Bao Cao GC
August 7, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
Short Description
Download Bao Cao GC...
Description
N hóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Chương I. Cơsở lý thuyết sắc ký 1. Giới thiệu chung: 1.1 Sắc ký là gì: Sắc ký là một phương pháp thường d dùng ùng trong phòng thí nghiệm mà cho phép chúng ta dễdàng phân li, phân tách, phân tích các hỗn hợp hoá học dựa vào sự phân bốkhác nhau giữ pha động và pha tĩ nh. Khi tiếp
xúc với pha tĩ nh, các cấu tử sẽphân bốgiữa pha động và pha tĩnh. Trong hệ thống sắc ký chỉcó những pha động mới di chuyển dọc theo hệthống sắc ký, ở đây các chất chất khác nhau sẽcó á áii lực khác nhau với pha tĩ nh. Trong hệthống chuyển động dọc theo hệsắc ký, hết lớp pha tĩ nh này đến lớp pha tĩ nh khác, sẽcó sự lặp đi lặp lại giữ quá trình hấp phụ, phản hấp phụ. Kết quảlà những cấu tử có ái lực lớn với pha tĩ nh sẽchuyển động
chậm hơn qua hệthống sắc kí so với các cấu tử tương tác yếu hơn. Nhờ đặc điểm này, người ta có thểtách các chất qua quá trình sắc ký. 1.2 Lị ch
sử phát triển của hệthống sắc ký
Sắc ký được phát triển đầu tiên vào 1903 bởi nhà thực vật học người Nga Mikhail Mikhail Tswett. Ông đã đã sử dụng cột cột calcium ccarbonate arbonate để đểtách tách các hợp chất màu, khi ông đang nghiên cứu vềchlorophyll. Chữ sắc trong sắc kí có nghĩ a là màu; nó vừa là tên của Tsvett trong nghĩ a tiếng Nga, và vừa là màu của các sắc tốthực vật ông phân tích vào lúc bấy giờ. Tên này vẫn tiếp tục được dùng dù các phương pháp hiện đại không còn liên quan đến màu mà u sắc. sắc.Năm Năm
195 1952 2 Arc Archer her
Jo John hn Por Porter ter
Mar Martin tin và Ri Richa chard rd La Laure urenc nce e
Millington Synge được trao giải Nobel Hoá học cho phát minh của họvề
sắc
kí phân bố. Kĩthuật sắc kí phát triển nhanh chống trong suốt thếkỉXX. Các nhà nghiên cứu nhận thấy nguyên tắc nền tảng của sắc ký Tsvet, có thểđược áp
dụng theo theo nhiều các cách h khác nhau, từ đó xuấ xuấtt hiện nh nhiều iều loại sắc ký khác
nhau. Đồng thời, kkĩthuật ĩthuật sắc ký cũng tiến bộliên tục, cho phép phân tích các phân tử tương tự nhau.
Báo Cáo Hóa Phân tích
1
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
1.3 Phân loại sắc ký
Sắc ký khí-lỏng
Sắc ký trao đổi ion Sắc ký ái tính ion kim loại bất động
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
Sắc ký thẩm thấu gel
Sắc ký ái lực
Sắc ký lớp mỏng.
2. Sắc ký khí 2.1 Sơđồ cấu tạo của một hệ thống thống sắc ký Sắc ký là một một phương pháp phân tích tiên tiến, và đ ược sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm phân tích. Đặc biệt, đối với các hợp chất bền vềnhiệt, và khó bịphân huỷở nhiệt độcao, thường được ưu tiên
sử dụng phương pháp sắc ký khí đểđị nh tính và đị nh lượng. Sơđồ cấu tạo của một hệ thống sắc ký khí thông thường
Các bộphận chính của hệthống sắc ký: -
Pha Pha đ độ ộng (mo (mobi bile le phas ase) e)..
-
Buồn Buồng g ttiê iêm mm mẫu ẫu (I (In nject jector or)) Cột sắc ký (column)
Báo Cáo Hóa Phân tích
2
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh -
Đầu dò ( Detector)
-
dữ liệu phân tích.
2.2 Nguyên tắc hoạt động Hầu hết các loại máy sắc ký đều hoạt động dựa trên nguyên tắc di chuyển của các mẫu chất cần phân tích trong cột sắc ký. Những chất nào
tương tác mạnh với pha tĩ nh ra sau, những chất tương tác yếu sẽra trước Nguyên lý hoạt động của máy GC là:
Hình biểu diễn sơđồcấu tạo của hệthống sắc ký Đầu tiên mẫu được tiêm vào trong Injector, tại đây mẫu đ
ược chia dòng theo tỉlệcài đặt và cần phải gia nhiệt cho injector đểhoá hơi những mẫu chất cần phân tích, khi mẫu tiêm vào đ ược hoá hơi, cần cài đặt nhiệt độ của injector phải cao hơn nhiệt hoá hơi của mẫu.Sau khi mẫu đ ược hoá hơi chúng chúng đượ đượcc khí mang đẩy vào trong cột. N Nhiệt hiệt độcủa cột cột cũng ccần ần phải được gia nhiệt đểtránh sự ngưng tự của mẫu trong cột. Chất nào có nhiệt độsôi thấp sẽra trước và chất nào có nhiệt nhiệt độsôi cao thì ra sau. Ngoài ra còn phụthuộc vào ái lực của chất phân tích và pha tĩ nh. Sau khi
mẫu ra khỏi cột, lúc này một lần nữa mẫu đ
ược khí mang đẩy vào trong
detector, tại đây mẫu được đ ốt cháy bằng ngọn lửa và tạo ra các ion, nhờ vào lượng ion tạo ra mà detector đã nhận dạng đ ược trong mẫu cần phân
tích có được ion nào, các tín hiệu mà detector phát hiện đ
ược chuyển
thành các tín hiệu điện và đ ược xuất ra dưới dạng dữ liệu.
Báo Cáo Hóa Phân tích
3
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
3. Máy Gas chromatography Clarus 500 3. 3.1 1 Pha Pha độ động ng:: Pha động sử dụng trong hệ GC là khí trơ (helium, hydrogen, nitrogen) hoạt động kém, không tương tác với mẫu chất, các khí mang phải có độti độtinh nh khiết cao bởi một lượng nhỏtạp chất cũng có thểl thểlàm àm phân hủy pha tĩnh, dẫn đến hiện tượng chảy máu cột và cuối cùng là phá hủy
cột. Việc lựa chọn pha đ ộng tùy thuộc vào nhiều yếu tố:Tùy thuộc vào loại detector, độan toàn, và giá cảcủa nó. Ngoài ra còn phụthuộc vào tính chất vật lý của từng loại khí nhưđộnhớt hay tốc độ. Ví dụnhưhydrogen là
chất khí có độnhớt thấp nên tốc đ
ộ nhanh làm thời gian phân tích thấp.
Đối với cột dài được nhồi chặt hoặc cột mao quản dài thì nên lựa chọn khí mang có độnhớt thấp.
Độ dẫn điện và độ nhớt của các khí thường sử dụng trong sắc khí Đ ộ Khí dẫn điện λ, 10-4 cal/cms.k Helium 4.08 Nitrogen 0.73 hydrogen 5.47
Đô nhớt (ŋ) ở 1 atm 50oC
100oC
2000C
3000 C
208 188 94
229 208 103
270 246 121
307 307 139
Tốc độ của dòng khí có thểđược đánh giá bằng đơn vịcm/s hoặc là mL/min. Với tốc độdòng tính bằng cm /s thì không phụthuộc vào đường
kính cột nhưng đối với mL/min thì phụthuộc. Tương ứng của vận tốc và tốc độ dòng của khí mang với cột Đường kính o.18 0.25 0.32 0.53
Tốc độ dòng (mL/min) Helium Hydrogen 0,50.7-0.9
Vận tốc (cm/sec) Helium Hydrogen 30-45 46-60 0.7 30-45
46-60
0.9-
1.3-1.8
1.4-
2.2-2.9
4.0-
6.0-7.9
1.3 30-45
46-60 2.2
30-45
46-60 6.0
Báo Cáo Hóa Phân tích
4
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Tùy theo loại detector sử dụng mà lựa chọn loại khí mang phù hợp nhất.
