4.1.3.1. Khởi động thiết bị
Mở van khí mang (He hoặc N2): Áp suất đầu ra khoảng 55 psi (<80 psi) Bật máy sinh kí H2 (Áp suất khoảng 2 - 3 bar)
Bật máy nén khí (Áp suất đầu ra 3-4 bar)
Bật GC, PC. Chờ GC, PC khởi động xong thì click đúp vào biểu tượng
Instrumentl Online sau đó chờ phần mềm chemstation khởi động (khoảng 1
phút).
Trong quá trình khởi động, trên màn hình của máy GC 7890 xuất hiện dòng thông báo
“LOADING…”
Chú ý: trong khi phần mềm đang khởi động, người sử dụng không can thiệp vào các
phím trên máy tính cũng như máy GC 7890.
Sau khi kết nối phần mềm, các thông số về áp suất, nhiệt độ v.v… của phương pháp phân tích của phần mềm Chemstation sẽ được gán cho thiết bị GC.
Với một hệ GC thông thường ở trạng thái tốt, sau khi khởi động khoảng 30 phút, người sử dụng có thể tiến hành phân tích. Tuy nhiên với những thiết bị có gắn các detector nhạy cảm như ECD hay FPD thì thời gian ổn định có thể lâu hơn (một vài giờ).
Nếu chỉ cần khởi động phần mềm để xử lý số liệu, ta click đúp vào biểu tượng Instrumentl Offline trên màn hình, khi đó không cần bật máy GC. Phần mềm Offline
cho phép người sử dụng thực hiện toàn bộ các thao tác về sử lý số liệu cũng như thiết lập phương pháp mới, nhưng không điều khiển được thiết bị GC6890.
Người sử dụng cũng có thể bật đồng thời 2 chương trình Chemstation Online và
Offline để có thể vừa sử lý số liệu đã chạy trước đó hay tiến hành lập phương pháp phân tích mới trong khi vẫn tiến hành chạy phân tích mẫu trên máy GC.
4.1.3.2. Tắt thiết bị
Thoát phần mềm Chemstation bằng lệnh File - Exit. Chý ý khi phần mềm nhắc:
“Save Method”, có thể người sử dụng bị mất phương pháp gốc
Dùng bảng điều khiển trên mặt máy GC 7890, tắt toàn bộ các thông số nhiệt độ của máy GC: Oven = 30oC; Inlet = OFF, Det = OFF v.v…
Sau khi nhiệt độ của thiết bị đã hạ xuống giá trị an toàn (OVEN < 70oC, INLET và Det < 150oC) người sử dụng mới tắt máy và tắt các nguồn khí.
4.1.3.3. Lập phương pháp và chạy mẫu
Phần mềm Chenstation Online có 3 chế độ màn hình chính.
1. Method And Run Control (Lập phương pháp và chạy mẫu)
2. Data Analysis (Xử lý số liệu)
3. Report Layout (Thay đổi dạng báo cáo)
Để chuyển đổi giữa các chế độ, ta vào mục View và click vào chế độ cần chuyển tới.
Dạng báo cáo thường ở chế độ ngầm định nên chế độ 3 không sử dụng. Để lập phương pháp chạy mẫu, ta chuyển màn hình ở chế độ 1.
“Method and runcontrol” (vào View và chọn Method And Runcontrol)
4.1.3.4. Lập toàn bộ một phương pháp
Một phương pháp là toàn bộ các thông số của máy sắc ký khí bào gồm nhiệt độ lò, nhiệt độ các inlet, detector, áp suất đầu cột, tốc độ dòng, loại cột phân tích vv… và các thông số của phần mềm xử lý số liệu như bảng chuẩn, chế độ tích phân, kiểu báo
cáo vv…Trong mục này, ta chỉ đề cập đến quá trình thiết lập phương pháp cho phần thông số của thiết bị GC.
