Sinh viên thực hiện: Trần Công Minh –KTHH2-K54 Page 30 Thiết bị GC gồm có các bộ phận: Bộ phận cung cấp khí mang, bộ phận tiêm mẫu, Lò cột, cột tách (cột sắc kí) đầu dò, bộ phận xử lí. Tuy nhiên khi kết hợp với MS thì bộ phận đầu dò và bộ phận xử lí sẽ ở sau thiết bị MS. Nhiệm vụ của hệ thống GC là phân tách các hợp chất với thời gian lưu khác nhau và lần lượt đưa chúng sang bộ phận ion hóa của MS.
Mô tả quá trình: Dòng mẫu ban đầu (trong quá trình phân tích này, mẫu trạng thái lỏng) được hệ thống tiêm mẫu tự động bơm 1 µl vào bộ phận hóa hơi. Tại đây gặp nhiệt độ cao, toàn bộ mẫu bay hơi. Hơi mẫu được dòng khí mang đưa vào cột sắc kí, nhờ có sự tương tác khác nhau giữa các phân tử mẫu mà chúng sẽ có thời gian lưu lại trong cột lâu hay ít và lần lượt ra khỏi cột sắc kí rồi lần lượt đi vào bộ phận ion hóa của MS. Sau đây ta sẽ xem xét cụ thể đặc điểm và cá thông số hoạt động trong các bộ phận của GC.
2.3.1.1 Bộ phận bơm mẫu [14]
Kỹ thuật sử dụng bơm tiêm
Hút dung dịch mẫu vào bơm tiêm và điều chỉnh dung dịch đến vạch rồi kéo ngược pitong ra sau để lượng mẫu đó chuyển hết vào thân bơm (đầu kim rỗng). Sau khi xuyên kim qua lớp đệm cao su slicic của injector để yên khoảng 3 đến 5 s để kim được cân bằng nhiệt độ trong injector rồi mới đẩy pittong. Cách này giúp tránh một số cấu tử khó bay hơi còn đọng lại ở đầu kim gây sai số khi định lượng cấu tử này.
Hình 7: Bộ phận tiêm mẫu
Sinh viên thực hiện: Trần Công Minh –KTHH2-K54 Page 31 Chia dòng
Không chia dòng Tiêm mẫu vào cột
Hình 8: Các phương pháp tiêm mẫu trong GC
Tiêm mẫu chia dòng: Mẫu được tiêm vào nhưng bị chia nhánh sao cho chỉ có một
phân nhỏ lượng mẫu ban đầu đi vào cột mao quản.
Phương pháp tiêm mẫu không chia dòng: Tiêm mẫu không chia dòng (splitless
injection) thích hợp cho phân tích hàm lượng vết những cấu tử có nồng độ nhỏ hơn 0.01% mẫu và cách tiêm này có khoảng 80 % mẫu được đưa vào cột.
Hệ thống tiêm mẫu tương tự như trường hợp tiêm mẫu chia hai dòng nhưng ống thủy tinh trong buồng tiêm mẫu là thẳng, trống và không có buồng trộn mẫu.Mẫu được tiêm vào trong ống thủy tinh của buồng tiêm mẫu với lỗ thoát chia dòng bị đóng lại. Điều kiện hoạt động: dòng mẫu lỏng được hệ thống bơm tự động 1µl. Tại cửa tiêm mẫu có nhiệt độ 2600C, toàn bộ mẫu được hóa hơi, được dòng khí mang đưa vào cột sắc kí khí.
Tiêm mẫu trực tiếp vào đầu cột mao quản: Loại trừ khả năng hấp phụ trong phần bay
Sinh viên thực hiện: Trần Công Minh –KTHH2-K54 Page 32 Tuy nhiên kĩ thuật đưa mẫu vào cột theo kiểu này đòi hỏi một thiết kế đặc biệt đối với bộ phận bơm mẫu.
Lựa chọn tiêm mẫu chia dòng: Sử dụng một bơm tiêm mẫu vi lượng (microsyringe) để tiêm một mẫu lỏng qua một đệm cao su silicon (septum) chịu nhiệt vào một buồng hóa hơi (injector). Buồng này được đốt nóng với nhiệt độ thích hợp và được nối với cột tách. Cột mao quản đòi hỏi lượng mẫu đưa vào nhỏ hơn nên trong trường hợp này hệ thống chia dòng mẫu được thiết kế trong bộ injector được sử dụng để chỉ giao một phần nhỏ lượng mẫu được tiêm đi vào cột, phần còn lại được thải ra ngoài.
Kỹ thuật sử dụng bơm tiêm: theo phương pháp tiêm mẫu chia dòng và sử dụng bộ lấy mẫu tự động (Auto Sample) 150 mẫu Triplus với các cài đặt:
Dung môi rửa kim
Số lần rửa kim trước và sau khi bơm mẫu
Tiêm mẫu có chia dòng (Split injection): Mẫu được tiêm nhanh (< 1s) qua lớp đệm cao su silic (septum) vào vùng hóa hơi của hệ thống tiêm mẫu (injector) được giữ ở nhiệt độ cao (ví dụ ở 350oC) để quá trình bay hơi mẫu được diễn ra nhanh. Một dòng chảy mạnh của khí mang lôi kéo mẫu qua buồng trộn, ở đó có sự hóa hơi hoàn toàn và hòa trộn tốt. Tại điểm chia dòng, một phần nhỏ của hơi đi vào trong cột sắc kí còn phần lớn đi qua van chia dòng đến lỗ thông khí thải. Tỉ lệ của mẫu không được đưa vào cột được gọi là tỉ số chia dòng (split ratio) có giá trị từ 50:1 đến 600:1. Sau khi mẫu bị sục ra khỏi buồng tiêm mẫu (khoảng 30s), van chia dòng đóng lại và khí mang được giảm tương ứng. 1 µl chất lỏng được tiêm vào sẽ tạo khoảng 0.5 ml thể tích khí và nhanh chóng làm đầy buồng tiêm mẫu. Vài khí có thể thoát ra trở lại theo đường của đệm cao su silicon. Các cấu tử có nhiệt độ sôi thấp sẽ thoát ra đầu tiên rồi đến các cấu tử có nhiệt độ sôi cao hơn. Nhiệt độ của buồng tiêm mẫu nên đủ lớn để giảm thiểu phần mất này của mẫu. Tuy nhiên nếu nhiệt độ quá cao, sự phân hủy mẫu có thể xảy ra. Trong suốt quá trình tiêm mẫu và sắc kí, có dòng khí 1ml/ph làm
Sinh viên thực hiện: Trần Công Minh –KTHH2-K54 Page 33 sạch lớp đệm cao su silicon để tách hơi mẫu dư và các khí thoát ra từ lớp đệm cao su này (septum purge).