- Detector độdẫn (TCD) cần loại khí mang có đ
ộ dẫn cao như
hydrogen, helium. Với helinum thì an toàn hơn nhưng giá thành cao. Trong sắc ký khí điều chếthì cần sử dụng nhiều khí mang nên thích hợp nhất là sử
dụng dụn g khí nitr nitroge ogen n vì giá thà thành nh rẻ, như nhưng ng cần chú ý đến độnhạ độnhạyy cũng nhưkhoảng tuyến tính của nó. - Detctor ion hóa ngọn lửa (FID) có có thểsử dụng bất kì loại khí nào
làm khí mang trừ khí oxygen. Với ưu điểm là giá thành rẻvà an toàn nên
khí nitrogen thường đ ược sử dụng. Nhưng khi sử dụng kết hợp sắc ký khí khối phổ(GC-MS) thì phải sử dụng helium làm khí mang. Ngoài ra đối với detector FID khi vận hành cần dùng thêm khí hydrogen và không khí đểđốt cháy ngọn lửa. - Đối với detector cộng kết điện tử (ECD) có thểvận hành với các
loại khí mang khác nhau, khi làm việc theo kiểu dòng một chiều có thểsử dụng khí nitrogen, vận hành theo kiểu xung có thểdùng khí argon kết hợp với 5% khí methane. Đặc điểm của một số loại khí sử dụng khí mang trong sắc ký khí - Khí hydrogen hydrogen:: khí hydrog hydrogen en thươn thương g mại thường đạt tiêu chu chuẩn ẩn cho
sắc ký, sử dụng trong phân tích lượng vết, khi sử dụng pha tĩnh dễbị hỏng. Khi sử dụng khí hydrogen làm khí mang cần dùng khí nitrogen làm khí bảo vệthổi vệthổi q qua ua cột trước trước.. C Các ác ống dẫn khí phải đủdày, đủdày, tốt tốt nhất là dùng ống kim loại nhỏvừa kín vừa tiết kiệm khí. Hydrogen dùng trong cột tách khi làm việc ởnhiệt đ ộ trên 200 oC vẫn tỏra trơ. Trong một sốphòng Báo Cáo Hóa Phân tích
5
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
thì nghiệm thường dùng dùng máy sản xuất khí hydrogen với công suất 12.5mL/min đến 22.5mL/min khi sử dùng loại máy này cần đ ể cho máy đạt
áp suất ổn đị nh mới được đưa khí vào cột. Trong pphòng hòng sắc ký sử dụng khí hydrogen phải có máy dò độhở khí hydrogen và cấm lửa. -Helium: là loại khí trơhóa học rất thích hợp cho sắc ký khí ở nhiệt độ cao. Khi sử dụng detector ion hóa bằng tia phóng xạphải có khí helium tinh khiết. -
Khí argon cũng là loại khí trơnên thích hợp cho sắc ký khí nhiệt
độ cao, khí argon có độnhớt cao, yêu cầu vềdây dẫn khi sử dụng cũng không gặp khó khó khăn lắm nên ngày càng đ ược sử dùng nhiều làm khí mang. -
Khí nitrogen: Do không nguy hiểm, giá rẻvà dễdàng làm tinh
khiết nên khí nitrogen thường đ ược sử dụng trong sắc ký khí. Nhưng cần chú ý khi sử dụng với với detect detector or TC TCD, D, vì giá trị trịdẫn dẫn nhiệt nhiệt của nó gần bằng
với độ dẫn của nhiều nhiều khí hoặc hơ hơii của nhiểu hợp ch chất ất hữu cơnên cơnên có
trường hợp peak sắc ký có thểngược. - Khô Không ng khí khí và và o oxyg xygen: en: độtinh độtinh kh khiết iết của oxy oxygen gen thư thương ơng mại cũn cũng g đạt yêu cầu cầu cho sắc ký khí, nhưng nhưng cần ph phải ải được được sấy khô vì rấ rấtt dễlẫn nước trong bơm đựng khí. Không khí nén có thểlấy từ bơm khí hoặc bơm nén kiểu dầu, nếu dùng bơm nén cần chú ý không cho hơi dầu đi vào thiết bịsắc ký.
Yêu cầu khi khi sử dụng các khí tr trên ên là phải có đột độtinh inh khiế khiếtt cao, tr trước ước đường dẫn khí thường lắp đặt bộloại hydrocarbon.
3.2 Buồng tiêm mẫu (injector): Là nơi đểtiêm mẫu vào và thực hiện quá trình sắc ký, tại đây mẫu bị hóa hơi và mẫu bịkhí mang đ ẩy vào cột. Dạng tiêm tiêm mẫu khí đơn giả giản n nhất là sử dụng sy syring ring khí (ga (gass syrin syring) g) tiêm trực tiếp vào injector nhưng thường không chính xác và dễgây hỏng septum do đầu kim tiêm lớn.
Thông thường người ta sử dụng van 6 cổng đểthực hiện việc tiêm
mẫu khí, bao gồm hai giai đoạn. Giai đoạn một: Nạp mẫu khí. Giai đoạn hai: Đưa mẫu vào cột phân tích.
Báo Cáo Hóa Phân tích
6
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Có hai loại injector, injector cho cột nhồi và injector cho cột mao quản
3.2.1 Injector cho cột nhồi : Cấu tạo tạo bao gồm một ống thạch anh (glass insert insert hay liner) chứ chứa a trong buồng gia gia nhiệt làm bằng ki kim m loại. Nó được đốt nóng ở nhiệt độsôi trung bình của mẫu được phân tích, ống tiêm chứa mẫu được tiêm qua septum làm bằng nhựa silicone bịtkín một đ ầu của injector đầu còn lại của injector được nối trực tiếp với cột. Những mẫu là
chất lỏng được đưa và vào o với ống tiêm ngay lập tức được hóa hơi và
đươc
khí mang đẩy vào cột hoàn toàn trong vài giây
Báo Cáo Hóa Phân tích
7
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
3.2.2 3.2 .2 Inj Inject ector or cho cho cột m mao ao quản: quản: Có hệthống tiêm mẫu chia dòngkhông chia dòng (split/splitless), đây là kĩthuật tiêm phổbiến và thích
hợp nhằm làm giảm lượng mẫu đưa vào cột, với cột mao quản chỉcó thểcho phép lượng mẫu vô cùng nhỏđi qua. Cấu tạo của injector cho cột mao quản: + Đường khí mang vào injector + Đường septum purge: là đ ường khí mang thổi qua septum đểloại trừ những tạp chất hấp thụmặt sau của septum sau mỗi lần tiêm mẫu
+ Đường split đ ược đóng mở bằng valve từ có nhiệm vụcho một phần mẫu theo khí mang ra ngoài. + Đường còn lại là đường khí đi vào cột
Báo Cáo Hóa Phân tích
8
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Cấu tạo của injector cho cột mao quản
- Injector ở chếđộchia dòng, mẫu được tiêm vào qua septum, khí mang vào injector và đ ẩy mẫu đã được hóa hơi trong buồng đi vào cột nhưng trước khi đi vào cột thì một lượng khí đã được thoát ra ngoài theo tỉ lệnhất đị nh để đảm bảo cho lượng khí đi qua cột phù hợp, lượng mẫu khí được qua cột có thểlà nhỏnhất. Trong liner còn có một loại bông thủy tinh
Báo Cáo Hóa Phân tích
9
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
có nhiêm vụgiữ lại những thành phần không bịhóa hơi của mẫu ở nhiệt độ của injector tránh thành phần đó đi đến cột
gây nghẹt
cột.
Hình biểu diễn đường đi của khí và tỉlệchia dòng của các đường Inje Inject ctor or ở chế chếđô đô khôn không g chi chia ad dòn òng: g: Sử dụ dụng ng cho cho vviệ iệcc tiê tiêm mm mẫu ẫu có nòng độloãng. Một lượng nhỏdung dị ch được tiêm vào sẽđươc hóa
hơi và được được q qua ua cột gần nh nhu u hoàn toàn toàn vì vvậy ậy thường thường gâ gâyy ra bẩ bẩn n cột. Valve split đóng suốt trong quá trình bom mẫu, đểcho mẫu hoặc một phân
đoạn cuả mẫu được qua cột hoàn toàn sau đó có thểchuyển sang chếđộ
chia dòng.
Hình biểu diễn đường đi của khí và tỉlệchia dòng của các đường
Báo Cáo Hóa Phân tích
10
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
- Glass liner cho chếđộchia chếđộchia dòng và không chia dòng sử dụng cho cột mao quản có thểgiống nhau có thềkhác nhau
Glass insert cho split (a) và splitless (b) + Với liner sử dụng cho chếđ ộ chia dòng có thểdùng cho chếđộ không chia dòng, nhưng liner dành cho chếđ ộ không chia dòng thì không thểsử dụng cho chếđộchia dòng được. + Với liner sử dụng cho cảchếđộchia dòng và không chia dòng. Ở chế độ split cho phép chia dòng với tỉlệkhông đổi từ lúc bơm
mẫu cho đến khi kết thúc quá trình chạy. Chế độ splitless cho phép không chia dòng trong lúc bơm mẫu để
cho ch o mẫu h hoặc oặc m một ột phâ phân n đo đoạn ạn của của mẫ mẫu u vào ccột ột hoà hoàn n to toàn àn sa sau u đó sẽ
chuyển sang chếđộchia dòng. Ưu điểm và nhược điểm khi sử dung liner loại này là: Nếu mẫu có những thành phần có nhiệt độbay hơi khác nhau sẽ
thay đ ổithời gian không chia dòng đểloại bỏnhững tạp chất khó bay hơi. Giảm được tạp chất khi đi vào cột.
Tuy nhiên sẽtốn nhiều khí do bịchia dòng, mẫu bịpha loãng
nhiều hơn.
Báo Cáo Hóa Phân tích
11
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
+ Với liner sử dung riêng cho chếđộsplitless Cho phép toàn bộmẫu bộmẫu qua qua cột và valve split ở chếđ
ộ này đóng suốt
trong quá trình phân tích. Ưu điểm và nhược điểm khi sử dung liner loại này là
Mẫu bịpha loãng ít hơn trong quá trình phân tích do không đi tới valve split, hầu hết mẫu đươc đưa vào cột hoàn toàn.
Do hầu hết mẫu được đưa vào cột nên dễ gây nhiễm bẩn cột.
Khi muốn chuyển sang chếđộsplit phải thay thếliner.
Báo Cáo Hóa Phân tích
12
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
- Injector cho cột mao quản với hệthống bom mẫu trực tiếp trên cột
+ Cho phép bom mẫu trực tiếp trên đ ầu cột mao quản. + Thường sử dụng với cột có đường kình 0.53mm. + Mũikim tiêm thường mảnh và rất nhỏđểcó thểnằm vào trong cột. +
Thểtích tiêm thường nhỏ, dưới 1μL. + Đườn Đường g kính kính trong trong của liner tthườ hường ng rất nhỏđể nhỏđểgiảm giảm thểtích thểtích buồ buồng ng tiêm.
Ưu điểm:
+ Cho phép gần nhưtoàn bộlượng mẫu đi vào cột cùng lúc. + Tránh tối đa được ssự ự pha loãn loãng g mẫ mẫu u do thểtich b buồng uồng tiêm n nhỏ hỏ
(liner có thểtích nhỏ). +
Thườn Thường g dù dùng ng p phân hân tích khi nồng độmẫu độmẫu rất nhỏ.