Kích chuột vào Method → Edit Entire Method khi đó từng phần của phương pháp sẽ lần lượt xuất hiện dưới dạng các cửa sổ. Người sử dụng soạn thảo phương pháp trong mỗi của sổ và chọn OK để chuyển sang cửa sổ tiếp theo. Ta thực hiện như vậy cho đến cửa sổ cuối cùng và lưu phương pháp với lệnh Method → Save Method As. Một phương pháp được đặt tên dưới dạng xxx.M với xxx không quá 8 ký tự và tuân theo các quy tắc của chương trình MS-Dos. Dưới đây là nội dung của từng cửa sổ soạn thảo:
Checklist: Gồm 4 ô vuông, ta có thể click vào 2 ô trên cùng để soạn thảo phần
thông số của thiết bị (nhiệt độ, áp suất,...), hoặc click vào 2 ô dưới để soạn thảo phần xử lý số liệu, hoặc click vào cả 4 ô để soạn thảo toàn bộ. Bấm OK.
Methos Comment: Người sử dụng có thể đưa vào các thông tin bổ trợ về phương
pháp đang lập. Ví dụ “Phương pháp phân tích thuốc trừ sâu dùng cột HP608”. Bấm OK.
Injection Source: Ta chọn các kỹ thuật bơm mẫu phù hợp với cấu hình thiết bị
và yêu cầu của phương pháp bằng cách click vào một trong các dòng sau:
Manual: Bơm mẫu bằng tay (dùng xylanh).
Als: Bơm mẫu dùng bơm mẫu tự động.
Valve: Bơm mẫu dùng van bơm mẫu.
Other: Dùng thiết bị ngoài (như headspace).
Sau đó nhấn OK.
Instrument Edit (GC 7890): Đây là một cửa sổ phức tạp bao gồm tất cả các phần
của máy GC mà có thể thay đổi thông số như Inlet, Detector, Oven … Mỗi phần tương ứng với một ô vuông nằm ở phía trên cửa sổ chính. Ta soạn thảo từng phần của máy GC từ trái qua phải bằng cách click chuột vào ô vuông tương ứng, khi đó nội dung phía dưới sẽ xuất hiện phù hợp với phần của máy GC đang được soạn thảo. Ví dụ muốn soạn thảo phần buồng bơm mẫu Inlet, ta click vào ô Inlet phía trên, phần nội
dung phía dưới sẽ thể hiện nhiệt độ, áp suất của buồng bơm mẫu. Sau khi soạn thảo mỗi phần, ta chọn Apply để áp đặt các điều kiện mới và sau cùng, ta chọn OK để thoát. Dưới đây là chi tiết của từng phần:
Injector: Bộ phận bơm mẫu tự động, nếu thiết bị GC 6890 không trang bị bơm tự
động thì mầu của ô tương ứng sẽ bị nhạt và người sử dụng sẽ không kích hoạt được. Chọn dung tích của syringe: 5, 10, 20 ul (với dung tích syringe là 10ul).
Wash: Rửa kim.
Sample: Rửa bằng chính dung dịch mẫu.
Solvent A: Rửa bằng dung môi A. Solvent B: Rửa bằng dung môi B.
Pump: Sục kim để đuổi khí. Click Apply.
Valve: Đặt cấu hình các van của máy GC, bao gồm van bơm mẫu, van chuyển cột ...
Ta có thể điều khiển van đóng (OFF) hoặc mở (ON), hay đặt thời gian cho van tự động đóng (mở) ở phần Run Time.
Inlet: Là bộ phận đưa mẫu vào cột phân tích. Inlet thông dụng là split/Splitless (Chia
dòng/không chia dòng).
Để chọn loại khí mang, ta click vào phần carier gas và chọn H2, N2, hay He.
Heater: Đặt nhiệt độ của inlet và tích vào ô vuông để bật.
Mode: Các chế độ bơm mẫu của inlet bao gồm:
Split: Chế độ chia dòng (cho mẫu có nồng độ trung bình). Splitless: Chế độ không chia dòng (cho mẫu có nồng độ thấp). Pulsed Split: Chế độ chia dòng xung.
Pulsed Splitless: Chế độ không chia dòng xung.
Các chế độ xung cũng tương tự như chế độ thường, nhưng áp suất ban đầu được tăng cao hơn để đảm bảo lượng mẫu vào cột được nhanh chóng.
