn theo micromet hoặc cở mesh, tức là cởlưới mà hạt có thể đi qua hoặc bị giữ lại trên sàng. Ví dụ các hạt cở 80/100 mesh đi qua được cở sàng 80 mesh (170µm) nhưng khơng điqua được cở 100 mesh (150 µm).
Yêu cầu của chất mang rắn là khơng tham gia vào sự tách và có khả năng giữ được pha tĩnh (khơng ít hơn 10 %).
Một số loại chất mang rắn:
Có hai điều quan trọng cần chú ý khi chọn một chất mang là: cấu trúc và đặc tính bề mặt.
Cấu trúc góp phần vào hiệu quả của chất mang, trong khi các đặc trưng bề mặt chi phối sự tham gia của chất mang vào kết quả của việc tách.
Các chất mang phải là các chất trơ về mặt hóa học với tất cả các loại mẫu. Nó nên có diện tích bề mặt lớn để pha lỏng có thể trải thành một lớp phim mỏng và cấu trúc bề mặt phải thích hợp để lưu giữ lớp phim mỏng đó. Tuy nhiên, diện tích bề mặt lớn không là điều đảm bảo cột hiệu quả.
Hầu hết các chất mang trong sắc ký cột nhồi được tạo từ diatomite. Loại chất mang đầu tiên dùng trong sắc ký khí do hãng Johns Manville chế tạo có tên thương mại là Chromosorb. Sau đây là một số loại chất mang thông dụng.
Chromosorb A dùng ởqui mơ điều chế, có khảnăng giữ tốt pha lỏng (tối đa đến 25%), có cấu trúc khó bị phá vở và có bề mặt khá trơ. Thường được sản xuất ởkích thước 10/20, 20/30 và 30/40 mesh. Sử dụng cho những cột dài, chênh lệch áp suất thấp.
Chromosorb G dùng để tách các hợp chất phân cực. Nhờ có diện tích bề mặt thấp, độ cứng, tỉ trọng cao nên nó được sử dụng cho các trường hợp tẩm pha lỏng hàm lượng thấp. Tẩm 5% trên Chromosorb G tương ứng với tẩm 12 % trên Chromosorb W.
Chromosorb P được chế tạo từ gạch chịu lửa C-22 có màu hồng (nên có kí hiệu P-pink) và tương đối cứng. Bề mặt ít hấp thụ hơn so với các loại Chromosorb khác, được dùng cho những việc tách hydrocacbon.
Chromosorb W được chế tạo từ Celite 545, màu trắng và dễ vỡhơn so với loại G. Bề mặt tương đối không hấp thụvà được dùng để tách các hợp chất hữu cơ phân cực.
Có hai vấn đề chung của các chất mang:
Thứ nhất, tương tác bề mặt chất mang (hấp phụ hoặc xúc tác) chính là nguyên nhân gây ra những pic có đi hoặc biến dạng. Chính những nhóm -OH hay oxit trên bề mặt chất mang là nguyên nhân của những tương tác đó. Có thể che các nhóm này bằng một lượng nhỏ pha lỏng phân cực. Nhưng cách tốt nhất hiện nay là silan hóa với các thuốc thử DMCS (dimethyl dichorosilan) hoặc HMDS (hexamethyl disilazane).
Thứ hai, kích thước hạt càng nhỏ thì số hạng A trong phương trình Van Deemter càng nhỏ, nhưng sự chệnh lệch áp suất trong cột sẽtăng vượt khỏi giới hạn làm việc thực tế. Hiệu suất cột chỉ có thể cải thiện nếu dùng các hạt có kích thước như nhau.
Tỉ lệ phần trăm pha lỏng
Lượng chất lỏng cần phải đủđể bao bọc các hạt bằng một lớp mỏng đồng nhất. Pha lỏng quá nhiều sẽ đọng lại ở những chỗ trống giữa các hạt làm giảm hiệu suất cột. Trên chất mang Chromosrb khi tỉ lệ pha lỏng lớn hơn 30% hiệu quả của cột giảm đi rất nhiều. Trước đây người ta hay tẩm 15-30% chất lỏng, nhưng hiện nay có khuynh hướng chỉ tẩm 2-10%.
Vì thời gian lưu tỉ lệ với lượng pha lỏng trong cột nên phép phân tích càng nhanh khi cột có lượng pha lỏng phủ lên càng nhỏ. Khi tải chất lỏng quá thấp sẽ xuất hiện những tâm hấp phụ trên chất mang. Muốn tránh điều này cần phải dùng những chất mang trơ.
Độ bay hơi của mẫu thử cũng phải tính đến khi chọn lượng pha lỏng. Các chất khó bay hơi như steroit cần phải được phân tích trong những cột có tải thấp (khoảng 3% hay thấp hơn). Các chất rất dễbay hơi như các hydrocacbon nhẹ thì cần có cột tải cao (20-30%) vì lượng chất lỏng càng nhiều thời gian các chất có trong pha lỏng càng lâu, sự phân bố càng tốt.
Mật độ nhồi
Mật độ nhồi có một sựảnh hưởng rõ rệt đến sự lưu giữ trên pha tĩnh. Pha tĩnh được phủ trên một chất mang trên cơ sở phần trăm trọng lượng, trong khi vật liệu nhồi được đặt trong cột trên cơ sở thể tích. Nếu mật độ nhồi của chất mang tăng lên, khối lượng tổng của pha tĩnh trong cột tăng lên.
Tẩm pha tĩnh lên chất mang có nhiều cách, một trong số đó là dùng máy cất quay chân không.
Lấy một lượng pha tĩnh tính tốn sẵn hịa tan vào trong một dung mơi thích hợp trong một bình đáy trịn, cho tiếp chất mang rắn với lượng tính tốn thích hợp vào. Lắp bình vào máy cất quay. Quay bình cho đến khi dung mơi bay hết. Đun nóng bình bằng cách thủy hoặc bằng đèn hồng ngoại.
Lấy đoạn ống thẳng có chiều dài và đường kính mong muốn, nút một đầu bằng bơng thủy tinh, đầu kia lắp một cái phểu, đổđầy chất mang đã tẩm pha lỏng vào phểu. Lắc cột bằng máy lắc hoặc đập nhẹ vào cột đến khi không thấy giảm thể tích chất mang trên phểu nữa thì cột đã nạp đầy. Nút đầu cịn lại bằng bơng thủy tinh và cuộn ống lại cho thích hợp với lò ổn nhiệt của máy GC.
Luyện cột:
Cột cần phải đặt ít nhất 2 giờở 25 oC trên nhiệt độ tối đa mà cột sẽ sử dụng nhưng không được quá giới hạn trên của nhiệt độbay hơi của pha lỏng.
Một luồng khí mang nhỏ (5-10 ml/ph) được cho qua cột. Đầu ra của cột hở không nối với detector để tránh làm bẩn nó.