Nhược điểm:
+ Rất dễgây bẩn cột. + Kim tiêm nhỏnên rất dễgẫy khi ttiêm iêm mẫu.
Báo Cáo Hóa Phân tích
13
Nhóm 5
-
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Inject Injector or cho cột mao mao quả quản n với hệ hệthốn thống g bom m mẫu ẫu chư chương ơng tr trình ình hó hóa a hơi
nhiệt đô (PTV (PTV - Program Programmable mable temperature temperature vapor vaporizer izer injector injector)) cho phép thay đổi nhiệt độcủa cổng bơm mẫu trong quá trình bơm mẫu, kết hợp với
chếđộ spilt và splitless. Bắt đầu từ nhiệt độthấ độthấp p để đểbay bay hơi hơi dun dung g môi
trước và khi đó tỉlệchia dòng sẽrất cao đểđuổi dung môi ra, sau đó tăng nhiệt đ ộ rất nhan nhanh h để bay hơi hơi mẫu khi đó tỉlệchia tỉlệchia dòng sẽthấp sẽthấp xu xuống ống hoặc không chia dòng, loại liner sử dung trong injector này thường làm bằng thạch anh, thép hoặc hợp kim vì các loại vật liệu này có khảnăng thích ứng với sự thay đổi nhiệt đ ộ nhanh mà không bịgãy hay biến dạng.
Injector loại này đ ược trang bịrất nhiều quạt quạt làm lạnh đ
ể có thể giảm
nhiệt độxuống nhanh chống lên tới 40 oC/min. Ưu điểm
+ Cho phép bay hơi gần nhưtoàn bộdung môi bằng cách chia dòng với tỉlệrất lớn ở nhiệt độthấp trong thời gian thích hợp.
+ Cho phép đ ưa gần nhưtoàn bộmẫu vào cột với tỉlệnhiễm bẩn tối thiểu nhờ chếđộchia dòng rất nhỏhoặc không chia dòng sau khi đã bay
Báo Cáo Hóa Phân tích
14
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
hơi gần nhưtoàn nhưtoàn bộd bộdung ung môi, vì vậy có thểti thểtiêm êm mẩu với lượng lượng lớn làm tăng độ nhạy trong quá trình phân tích. + Do có chương trình hóa hơi và khà năng năng điều chỉ nh tỉlệchia dòng nên cho phép đ ưa những hợp chất có nhiệt dộbay hơi khác nhau vào cột với tỉlệkhác nhau. Nhược điểm: +
Gía thành của injector khá cao.
+
Đồi hỏi hỏi khả khảnăng năng th thiết iết llập ập chư chương ơng ttrình rình n nhiệt hiệt đ độvà ộvà ch chia ia dòn dòng g đúng
mới có thểđáp ứng được yêu cầu phân tích. + Thời gian tiêu tốn đểinjector đạt đến trạng thái cân bằng sau mỗi lần chạy là khá lâu do ở gần nhiệt nhiệt độphòng tốc đ ộ giảm nhiệt của injector thường chậm. + Do có ssử ử dụng n nhiều hiều q quạt uạt llàm àm lạ lạnh nh nê nên n việc b bảo ảo tr trìì cũng gập ph phải ải nhiều khó khăn.
3.3 Cột sắc ký: Kiểu cột tách Đặc trưng Đường kính trong Chiều dài
Hiệu quả cột tách Tốc độ dòng (tối ưu)
Tốc độ thểtích dòng (tối ưu) Lượng mẫu Áp suất đòi hỏi
Cột mao quản phim mỏng WCOT
Cột mao quản lớp mỏng SCOT
Cột mao quản nhồi
Cột nhồi thong thường
0.25-0.5mm
0.5mm
1mm
2-4mm
10-100m
10-100m
1-6m
1-4m
1000-3000 đĩa/m
6đ 0ĩ0-1200 a/m
1đ 0ĩ00-3000 a/m
500-1000 đ ĩ a/m
20-30cm/s (hydrogen, helium) 10-15cm/s (nitrogen, argon) 1-5ml/phút (helium, hydrogen) 0.5-4ml/phút (nitrogen, argon)
20-30cm/s (hydrogen, helium) 10-15cm/s (nitrogen, argon) 2-8ml/phút (hydrogen, helium) 1-4ml/phút (nitrogen, argon)
8-15cm/s (hydrogen, helium) 3-10cm/s (nitrogen, argon) 2-6ml/phút (hydrogen, helium) 1-3ml/phút (nitrogen, argon)
4-6cm/s (hydrogen, helium) 2-5cm/s (nitrogen, argon) 20-60ml/phút (hydrogen, helium) 15-50ml/phút (nitrogen, argon)
10-100ng
10ng -1g
10ng -10g
Thấp
Báo Cáo Hóa Phân tích
Thấp
Cao
10ng -1m 10ng -1mg g Rất cao 15
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Khí bổ trợ đòi Đòi hỏi thông hỏi cho thường detector Tốc độ Nhanh phân tích
Trơhóa học
Tốt
Tính thấm
Cao
Đòi hỏi thông thường
Đòi hỏi thông thường
Đòi hỏi thông thường
Nhanh
Trung bình
Chậm Kém nhất
Cao
Thấp
Thấp
Có hai loại cột chính thường được dùng trong sắc ký khí là cột nhồi và cột mao quản. Cột nhồi:
- nhồi thông thường thường có vỏcột làm bằ bằng ng thủy tinh hay kim loại với đườ đường ng kính trong từ 3-6 mm với chiều dài khoảng 1-6 m. Đối với mục đích điều chếthì các cột được sử dụng sẽcó đường kính lớn hơn (từ 6-12mm). Cột nhồi thường được nhồi đầy bằng những hạt xốp có đường kính nằm trong
khoảng từ 37-44 µm đến 250-354 µm. Trong sắc ký khí -lỏng (pha tĩ nh là chất lỏng và pha động là chất khí) thì những hạt xốp này đóng vai trò như
chất mang được phủlên bởi một lớp p pha ha tĩ nh lỏng tương ứng có khối lượng từ 0.1-25% khối lượng của chất mang. Nhờ có những lỗxốp này mà pha tĩnh và pha động có khoảng không đểtiếp xúc với nhau. Hàm lượng
pha tĩnh được quyết đị nh bởi các yếu tốsau: Chiều dài cột.
Mức độtải độtải trọn trọng g ccần ần thiết thiết
của cột: các cột
tách có tải trọ trọng ng lớn, lớn,
trường hợp hợp này nếu ta bơm m mẫu ẫu nhiều cũng cho những những peak cân đối và độ phân giải tốt, ngay cảđối với các cấu tử chính.
Mức độ bao phủcần thi thiết ết của bềmặt bềmặt chất mang mang:: với độbao phủ
lớn, sự hấp phụtrên bềmặt sẽbịgiảm đi; trong khi đó nếu bao phủthấp tức là lớp phim pha tĩ nh trên bềmặt chất mang rất mỏng thì sự trao đ
ổi
chất giữa pha tĩ nh và pha động sẽđạt được mức độ tối ưu. Tỉlệgiữa diện tích bềmặt và tỷtrọng chất mang
Chất mang mang thường đượ đượcc dùng trong cộ cộtt nhồi là đất diatomit. diatomit. Đất này sau khi được đun với CaCO3 ở 9000C sẽcó diện tích bềmặt khoảng 1-4m2/g. Thành phần chủyếu gồm SiO2 và một ít Al2 O3 , ngoài ra còn có chứa một
Báo Cáo Hóa Phân tích
16
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
sốoxide kim loại kiềm và kiềm thổ. Sau khi xử lý theo các phương pháp khác nhau, nhận đ ược các loại chất mang có đặc điểm khác nhau.