Với chế độ chia dòng (Split), ta đặt tỷ lệ chia dòng và tốc độ dòng chia (ml/ph). Với chế độ không chia dòng (Splitless), ta đặt thời gian không chia dòng (phút) và tốc độ dòng thoát (vent, ml/ph). Muốn tiết kiệm khí ta click vào ô Gas saver.
Các giá trị thực tế của áp suất và dòng khí không cần đặt ngay mà chỉ cần tích vào các ô vuông Presure và Flow (ngầm định bật công tắc khí lên). Các giá trị áp suất và dòng này sẽ được phần mềm tính toán tự động khi đặt giá trị dòng cho cột (column flow).
Oven: Là buồng điều nhiệt cho cột phân tích. Ta đặt các giá trị như sau:
Setpoint oC: nhiệt độ đầu cho lò. Hold min: Đặt thời gian đợi thứ nhất.
Ramp 1: Đặt tốc độ gia nhiệt cho bậc thứ nhất oC/phút. Next oC: Gía trị nhiệt đọ cuối của bậc thứ nhất.
Hold min: Đặt thời gian đợi thứ 2 làm tiêp tục cho các bậc gia nhiệt thứ 2, thứ 3 …tùy thuộc vào phương pháp phân tích. Tối đa là 6 bậc.
Maximum: Đặt gía trị nhiệt độ giới hạn trên của cột.
Equilibration min: Thời gian ổn định nhiệt độ của lò, đặt khoảng 1 đến 3 phút.
Post run: Đặt giá trị nhiệt độ sau phân tích vào phần next và thời gian cho nhiệt độ đó
vào phần Hold Min.
Tổng thời gian của các bước (trừ phần Post run) sẽ được tính là thời gian chạy của mẫu phân tích.
Click Apply.
Colunm: Phần mềm Chemstations cho phép soạn thảo 2 cột phân tích cùng một
lúc (colunm 1 và column 2), nếu máy GC chỉ trang bị một Inlet thì ta chỉ cần soạn thảo một cột, ví dụ colunm 1 để tránh nhầm lẫn.
Để chọn cột phân tích ta click vào nút Change → ADD → OK để xuất hiện bảng cột. Ta chọn đúng cột của máy hiện có (ví dụ 19091A 002), bấm OK → Install As
Với những cột không tìm thấy trong catalogue, người sử dụng phải chọn lệnh “Add New Colunm To Cat Alogue”, tiếp đó điền vào các giá trị thực của cột như chiều dài L, đường kính trong ID, độ dày phim v.v…
Phần mềm Chemstations cho phép người sử dụng có thể chọn chế độ chạy là
Const Flow (dòng không đổi) hay Constpressure (áp suất không đổi).
Giá trị dòng khí qua cột có thể đặt bằng tốc độ dòng Flow (ml/phút) hoặc tốc độ thẳng Velocity (cm/s), hay cũng có thể đặt bằng áp suất Presure. Cả 3 đại lượng có liên hệ nhau nên ta chỉ cần đặt giá trị cho một đại lượng. Trên thực tế ta nên sử dụng giá trị dòng hay tốc độ thẳng. Với cột mao quản thông thường (ID = 0,25 – 0,32 mm) thì ta có thể chọn tốc độ dòng từ 0,8 – 1,5 ml/ph với khí N2. Với khí mang là He hay H2 có thể đặt giá trị lớn hơn (tới 3ml/ph).
Inlet: Đầu vào của cột ta có thể chọn Font hay Back (Inlet trước hay sau). Tùy thuộc
đầu cột được lắp vào Inlet ở vị trí nào.
Detector: Cũng tương tự như phần Inlet ta định nghĩa đầu ra của cột.
Outlet psi: Với Detector MS thì áp suất ra của cột là chân không ta chọn Vacunm. Các detector thông thường khác ta chọn Ambient (áp suất khí quyển).
Click APPLY.
Detector: chọn Front/Back chọn detector. Máy GC 6890 của Agilent cho phép lắp:
FID: Detector ion hóa ngon lửa.
ECD: Detector bẫy điện tử.
uECD: Detector bẫy điện tử loại micro.
FPD: Detector quang hóa ngọn lửa.
TCD: Detector dẫn nhiệt.
NPD: Detector nito-photpho.