Phương pháp tẩm pha tĩ nh trên chất mang: kỷthuật bay hơi dần dung môi là phương pháp phổbiến phổbiến nhất đ ể tẩm chất mà cụ thể ở đây là tẩm pha tĩ nh lên chất mang. Theo đó, cân lượng pha tĩ nh và chất mang tương ứng rồi đổ pha tĩ nh vào một dung môi thích hợp như C CHCl HCl3 , CH2 Cl2, acetone, methanol,… Khuấy đều dung dịch ch cho đến khi tan hết. Với pha tĩ nh khó tan nhưcao nhưc ao su silicon silicon thì cần phải phải đun hồi hồi lưu dung dị ch trong và vàii giờ cho đ ến khi pha tĩ nh tan hoàn toàn trong dung môi. Đổdung dị ch phủđầy lên bề mặt chất mang. Làm bay hơi từ từ cho đ ến khô bằng cách đun cách thủy
trong tủhút và khuấy đ ều. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là không thu hồi được dung môi, độc, hạt chất mang có thểphần nào bịvỡ
do va chạm cơhọc, lớp phim trên bềmặt b ềmặt của pha tĩ nh cũng sẽkhông đều. Để đảm bảo an toàn có thểlàm bay hơi dung môi bằng cách sấy dưới đèn hồng ngoại hoặc đèn sấy thường. Phương Phư ơng phá pháp p tốt nhất là làm bay hơi dung mô môii bằng máy cất chân chân không quay. Phương pháp này khắc phục được hoàn toàn nhược điểm đã nêu ở trên. Trường hợp không có máy cất chân không quay, có thểđổ chất mang đã tẩm pha tĩ nh vào bình cầu có gai ở trong, lắp bình cầu vào
hệ thống bơm bơm chân khô không ng bằn bằng g hơi nước. Lắc bằ bằng ng tay bình cấu đặt đặt trong bếp cách thủy. Trong trường hợp này dung môi cũng không thểthu hồi. Thông thường chất mang ở dạng thô không đủtrơcho quá trình sắc ký,
bởi vậy sẽxảy ra tương tác giữa chất nghiên cứu và chất mang (lực hấp phụ). Do đó các peak sắc ký bịbiến dạng, mất cân đ ối, gây khó khăn cho việc đị nh lượng. lượng. Đểkh Đểkhắc ắc p phục hục tình tình tr trạng ạng trên, chất
mang rắn p phải hải
được xử xử lý bằng bằng cách rửa vvới ới acid đểloại đểloại các ion ion kim lo loại ại và thậm thậm chí silan hóa chất mang đểtriệt tiêu các nhóm -OH gây hiệu ứng hấp phụ trên bềmặt. Xử lý chất mang: chất mang được ngâm trong acid HCl khoảng 30-60 phút, lọc bỏacid. Lặp lại quá trình đó vài lần cho đ ến khi acid vẫn còn trong, rửa bằng nước cất hai lần cho đ ến khi trung hòa, sấy khô trong tủ sấy (thường là tủ sấy chân không). Chất mang có ký hiệu AW (acid washed) là loại được rửa acid (ví dụ: Chorosorb W -AW). Nếu chưa được
Báo Cáo Hóa Phân tích
17
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
rửa acid, chất mang có ký hiệu NAW (non acid washed). Trường hợp cần tách các chất có tính kiềm, chất mang không được rửa bằng acid mà được
rửa bằng dung dị ch kiềm, nếu không các cấu tử có tính kiềm sẽbịgiữ trong cột tách. Khich đóKOH chất 6% mang được ngâm torng dung dị trong CH3 OH, trộn đều trong máy cất chân không khoảng 1 giờ không gia nhiệt, sau đó loại bỏdung môi bằng chưng cất cách thủy. Trường hợp này, chất mang có kí hiệu là BW (base washed). Sau khi đã rửa nhưtrên, chất
mang có thểđược làm trơbằng cách silan hóa nhằm che phủcác nhóm SiOH trên bề mặt. Các chất dime dimeth thyl yldi dich chlo loro rosi sila lan n
(D (DMC MCS) S),,
thường dung để silan hóa là: Trim Trimet ethy hylc lchl hlor oros osililan an
(TMC (TMCS) S),,
Hexamethyldisilazan (HMDS).
Qúa trình silan hóa : DMCS (rất dễbịthủy phân trong không khí nên thường được bảo quản kín) được hòa tan trong toluene tinh khiết đ ạt nồng
độ 5%. Đổdung dị ch này vào ngập chất mang, tiến hành đun hồi lưu trong khoảng khoản g 4-6 giờ. Sau đó lọc bỏdung bỏdung môi bằng bằng phểu Buchne, Buchne, rửa bằn bằng g toluene tinh tinh khiết đểloại DMCS DMCS dư. Cuối Cuối cùng ngâm cchất hất mang tron trong g CH3OH tinh khiết khoảng 15 phút . Lọc lần nữa, sấy khô sản phẩm trong tủ sấy chân không. Lúc này chất mang có ký hiêu thêm DMCS ( vi dụ:
Chorosorb W-AW-DMCS, có nghĩ a là Chorosorb loại W đã được rửa bằng acid và silan hóa bằng DMCS).
Qúa trình silan hóa bằng HMDS cũng tiến hành tương tự nhưng trong trường hợp này HMDS được pha trong dung môi DMF và không cần ngâm trong methanol. Tùy thuộc vào loại chất mang và bản chất ban đầu của nó mà ta sẽcó cách xử lý phù hợp nhất. -
Cộ Cộtt mao mao quản quản là ống ống h hở ở có bán bán kí kính nh ttừ ừ 0. 11-0. 0.5 5 mm vớ vớii ch chiề iều u dài dài từ 5-
100 m. Loại được sử dụng phổbiến có đường kính kỡ 0.3 và chiều dài khoảng 25 m. Dạng nguyên thủy của cột mao quản được làm bằng thủy
tinh hay kim loại. Cột mao quản làm bằng kim loại phải được làm sạch cẩn thận để loại bỏdầu bôi trơn trước khi pha tĩ nh được phủ lên. Thông thường chúng được làm sạch bằng methylene dichloride, methanol và sau
đó là nước. Sau đó cột được rửa lại bằng acid loãng đểloại bỏoxide kim loại và những sản phẩm ăn mòn khác có thểcòn sót lại trên thành cột. Tiếp theo cũng rửa lại tuần tự với nước, methanol, dimethylene chloride. Cuối cùng cột đ ược làm khô bằng dòng hơi nitrogen nón nóng g Nhưng nhữ những ng thập
Báo Cáo Hóa Phân tích
18
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
niên sau nay silica nóng chảy được sử dụng thay thếcho tất cảnhững vật
liệu khác. Bởi vì silica nóng chảy có một sốưu điểm sau: có bềmặt rất trơ có thểtránh đ
ược sự hấp phụ xảy ra giữa chất phân tích (đặc biệt khi
chúng là những chất phân cực) với những trung tâm hấp phụdẫn đến hiện
tượng peak bịkéo ch;đuôi bênhay mất vật liệu do sự hấp phụthuận nghị cạnh đó nó còn có độbền cơhọc cao. Hơn nữa việc phủnhững loại pha tĩ nh
phân cực nhưCarbowax lên bềmặt kim loại tương đối khó khăn. Cột
mao quản quản được chi chia a làm hai loại cơ cơbản bản là cột mao quả quản n phim mỏng và
cột mao quản lớp mỏng. Trong đó, cột mao quản phim mỏng (Wall-coated open tubular, gọi tắt là WCOT) WCOT) chứa một lớp mỏng pha tĩ nh với bềdày khoãng 0.25 µm phủtrực tiếp lên thành bên trong của cột. Còn đ ối với cột mao quản lớp mỏng thì trên thành trong của cột được phủmột lớp mỏng rắn đóng vai trò nhưchất mang, sau đó pha tĩ nh sẽđược phủ trên lớp chất mang này. Cột mao quản cho hiệu suất tách cchất hất cao hơn cột cột nhồi. Chính áp
suất đòi hỏi đểđẩy pha động đi qua cột đã làm hạn chếchiều dài của cột.
Do sự phát triển của công nghệlàm cột hiện đ
ại mà ngày nay người ta có
thểtạo những liên kết ngang giữa các phân tử polymer chất lỏng nên có thểgắn chúng lên bềmặt của silica bằng những những liên kết hóa học đó. Pha
nh ban đ ầu có thểlà những phân tử polymer đ
tĩ
ơn và lớn. Tính chất nhiệt
động của pha có tạo thành liên kết ngang tương tự nhưpha lỏng ban đầu. So với cột nhồi, cột mao quản có những ưu điểm sau:
Các hỗn hợp phức tạp được tách với hiệu suất cao hơn hẳn.
Tách được cảcác chất có cấu trúc hóa học rất gần nhau. Độ tin cậy cao hơn trong việc nhận dạng các cấu tử.
Độ nhạy phát hiện hơn.
Giảm thời gian phân tích. Tuy nhiên do lượng pha tĩ nh trong trong ccác ác cột mao quản rất nhỏnên dung
lượng của n những hững cột đó cũng rất giới hạn. Nên Nên lư lượng ợng mẫ mẫu u bơm vào ccột ột
cũng rất hạn chế. Ví dụđối với cột WCO WCOT T , lượn lượng gm mẫu ẫu đưa vào cột chỉ khoảng 10 -7 g.
Báo Cáo Hóa Phân tích
19
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Cột nhồi
Cột sắc ký
Cột mao quản
a)
b)
Cột PLOT
Cột WCOT
Hình vẽmặt cắt của cột sắc ký: a) Cột nhồi; b) Cột mao quản
Bề dày lớp
Bềdày lớp
phủ
phủ
Đường kính ngoài Báo Cáo Hóa Phân tích
Đường kính ngoài 20
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Hình biểu diễn mặt cắt cột mao quản
3.4 Pha tĩ nh Có hai loại pha tĩnh: phân cực và không phân cực
Pha tĩ nh phân cực cực tươn tương g tác với chất ph phân ân tách và pha độ động ng bởi mộ mộtt số loại tương tác sau: các lực liên phân tử; sự khuếch tán; sự phân cực; lưỡng cực-lưỡng cực; liên kết hydrogen. Pha tĩ nh không phân cực chủyếu dựa vào áp suất hơi đểtách chất. Việc lựa chọn pha tĩnh trong sắc ký khí không chỉdựa vào tính chọn lọc của pha tĩ nh mà còn đòi hỏi pha tĩnh phải có độbền nhiệt cao. Và vì một sốhợp chất polymer có khảnăng đáp ứng tốt những yêu cầu trên nê nên n thường được tĩ Ví dụnhư polymer nhchọn tronglàm sắcpha ký khí. siloxane có đ ộ bền nhiệt cao do do những những liê liên n kết Si-O giữ va vaii trò nòng nòng ccốt ốt trong chuỗi silicon. Những nhóm thếgắn trên chuỗi silicon làm cho chúng
có tính chọn lọc. Ví dụnhưnhững nhóm thếCH 3 sẽlàm cho polymer có tính không phân cực gần giống nhưlà những hợp chất hydrocarbon. Nếu
thay thếdần sốgốc CH
3
bằng gốc phenyl sẽlàm tăng độphân cực cho
chuỗi polymer polymer nên được được ứng dụng đểtác đểtách h những hợp chất có độphân độphân cực trung bình. Và nếu thay thếhoàn toàn các gốc phenyl trên chuỗi silicon
bằng gốc cyanopropyl ta sẽthu được chuỗi silicon có tính phân cực cao nhất trong tất cảcác loại siloxane. Trong khi polyethylene polyethylene glycol thì cho tương tác với chất phân tách dựa trên liên kết hydrogen nên nó phù hợp để phân tách các chất có khảnăng cho proton (nhưcác alcohol).
Polyethylene glycol
Pha polysiloxane cơbản
Pha tĩ nh có tính chọn lọc
Báo Cáo Hóa Phân tích
21
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Đối với những pha tĩ nh có độbền nhiệt cao ta có thểlấy 2 pha tĩ
nh
điển hình sau làm ví dụ. Một pha bao gổm dimethyl polysiloxane polymer
được xác đị nh là có tính chọn lọc. Những chuỗi polymer này đ ược liên kết với carboran (hợp chất carbon-boron) hình ne neo o là tác nhân đóng đóng vai trò chính làm cho chuỗi polymer có độbền nhiệt cao khoảng 400 0C. Pha tĩ nh thứ hai có được khi ta gắn trực tiếp gốc phenyl vào chuỗi polymer.
a. Polysiloxane cải biến Carboran
b. Sylarilen polymer
Hình: Pha tĩ nh bền nhiệt
Đại lượng đánh giá độ phân cực của pha tĩ nh được gọi là chỉsố
Rohrschneider và McReynolds. Chỉsốnày dựa trên sựchênh lệch giữa các chỉsốlưu của chất phân tích mang các nhóm chức phân cực tương ứng với với pha tĩ nh phân cực cực và pha tĩ nh không phân cực. Ví dụta lấy một pha tĩ nh rất không phân cực như squalane chẳng hạn (một alkane C30 mạch nhánh, hexamethyl tetracosane) đ ể tham chiếu, sự khác nhau vềchỉ sốlưu trên một pha tĩ nh nhất đị nh khác so với chỉsốlưu trên squalane của
cùng một chất chất phân tích đ ược xem là độ phân cực của pha đó. Cụthể hơn nếu chất phân tích là rượu ta có thểchia phân tử rượu ra làm hai phần: gốc alkyl chỉcho tương tác khuếch tán yếu với tất cả2 loại pha tĩ nh phân cực và không phân cực và gốc rượu có khả năng tạo liên kết hydrogen. Cho nên khi tương tác với pha tĩ nh phân cực do có khảnăng tạo thành liên kết hydrogen nên các phân tử rượu sẽbịgiữ lại mạnh hơn
so với khi tương tác với pha tĩ nh không phân cực. Theo quan niệm của Rohrschneider và McReynolds thì sự tăng chỉsốlưu của rượu trên pha Báo Cáo Hóa Phân tích
22
Nhóm 5 tĩ nh
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
phân cực được cho bởi một hằng ssốnhất ốnhất đị
tĩ nh.
nh và đặc trưng cho pha
Đối với chất tham chiếu là butanol-1 ta có: polar
nonpolar
y’ = I butanol-1 - I butanol-1 Để xác đị nh độ phân cực của dung môi một cách khái quát hơn, người ta đã
chọn ch ọn 5 chấ chấtt tan tan đặc bi biệt ệt đặc ttrưn rưng g cho cá cácc tươ tương ng tác h hóa óa họ họcc tho thong ng
thường. Tương ứng với mỗi chất là một hằng số: x’,y’,z’,u’,s’. Độphân cực của pha tĩnh_chỉsốRohrschneider/McReynolds, ∑, chính là tổng các hằng sốtrên:
∑ = x’+y’+z’+ u’ + s’ Độ phân cực của 2 pha được xem là tương đương nếu chỉsố Rohrschneider/McReynolds của chúng chênh lệch nhau không quá 200 đơn vị.Khi đó tùy thuộc vào tính chọn lọc của mỗi pha và chất cần phân tích mà ta lựa chọn pha tĩnh cho phù hợp. Chất
Hằng số
chuẩn
Rohrschneider/
Lưỡng
Phức
Liên kết
McReynolds
cực
л
hydrogen
x’
-
cho
-
Benzene
Loại tương tác
Đặc trưng cho
Olephine, hợp chất vòng
Butanol-1
y’
2-
z‘
nhận
c ho
Rượu, phenol, acid, amide
-
Aldehyde, ketone,
Pentanon 1-
ester, ether u’
nhận
-
Nitropropa ne Pyridine
Hợp chất nitro và nitrilo
s’
cho
-
Amine, hợp chất vòng
Báo Cáo Hóa Phân tích
23
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Bảng 1.1 ChỉsốRohrschneider/McReynolds, ∑, và 5 chất tan đ cho ại diện
các loại tương tác hóa học tiêu biểu
Thành Pha tĩ nh Squalane Dimethyl silicon
Phenyl methyl silicon
Cyanopropylphenyl (cpph) dimethyl silicon PEG 20 M
phần 100% methyl 5% phenyl 50% phenyl 75% phenyl 6% cpph 50% cpph 100% cpph
Chỉ x’ 0
y’
z’
u’
s’
17
0 57
0 45
0 67
0 43
32
72
65
98
67
334
119
158
162
243
202
884
178
204
208
305
208
1103
50
115
107
164
103
539
227 523
373 757
336 659
489 942
398 801
1823 3682
322
536
368
572
510
2308
số ∑ 0 229
Bảng 1.2 ChỉsốRohrschneider/McReynolds, ∑, và độphân cực của một sốdung môi Mỗi pha tĩ nh nh chỉcó thểhoạt động tốt trong một khoảng nhiệt đ ộ nhất đ ịnh. Trong đó giới hạn thấp nhất được xác đị nh bởi điểm nóng chảy còn nhiệt độ cao nhất thì được xác đị nh bằng áp suất hơi và đ ộ bền nhiệt của tối đa phải thấp hơn hơn nhiệt độsôi của đ ộ sử dụng tối từng loại pha tĩ nh. Nhiệt 0 pha tĩnh khoảng 70 C sao cho áp suất hơi không vượt quá 1mmHg.
3.5 Giới thiệu vềdetector trong GC Hệthống detector trong máy GC hoạt động đểphát hiện khí thông qua tính cchất hất vật lý hoặc hoá học đ ặc trưng của khí. Đầu dò là thiết bị
chuyển đổi “tính chất”hóa lý thành “tín hiệu”điện. Hiện nay có rất nhiều loại detector khác nhau vềcấu tạo và nguyên tắc hoạt đ ộng được sử dụng trong máy GC tùy theo mục đích của mỗi loạidetector mà người ta xem xét và lựa chọn detector cho phù hợp. Một sốdetector thông dụng nhất được dùng trong GC như: như: TCD (detector dẫn nhiệt, FID (detector ion hoá bằng ngọn ng ọn lửa) lửa),, ECD ECD (d (det etec ecto torr cộng ộng kế kếtt đi điện ện tử), tử), PI PID D (det (detec ecto torr qu quan ang g Báo Cáo Hóa Phân tích
24
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
hoá).Trong đó, detector FID hiện nay đ ược sử dụng thường nhất trong hệ thống sắc khí GC.Detector FID được Harley, Mcwilliam và Dewar chếtạo lần đầu tiên vào năm 1958. Là detector đ ược sử dụng rộng rãi do đáp ứng với nhiều hợp hợp chất hữu cơ. Mỗi một đầu dò có nhữ những ng đặc trưng chính là độ nhạy và độ chọn lọc, dynamic range và linear range.
- Độnhạy: Đối Đối với đặc trưng này detector được chia làm hai loại: detector truyền truyền khối (mass flow detector) phát hiện khí thông qua lưu lượng khí (thể ( thể tích) đến detector tro trong ng một đ ơn vịthời gian-ng/s và
detector nồng đ ộ (concentration-sensitive detector) cho kết quảtỷlệthuận với nồng độkhí trong pha đ ộng (ng/ml). Dynamic range và linear range: Dynamic range là khoảng giới hạn mà
trong đó detector vẫn còn cho tín hiệu thay đ
ổi đáng kểkhi thay đổi khối
lượng hoặc nồng độ của khí .Giới hạn phát hiện chính là giới hạn dứơi của dynamic range.Trong dynmic range người ta chú ý đến linear range, đây là khoảng mà trong đó tín hiệu xuất ra của đ ầu dò tỷlệthuận với khối lượng
hoặc nồng độ khí phân tích. Linear range phụthuộc nhiều vào nhiệt đ ộ cột sắc ký, nhiệt đ ộ detector và lưu lượng khí.
-
Độ cchọn họn lọc lọc:: Căn cứ vvào ào đ độ ộ ch chọn ọn lọc lọc chia chia de detec tector tor tthàn hành h ha haii loạ loại:i:
Detector phổbiến (universal) có thểnhận biết tất cảcác loại khí khác nhau thoát ra từ cột sắc ký, còn detector chọn lọc (selective) chỉcó thểphản ứng Báo Cáo Hóa Phân tích
25
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
bới một loại nguyên tốcụthểnào đó trong mẫu phân tích. Đối với detector FID hoạt
động tốt
với
hầu hết
những hợp chất
hữu cơ (phân tử
hydrocarbon với nhiều carbon với độnhạy tương đối cao, ngoại trừ những hợp chất có khối lượng phân tử thấp).Thứ nhất, độnhạy của detector là sự
thay đ ổi của tính hiệu detector ứng với sự thay đổi của sốlượng sốlượng hoặc
nồng độ khí ra.Thứ hai, tính hiệu không bị
ảnh hưởng bởi những biến đổi
vừa phải vềnhiệt vềnhiệt độ độ,, áp suất suất và llưu ưu lượng lượng khí. Mặc khác, FID không bị gây nhiễu bởi những tạp chất khác nhưlà carbon dioxide và nước.Thứ ba,
khoảng tuyến tính của FID tương đối rộng có thểlên đến 107. Do đó, FID
sẽcho kết quảtỷlệthuận với sốlượng carbon có trong hợp chất thay vì tỷ
lệthuận với khối lượng hay sốmol chất đến detector.