Với mỗi loại detector, yêu cầu về loại khí và tốc độ dòng cũng như nhiệt độ là rất khác nhau. Máy GC lắp detector nào thì phần mềm sẽ trợ giúp cho detector đó.
Detector FID: Đây là detector thông dụng nhất trong sắc ký khí. Để soạn thảo các thông số, ta đặt giá trị và tích vào các ô vuông nhỏ bên cạnh các đại lượng sau.
Heater: Nhiệt độ thường đặt khoảng 220 - 300oC. Không được đặt dưới 150oC. H2 flow: Dòng khí hydro đặt khoảng 30 - 40 ml/ph.
Air: Dòng khí nén đặt khoảng 300 - 400 ml/ph.
Make up: Dòng khí bổ trợ ta chọn khí N2, He… và có giá trị vào khoảng 20-30 ml/ph. Sau khi các giá trị dòng khí ổn định, nhiệt độ đạt trên 150oC ta có thể click vào ô IGNITE để tự động đánh lửa cho detector.
Click APPLY.
AUX: Là các thiết bị bổ trợ về nhiệt độ hay áp suất của GC, ví dụ như nhiệt độ hộp valve, nhiệt độ interface cho khối phổ vv… Ta tích vào ô vuông tương ứng và đặt giá trị nhiệt độ cho thích hợp với từng thiết bị bổ trợ. Click Apply.
Runtime: Đặt các lệnh tự động trong quá trình phân tích mẫu theo thời gian phân tích
mẫu:
Time (min): Thời gian thực hiện lệnh tính từ lúc bắt đầu chạy mẫu t = 0
Speccifier: Đại lượng sẽ chịu sự thay đổi.
Parameters: Thông số sẽ bị thay đổi.
Setpoint: Gía trị mới của thông số, ví dụ On/Off, Front/Back..
Click APPLY.
OPTIONS:
Presure units: Chọn đơn vị áp suất: psi, bar hay kPa.
Lock keyboard: Để chọn chế độ khóa bàn phím trên máy GC hay không. Click APPLY.
Click OK để thoát khỏi cửa sổ Instrument Edit.
Signal Details: Ứng dụng cho trường hợp chạy nhiều detector đồng thời. Thông
thường không cần thay đổi mà chỉ cần click OK để thoát.
Như vậy ta đã soạn thảo xong phương pháp phân tích các thông số thiết bị (để chạy mẫu phân tích).
Để lưu lại phương pháp dùng lệnh Method → Save Method As và gõ tên phương pháp (tên phương pháp chỉ có tối đa 8 kí tự). Kích OK để thoát.
4.1.3.5. Các bước chạy phân tích một mẫu sắc ký khí Bước 1. Chuẩn bị mẫu
Chuẩn bị mẫu luôn luôn là một công việc đòi hỏi mất nhiều công sức và thời gian. Nếu là mẫu lỏng thì cần phải chú ý tới các yếu tố như: Độ bay hơi với khoảng nhiệt độ của thiết bị GC, mẫu phải được hóa hơi. Mẫu phân tích phải có tính đồng thể tránh tạo nhũ tương hay có cặn lơ lửng. Để tránh quá tải cột cũng như quá tải detector, nồng độ trong khoảng phát hiện của detector.
Nếu là mẫu headspace ta cần chú ý tới môi trường mẫu (pha trong dung môi nào, dung tích lọ headspace, thể tích mẫu…).
Bước 2. Gọi phương pháp
(Nếu là phương pháp cần soạn thảo thì không cần)
Gọi phương pháp để phân tích bằng lệnh: Method -> Load Method và chọn phương pháp cần phâp tích trong danh mục, click OK.
Chờ cho máy GC đạt các tiêu chuẩn ổn định (ready) bao gồm nhiệt độ lò, detector, inlet, áp suất, tín hiệu detector vv… Tình trạng ổn định được thể hiện bằng đèn LED đỏ “ Not Ready” trên bảng phím GC. Tuy nhiên người sử dụng phải quan sát đường nền tín hiệu detector đảm bảo tương đối phẳng và ổn định thì mới nên bắt đầu phép phân tích. Nếu đèn “ Not Ready” sang quá lâu, ta có thể bấm nút Status để xem nguyên nhân và tìm cách khắc phục.