Một số detector dùng cho sắc ký khí
Giới
Detector
hạn
phát hiện
Khoảng tuyến tính
Detector dẫn nhiệt 400 (Thermal conductivity - TCD)
pg/ml > 105 (propan)
Detector ion hóa 2 pg/s (C) ngọn lửa (Flame
Đáp ứng của detector Tất cảcác hợp chất hữu cơ
> 107
Các hợp chất có carbon
104
Hợp chất halogen, các chất nhiều nối đôi nối ba
Ionization - FID)
Detector cộng kết 5 fg/s điện tử (Electron Capture - ECD)
< 1 pg/s > 1034 Detctor quang kế (phospho) > 10 ngọn lửa (Flame < 10 pg/s Photometric - FPD)
Detector Nitrogen Phosphorus (NPD) Detector khối phổ ph ổ
(sulfur) 100 fg/s
105
25 fg - 100 105 pg
(Mass Spectrometr Spectrometric ic 100 fg/s MSD)
105
Detector quang hóa (Chemiluminescence) 200 pg - 40 104 ng Fourier transform
Hợp chất chứa lưu huỳnh, phospho
Hợp chất chứa nitơ, phospho. Đáp ứng với hydrocarbon kém hơn Hầu hết các h hợp ợp chất hữu cơ Hợp chất chứa nitơ, lưu huỳnh Hầu hết các h hợp ợp chất hữu cơ
infrared
26
Báo Cáo Hóa Phân tích
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
3.5.1 cấu tạo của detector detector và và nguyên tắc hoạt hoạt động của của FID - cấu tạo
Báo Cáo Hóa Phân tích
27
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Nói chung,trong đầu dò FID gồm những phần cần thiết sau: Đầu tiên là ống nối cột phân tích và đ ầu dò FID. Trong đầu dò FID gồm có điện
cực góp hình ống và đây là bộphận làm ảnh hưởng đến độnhạy của detector (vì sa sau u một thời gian ssử ử dụng các chấ chấtt sẽbám lên bềm bềmặt ặt trong trong của điện cực làm cho điện cực bịnhiễm bẩn do đó tín hiệu peak đưa ra sẽ
bịnhiễu bịnhiễ u và không chính chính xác. Th Thếáp:+ ếáp:+/-220V, /-220V, với lượn lượng g tối thiểu có thể phát hiện là 3*10-12g/sec (mẫu diphenyl), khoảng tuyến tính làm việc là 105, nhiệt nhiệt độtố độtốii đa sử dụng llà à 250 0C. Bộkích Bộkích cháy cháy là một điện ttrở rở xoắn filament (nhưdây tóc bóng đèn) và hai dòng khí: không khí và H 2. Khi kích
hoạt cháy cho đầu dò cần chú ý đến tỷlệcủa H 2: không không kh khí>1. í>1. Đây llà à bộ phận để tạo ra ngọn lửa được đốt cháy bằng hỗn hợp H2 - không khí với đầu đốt làm bằng thạch anh.Tốc độchảy của hydrogen thường từ khoảng
từ 20 đến 30ml trên phút, tốc đ ộ chảy của không khí gấp 6 lần của hydrogen khoảng 120 đến 130ml trên phút.Một cột nhồi với tốc đ ộ chảy khoảng 20 đến 25ml trên phút và phụthuộc vào dòng khí chảy của
Báo Cáo Hóa Phân tích
28
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
hydrogen.Tuy nhiên đối với cột mao quản thì tốc đ ộ chảy của cột sẽít hơn 1ml trên phút đ ối với cột có đường kính tương đối nhỏ. Trong đó, pha động có thểlà bất cứ khí trơnào như: khí helium, nitrogen, agron ect. Một bộ phận phận không không thểthiếu thểthiếu trong đ đầu ầu dò FID FID là kkhối hối gia nhiệt( nhiệt( heate heaterr block) block) có tác dụng duy trì quá trình đẳng nhiệt trong hệthống. vì khi ta phân tích
mẫu, chất phân tích tron trong g lò cột ở nhiệt độrất cao, kkhi hi đi vào đầu dò b bịị nguội lạnh nó sẽbịngưng kết lại ởđầu dò nhất là tại collector electrode và nó sẽlàm giảm độnhạy của thiết bịsau một thời gian sử dụng. Do vậy, nhiệt độtrong đầu dò luôn luôn được chỉ nh cao hơn trong lò cột đểchất
phân tích không bịbám trên đ ầu dò.Một bộphận quan trọng trong detector FID là bộphận dò dùng đểnhận tính hiệu của mẫu cần phân tích và cho ra kết quảphân tích. Hình của đ ầu dò FID được chỉở hình bên dưới:
- Nguyên tắc hoạt hoạt động động : Báo Cáo Hóa Phân tích
29
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Nguyên tắc làm việc dựa trên sự biến đổi độdẫn điện của ngọn lửa hydrogen được đặt trong một điện trường khi có chất
hữu cơcần tách
chuyển qua. khi mẫu chứa các hợp chất hữu cơđiđến ngọn lửa trong môi
trường trườ ng giàu hydro hydrogen gen này. này.Nhờ Nhờ nhi nhiệt ệt độcủa độcủa ngọn lửa hydrog hydrogen en cao các
chất hữu cơnày cơnày từ cột tách đi vào detector bịbẽgãy bịbẽgãy mạnh mạnh,, chúng sẽbị chuyển thành các gốc tự do chứa một nguyên tử carbon.Sau đó, cùng với
sự hiện diện của oxygen trong dòng khí, các chất hữu cơsẽtiếp tục bịoxi
hóa đểtạo thành các ion trái dấu tương ứng, phản ứng sẽxảy ra tại đây CHO+ sẽphản ứng tiếp với nước được tạo thành trong ngọn lửa đểcho ra
ion hydronium. Các ion này tạo thành được chuyển vềcác bản điện cực
trái dấu nằm ở hai phía của ngọn lửa (hiệu điện thếgiữa hai bản điện cực này khoảng 250-300V).Dòng ion này đ ược giảm áp trên một điện trở có trị sốrất cao (10 8 - 1012 ) và đ ộ giảm hiệu điện thếnày được khuếch đại và
ghi lại trên máy máy tự ghi. Số Sốlượng lượng ion tao thành chính là đ ộ nhạy của detector. Chính Chính những ion này và các dạng (H2 O)nH+ khác sẽđ ến được điện cực, cho tính hiệu tỷlệthuận với lượng ion.
Đầu tiên, dung môi rửa giải tồn tại trong cột GC (A) và sau đó đi vào lò của đầu dò FID (B) và luôn luôn phải đảm bảo dung môi rửa giải tồn tại trong lò và không thoát ra khỏi pha đ ộng và lắng trên bềmặt chung giữ
cột và FID. Khi dung môi nay đến FID nó sẽđược trộn lẫn với khí hydrogen (C) và sau đó qua chất oxi hóa (D).Chất phát quang, nhiên liệu và chất oxi hóa tiếp tục trộn lẫn với nhau và đi đến đ ầu vòi có độxiên
điện thếcao (E).Đầu vòi này giúp đẩy ngọn lửa đểlàm giảm ion carbon
được tạo ra. Những ion này sẽđược đẩy lên đĩ a góp (G ) có kết nối với thiết bị đo ampe rất nhạy đểdò tìm ra những ion bắt phá đến đĩa. Sau đó Báo Cáo Hóa Phân tích
30
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
đưa ra tín hiệu đến bộkhuếch đại và máy tích phân.Cuối cùng, những khí thoát này sẽđược thoát ra ngoài qua một hệthống thoát khí (J).
3.5.2 Ưu điểm và hạn chế chế khi sử dụng detector detector trong GC GC
Sơđồ FID
- Ưu điểm: Thu Thuận ận lợi của FID llà à khoảng ttuyến uyến tí tính nh rộng đế đến n 10 7, LoD cũng cũng rất nhỏ1 nhỏ10-13 0-13gC/s gC/s.. Ở điều ki kiện ện hoạt động bì bình nh thường thường nh những ững dòng cỡ 10(-13)A điều được ghi lại.Bên cạnh đó, một điểm mạnh của FID là rất ít bịnhiễu xạbởi nhiều khí .
Báo Cáo Hóa Phân tích
31
Nhóm 5 He N2O Ne
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh N2 SiCl4 CO2 NH3
H2S Kr SO2 SiHCl3
NO CO N2O2 HCN
Ar CoS SiF4 SO2
O2 NO2 Xe
CS2 CH 3SiCl3 H2O
3. 3.5. 5.3 3 Hạn Hạn chế: chế: Một khuyết điểm của detector FID là phá huỷmẫu, do đó trong các hệ thống đa cấp, FID luôn được sử dụng sau cùng. Mặc khác, đầu dò FID là
loại đầu dò tương tương đối kém nhạy (chỉphá (chỉphátt hiện được nhữ những ng hợp chất có
khối lượng đủlớn) đủlớn) và chỉsử dụng thích hợp nhất đối với các hợp chất chứa carbon và không chọn lọc (phát hiện tất cảnhững hợp chất chứa
carbon). Mặc khác, có một một sốchất không thểphát hiện hiện đ
ược bằng FID
như: CO2 , CO, focmic acid, focmandehide, các khí nitrogen oxide (NO n), SO2, NH 3, hợp chất halogen, H2 S, H2O, cũng cũng nhưc nhưcác ác kh khíí cần th thiết iết dùng trong quá trình hoạt động của detector như: hydrogen, không khí, ni nitrogen, trogen,
Helium. Tính hiệu của detector sẽbị ảnh hưởng bởi các dịnguyên tốnhư: oxygen, sulfur và halogen có mặt trong hydrocarbon.
3.5.4 Bảo vệ dete detector: ctor: Cũng giống nhưt nhưtất ất
cảnhững cảnhững d detec etector tor kh khác ác khi khi sử dụng dụng tro trong ng máy máy
GC, vấn đề điều khiển nhiệt độlà hết sức quan trong đối với FID. Detector cần phải được bảo vệ kín và được nung nóng hơn một chút so với cột sắc ký để tránh trường hợp xảy ra sự ngưng tụcủa mẫu khí khi lưu chuyển
giữa các ống dẫn. tuy nhiên, cũng không đ
ể cho detector quá nóng vì khi đó bề mặt rắn bịđốt nóng sẽbức xạelectron và gây tín hiệu nhiễu.
3.5.5 Một vài detector thông dụng khác
Báo Cáo Hóa Phân tích
32
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
3.5.5.1 TCD-detector dẫn nhiệt
TCD là một một dete detector ctor phổ phổbiến biến và khô không ng phá hủy mẫu tron trong g quá trình phân tích. Tuy nhiên detector này rất có ích khi các detector khác cho kết
quả không tốt, tốt, nh nhất ất là khi khi ph phân ân tí tích ch mẫu mẫu có chứa CS 2, COS, H 2 S, CO, CO2, NO, NO2 .TCD hoạt động dựa trên nguyên tắc đo liên tục độdẫn điện
của khí khí mang (tinh khiết khiết hoặ hoặcc có chứa chứa các cấu tử mẫu cầ cần n tách) giữa giữa buồng đo và buồng so sánh trong đó có lắp các dây điện trở. Độnhạy của
detector loại này phụthuộc vào: khảnăng dẫn điện của khí mang (các khí mang có độdẫn điện tốt nhưhydrogen, helium), độnhạy tỷlệthuận với dòng điện (dòng điện này được điều chỉ nh tùy thuộc vào loại và lưu lượng khí mang, mang, nhi nhiệt ệt độdetector và nhiệt độcột tách). Đ Đây ây là loại đầu dò đa năng không có chọn lọc, tín hiệu đo dựa trên khảnăng làm nguội điện trở khác nhau giữa chất phân tích và khí mang. Thường sử dụng đểxác đị nh các chất khí, các chất dễbay hơi, đặc biệt là các khí trơmà FID không xác nh đ ịđược (không nhạy).
Báo Cáo Hóa Phân tích
33
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
3.5.5.2 ECD-detector cộng kết điện tử ECD là loại detector đ ược sử dụng rộng rãi trong GC hiện nay chỉ sau FID. ECD có thểphát hiện đ ến picogam (10 -12g) và thậm chí có thể đến femptogam (10-15g). Detector này hoạt động dựa trên đặc tính của các
chất có khảnăng cộng kết các điện tử tự do trong pha khí (trừ khí trơ). Bộ phận chính của ECD là buồng ion, tại đây diễn ra các quá trình ion hóa, bắt giữ điện tử và tái liên hợp. Các hạt βcó trong nguồn phóng xạphát ra từ catot làm bằng Ni63 với mật đ ộ 108 - 109 hạt /giây sẽion hóa cá cácc phân tử khí mang tạo ra các ion dương và các điện tử tự do sơcấp. Các diện tử tự do này chậm hơn hẳn so với các điện tử của chùm tia β. Khi có một xung điện thếđược đặt vào các điện cực của tếbào, chúng được gia tốc và dị ch chuyển vềphía anot . Tại đây chúng mất điện tích và tạo ra dòng điện nền của detector. Các nguyên tử hoặc phân tử của các chất sau khi qua cột tách được đưa thẳng vào buồng ion của ECD cùng với khí mang. Tùy theo ái lực điện tử của các phân tử này, các điện tử tự do sơcấp nói trên sẽbịcác phân tử đó bắt giữ và tạo ra các ion âm.
Các ion âm vừa tạo ra sẽkết hợp với ion dương của phân tử khí mang tạo thành các phân tử trung hòa. Nhưvậy mật độđiện tử giảm làm
giảm dòng điện nền so với khi chỉcó khí mang đi qua. Tuy nhiên sốđiện tử trong một một đơn vịthời gian có thểđ ược duy trì hằng đị nh bằng cách tăng Báo Cáo Hóa Phân tích
34
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
xung điện thếtương ứng với sốđiện tử bịbắt giữ. Sự biến đổi xung điện
thếnày tỷlệvới các phân tử ái điện tử đi qua detector và đ
ược thể hiện
bằng píc sắc ký. Nhưng đối với những hợp chất hydrocarbon no thì khảnăng cộng kết điện tử tương đối nhỏ, ngược lại khi các hợp chất có chứa các nhóm chức
hoặc các đa liên kết thì khảnăng bắt giữ các điện tử sẽtăng lên. Đặc biệt những hợp chất có chứa halogen. Độnhạy của detector này phụthuộc vào: đ ộ lớn của dòng điện nền, mức năng lượng ái điện tử của chất cần
phát hiện, bản chất của khí mang và điện thếđược đặt vào detector.
Báo Cáo Hóa Phân tích
35
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Hình bên trên trình trình bày hai kiểu thiết thiết kếdetector kếdetector phổbiến phổbiến hiện hiện nay.
Cấu tạo (a) gồm có điện cực âm điện cực dương được thiết kếđồng trục.trong trục.t rong khi đó, ở hình hình (b) nguồn bức xạlà một tấm mỏng mỏng,, điện điện ccực ực dương và điện cực âm được thiết kếtạo thành hai mặt phẳng song song. Điều này tạo thuận lợi hơn khi dòng khí chuyển động ngược chiều với các hạt mang điện tích âm và do đó tạo sự va chạm, tiếp xúc lớn hơn. Vậy, độ
nhạy của ECD phụthuộc chủyếu vào khảnăng cộng kết điện tử của các chất phân tích. Các hợp chất có khảnăng bắt giữ điện tử lớn nhưcác hợp chất dịnguyên, hợp chất có chứa nhóm chức hay các đa liên kết, đặc biệt là các chất có các nguyên tử halogen cho đáp ứng tốt với ECD. Là
detectorr có độnh detecto độnhạy ạy rất cao, cao, vvìì vậy rất phù hợp với yêu cầu phân tích lượng vết các hợp chất có chứa halogen,các loại thuốc khác dung trong
dược.
Báo Cáo Hóa Phân tích
36
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
3.5.5.3 PID-detector ion ion hóa quan quang g học Detector này cho khoảng tuyến tính rộng (107 ), đường nền ổn đị nh và
thấp. Detector nay hoạtt đ ộng sửdụng nguồn bức xạUV để ion hóa mẫu, được sử dụng chủ yếu đểphân tích các hợp chất thơm và có nối kép trong phân tử.
Báo Cáo Hóa Phân tích
37
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Cấu tạo chính chính của PI PID D là một điện U UV V với công suấ suấtt tùy vào mẫu mẫu cần phân tích, thông thường năng lượng UV nằm trong khoảng 8.311.7eV. Buồng chiếu UV và buồng ion hóa được ngăn cách với nhau bằng
một cửa cửa sổ tr trong ong suố suốt, t, thư thườn ờng g làm bằ bằng ng thủy ttinh inh ho hoặc ặc thạch thạch anh.
Tuy
nhiên khi sử dụng năng lượng cao, các tinh thểfluorua của kim loại liềm và kiềm thổđược sử dụng nhiều hơn.