Bước 3. Đặt tên file dữ liệu (đặt file) và các thông tin về mẫu:
Ta chọn RunControl → Sample Info để truy cập vào cửa sổ Sample Info:
Operator Name: tên người chạy mẫu
Data File: Ta nên chọn Prefix/Counter khi đó ta đặt tên file với tiếp đầu ngữ và máy
tự động đếm phần chữ số khi chạy mẫu tiếp theo. Ví dụ: DATA.D và DATA2.D …như vậy không bị xảy ra trường hợp file sau đè nên file đã chạy nếu người sử dụng quên khai phần này.
Subdircctory: Là một thư mục con nằm được xác định theo đường dẫn C:\HPCHEM\I\DATA. Ta có thể chọn thư mục con bằng cách gõ tên vào hay để trắng nếu không chọn.
Location: Vị trí của lọ mẫu nếu dùng bơm mẫu tự động (ALS). Với bơm mẫu tự
động có khay mẫu thì các vị trí sẽ là 0- 100. Nếu bơm mẫu tự động không sử dụng khay thì các vị trí chỉ là 101 - 108 (các vị trí trên turet của ALS).
Sample Name: Tên của mẫu, ví dụ “Mẫu chuẩn 1” hay “Pesticide X”...
Sample Amount: Lượng mẫu (khi sử dụng phương pháp ESTD% hay ISTD%).
ISTD Amount: Lượng chất chuẩn nội (có thể cho giá trị này khi xử lý số liệu cũng được).
Comment: Ta có thể gõ vào các thông tin bổ trợ cho mẫu chạy.Click OK.
Bước 4: Bơm mẫu.
Nếu là bơm mẫu tự động, bơm mẫu dùng valve hay headspace ta thực hiện các lệnh sau: RunControl → Run Method hay click phím F5 máy GC sẽ tự động thực hiện các thao tác bơm mẫu.
Nếu là bơm mẫu bằng tay, ta dùng xylanh bơm mẫu vào inlet và đồng thời bấm
nút START trên GC.
Máy GC sẽ tự động ngừng phần ghi sữ liệu và kết thúc phép chạy sau khi kết thúc thời gian chương trình nhiệt độ của lò (xem phần OVEN).
4.1.3.6. Theo dõi sắc ký đồ trong quá trình chạy mẫu
Để theo dõi sắc ký đồ trong quá trình chạy mẫu hay đường nền tín hiệu của detector trong khi chờ ổn định, ta dùng lệnh sau:
View→ Onlines Signal → Signal Window1 hay
View→ Onlines Signal → Signal Window2
Khi đó các cửa sổ đồ thị Window1 hoặc Window2 tương ứng sẽ mở ra.
Thường ta chỉ sử dụng một cửa sổ Window1. Trong trường hợp chạy hai detector đồng thời mới cần thiết phải mở hai cửa sổ.
Click vào phím “Change” ở cửa sổ “Online Plot”
Chọn các tín hiệu detector ở phần “Available Signal”; click vào phím “Add” để đưa sang phần “Selected Signal”. Các tín hiệu được chọn sẽ xuất hiện trên màn hình “Online Plot”.
Để loại bỏ một tín hiệu ra khỏi màn hình, ta thực hiện ngược lại: Click vào tín hiệu cần bỏ ở phần “Selected Signal”, click vào phím “Remove”.
Để chọn thang cho sắc ký đồ theo dõi, ta gõ các giá trị thời gian và biên độ vào các ô vuông x-axis và y-axis tương ứng.
Click vào “Auto y-Adjust” để đồ thị tự động chỉnh thang khi tín hiệu sắc ký vượt ra ngoài cửa sổ theo dõi.
Click vào phím OK để thoát.
4.1.3.7. Xử lý số liệu (Data Analysis)
Ta chuyển sang chế độ 2 (Data Analysis) bằng lệnh: View –Data Analisis
Để thực hiện hoàn chỉnh các bước xử lý số liệu, ta thực hiện qua 4 bước sau:
Bước 1: Gọi sắc ký đồ ra màn hình (Load Signal)