3.5.5.4 NPD-detector nitrogen-phosphorus Báo Cáo Hóa Phân tích
38
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Các hợp chất chứa phosphorus và nitrogen sau khi vào detector sẽ bịnhiệt phân trong ngọn lửa và tạo thành các gốc tự do CN n - và POm-. sau đó các gốc tự d do o nay sẽnhậ sẽnhận n điện ttử ử từ hơi Rb Rb được ccung ung cấ cấp p
nhờ qu quá á
trình nguyê nguyên n tử hóa muối muối Rb RbCl Cl bởi ngọn ngọn lửa hay bởi bởi một ngu nguồn ồn nhiệ nhiệtt và
tạo thành các ion CN
-
và PO 2 -. Các anion anion này tạo th thành ành sẽlien sẽlien kết với
cation H + trong khi Rb trở thành Rb + và tạo thành dòng ion. Dòng ion này
ể xác đị nh các hợp chất có chứa nitrogen và phosphorus. Cấu tạo tương tự nhưFID nhưng có them một hạt muối kim loại kiềm, thường là RbCl đặt trên ngọn lửa.Tốc độ dòng khí hydrogen và không khí nhỏ, độ ổn đị nh của tín hiệu phụthuộc vào độ ổn đị nh của dòng khí mang. sẽđược ghi nhận bởi bộđếm ion (collector). Dùng đ
Báo Cáo Hóa Phân tích
39
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Chương II Thực nghiệm 1. Đị nh tính một số dung môi thông dụng: Hiện nay sốlượng dung môi hữu cơđược sản xuất trên quy mô công nghiệp nghiệp bở bởii các nhà sản xuất ngày càng nhiều. Một sốcông ty ty hóa
chất sử dụng các loại du dung ng môi này. Nhưng do nhu cầu vềđộtinh khiết ược chọn để kiểm tra độ tinh cao của dung môi, vi vậy hệthống sắc ký đ khiết của các loại dung môi này. Dưới đây là kết quảđị nh tính một sốdung môi thông thường: Điều kiện tiến hành: - Injector: 1500C - Column: Mau quản, dài 30m Detector: 2200C
- Chương trình nhiệt đ ộ:
Báo Cáo Hóa Phân tích
40
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Kết quảphân tích dung môi: acetonitrile, n- butanol, va ethanol
Peak # 1 2 4
name Unknown Acetonitril unknown
Time [min] 2.56 3.43 3.60
Area [%] 0.01 99.98 0.00
Kiểm tra độtinh khiết của acetonitrile
Báo Cáo Hóa Phân tích
41
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh Peak # 1 2 3 4 5 6 7
name Unkown Unkown Unkown Unkown n-butanol Unkown Unkown
Time [min] 2.50 3.07 3.72 4.05 4.57 7.10 7.46
Area [%] 0.01 0.01 0.02 0.08 99.87 0 0
Kiểm tra độ tinh khiết của n-butanol
Peak # 1 2 4 5 6
name Unknown ethanol unknown unknown Unknown
Time [min] 2.28 2.84 3.28 5.00 5.36
Area [%] 0.01 99.93 0.01 0.01 0.01
Kiểm tra độ tinh khiết của ethanol
Báo Cáo Hóa Phân tích
42
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
2. Định tình, đị nh lượng rượu vodka: Để định tính và đị nh lượng được rượu vodka thi yêu cầu là phải
lập đường chuẩn cho rượu. Đểlâp đường chuẩn thì ta cần 3 chất sau: Dung môi n-butanol (tinh khiết 99.87%), nội chuẩn acetonitri acetonitrile le (đ ộ tinh khiết 99.98%), và cuối cùng cùng là chất chuần ethanol ( tinh khiết 99.93%). Cách lập đường chuẩn: - Pha mẫu: Lấy ba chất gồm ethanol, acetonitril, n-butanol đem pha thành 5 hỗn hợp với 5 nồng độ khác nhau. Mẫu 1
Nồng độ (%) 5
Methanol (mL) Acetonitril (nội chuẩn) (mL) 0.5 1
Butanol (dung môi) (mL) 8.5
2 3 4 5
10 20 30 40
0.5 1 1.5 2
4 3.5 2.5 2.5
0.5 0.5 0.5 0.5
- Điểu kkiện iện sắc sắc kí: Máy sắc kí khi Claurus 500 với detctor FID Cột mao quàn: Elit-wax (polyethylene glycol), (30mx0.32, 0.5μm) Với chương trình nhiệt cho lò
Báo Cáo Hóa Phân tích
43
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
Chương trình nhiệtcủa lò 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1
2
4
5 7.67 9.67 10 10.33 12.33 Thờigian (min)
Buống tiêm chia dòng: 170 oC, chia dòng tỉlệlà
25:1
Nhiệt độđầu dò FID: 2200C Khí man mang g nitrog nitrogen: en: 2mL/mi 2mL/min n Thểtích tiêm:0.4 μL - Cách thức tiến hành: Lần lượt tiêm và chạy sắc ký hỗn hợp ở các nồng độtừthấp đến cao. Kết quảphân tích:
2.5 2. 5
y
Đường Chuẩn cho rượu vodka
2
1.5 1 0.5 x
0 0
Báo Cáo Hóa Phân tích
1
2
3
44
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
3. Ảnh hưởng của một một sốyếu tốlên kết quảphân tích
3.1 Nhiệt độ: Nhiệt độcó ảnh hưởng hưởng rất lớn đến quá trình phân tích sắc ký khí, khí, đặc biệt là chương trình nhiệt độcủa oven. Có hai cách đểthiết lập chương trình nhiệt đ ộ cho oven: oven: Chạy đẳng nhiệt và chạy theo một chương trình nhiệt đ ộ. Chạy theo một chương trình nhiệt độ: Nhiệt độđ ược của oven được cài từ thấp lên cao, khi đó những chất có nhiệt độsôi thấp sẽra khỏi
cột trước, trước, n những hững chất có nhiệt độs độsôi ôi ccao ao ssẽra ẽra ssau. au. N Nhưng hưng khi chuyển chuyển sang chếđộchạy nhiệt độđẳng nhiệt thì thời gian lưu của các chất đó thay
đổi rõ rệt, thời gian lưu tăng lên, độcao của các peak ra sau sẽgiảm, và độ rộng của của peak tăng, bởi vì sự ảnh hưởng của chươ chương ng trình nhiệt độ thấp
Chương Chươ ng trìn trình h nh nhiệ iệtt 0 0 10 C/min - 100 C
độ: 500 C (min)-
Chương trình nhiệt độ: 600C đẳng nhiệt
Báo Cáo Hóa Phân tích
45
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
3.2 Injector: Quá trình tiêm mẫu ảnh hưởng nhiều đến quá trình phân tích dữ liệu, tuỳvào kỹthuật tiêm mẫu của từng người, làm chênh lệch thời gian xuất hiện peak của mẫu chất. Và ảnh hưởng đến độchính xác của kết quả phân tích. Ngoài ra nồng đ ộ mẫu tiêm vào sẽảnh hưởng đến độ cao của peak xuất hiện, lượng mẫu tiêm vào với nồng đ ộ lớn thì chiều cao của peak xuất hiện càng lớn. mV
mV
DMSO (0.04 L )
DMSO (0.02μL)
a)
b)
Hình: Biểu diễn sựảnh hưởng của lượng mẫu tiêm vào a) Lượng tiêm vào là 0.04 Lb) Lượng mẫu tiêm vào là 0.02 μL
Cùng chương trình nhiệt cho cộ cộtt và nh nhiệt iệt độcủa detctor giống nhau nhưng nhiệt độcủa injector thay đổi sẽthay đ ổi tới kết quảphân tích.
Khi thay đổi đổi nhiệt đ ộ của injector làm thay đ
ổi kết kết quảphân tích, với injector có nhiệt độthấp làm thời gian xuất hiên peak lâu hơn và lượng tạp chất được thểhiên rõ hơn. Vì với với nhiệt độcủa injector ccao ao làm cho ccác ác thành phần tạp chất trong mẫu chất có nhiệt độsôi gần bằng nhau đi đ ến detector cùng lúc và xuất hiện trong cùng một peak.
Báo Cáo Hóa Phân tích
46
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
mV
Time [min]
DMF được phân tích với nhiệt độcủa injector là 200 0C
mV
DMF được phân tích với nhiệt độcủa injector là 170 oC
Báo Cáo Hóa Phân tích
47
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
3.3 Ảnh hưởng của tốc độdòng: Tốc độ dòng dòng ảnh hưởng bởi áp ssuất uất đầu cột. khi áp suất suất đầu cột
tăng, khi đó tốc dòng tăng lê lên n làm cho thời gian lưu sẽbịgiảm xuống vvà à tất cảnhững độcao của pick sẽtăng theo.
Hinh 12: Chu trình nhiệtộ:đ 50oC (1min)-10oC/min-100oC, áp suất ầu đ cột: 15psi, tỉlệchia vòng: 1/50 Ngược lại, khi áp suất đầu cột giảm thì tốc đ ứng sẽgiảm làm cho thời gian lưu trở nên tăng. Tất cảđ
ộ dòng tương
ộ cao của pick sẽ
giảm và chiều rộng của pick sẽtăng lên.
Hình 12: Chu trình Hình trình nhiệt nhiệt độ: 50oC (1min)-10oC/min100oC, áp suất đầu cột: 9 psi, tỉlệchia vòng: 1/50
Báo Cáo Hóa Phân tích
48
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
3.4Pha tĩ nh: Sự phân ly diễn ra trong t rong cột sắc ký, bởi sự tương tác qua lại giữ pha t ĩ nh, pha động và mẫu phân tích. Pha tĩnh trong cột sắc ký sẽquyết đị nh
khảnăng phân ly của cột, đ ể phân tích thành phần cấu tử. Nếu pha động giữ lại một hợp chất với thời gian lưu tương đ ối rộng hơn với những chất khác, khi đó những hợp chất này sẽđược phân ly. Sự chọn lọc của pha t ĩ nh
này phụthuộc vào những nguyên tắc sau: với pha tĩnh không phân
cực thì sẽưu tiên hơn cho phân tích những chất không phân cực, ngược
lại, đối đối với pha tĩ nh phân cực dùng đ ể phân những tích những hợp chất phân ph ân cực. cực. Sự phân phân cực củ của a pha pha tĩ nh được được quyế quyếtt đị nh bởi cấu tạo của
polymer đ ược thế trong pha tĩnh. Đối với những pha tĩ
nh dày, sẽảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính lưu của cột mao quản. Độdày của những lớp pha tĩ nh càng tăng dẫn đ ến làm tăng thời gian lưu chất tan của của dung môi. Khi đó lượng mẫu cực đại sẽđược chứa trong cột mà đựợc tiêm vào trước sự sai lệch của pick xảy ra. Lưu lượng chứa này ảnh hưởng trực tiếp đến độ dày, đường kính và sự phân cực của pha tĩ nh. Tăng lưu lượng chứa là kết quảcủa sự tăng đường kính và độdày của pha tĩ nh, khảnăng
hòa tan chất tan trong pha tĩ nh sẽsẽlớn hơn lưu lượng chứa chất tan. Độ dày của pha tĩ nh gồm hai loại: ( lớp dày từ 1-5 µm) dùng để đểphân phân tích
những chất có nhiệt đ ộ sôi thấp ( hợp chất khí và những hợp chất dễbay hơi), ( lớp dày từ 0,1-0,25 µm) dùng đểphân tích những hợp chất có nhiệt độ sôi cao, độhóa hơi thấp và chất đơn giản
Báo Cáo Hóa Phân tích
49
Nhóm 5
Người hướng dẫn: Hứa Kim Thanh
References www.wikipedia.org/wiki www.wikipedia.org/wiki www.chromatographyonline.com www.chromatographyonline.com Sách “chemical analysis modern instrumentation methods and techniques tác giảFrancis Rouessac and Annick Rouessac. www.perkinelmer.com www.perkinelmer.com
Báo Cáo Hóa Phân tích
50
View more...
Comments
