Chuong 4-Sac Ky Khi 2.Ppt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮC KÝ CHƢƠNG 4: PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ

GVGD: T.S. NGUYỄN VĂN TRỌNG

Nội dung chương 4 • • • • • • • • • • •

4.1. Giới thiệu chung về phương pháp sắc ký khí 4.2. Pha động hay khí mang sử dụng trong sắc ký khí 4.3. Các loại cột và pha tĩnh sử dụng trong sắc ký khí 4.4. Các loại injector (buồng tiêm) sử dụng trong sắc ký khí 4.4.1. Injector cho cột nhồi 4.4.2. Injector cho cột mao quản 4.4.3. Van tiêm mẫu khí 4.5. Các loại detector (đầu dò) thường sử dụng trong sắc ký khí 4.5.1. Các đặc tính của detector trong sắc ký khí 4.5.2. Các detector thường sử dụng trong sắc ký khí 4.6. Ứng dụng của sắc ký khí

4.1. Giới thiệu chung về phương pháp sắc ký khí -

Sơ lược về lịch sử sắc ký

- Các khái niệm về sắc ký khí - Sơ đồ sắc ký khí

- Quá trình sắc ký

Sơ lƣợc về lịch sử sắc ký • Thập niên 1900, M. Tswett đã công bố công trình nghiên cứu dựa trên việc tách hỗn hợp màu sắc từ lá cây  cha đẻ của sắc ký (Father of chromatography). W. Ramsey công bố công trình tách hỗn hợp khí dựa trên sự hấp thụ của than • Thập niên 1940, A. Martin và R. Synge lầ đầu tiên công bố khả năng của sắc ký khí trên tạp chí Biochem. J., V35, 1358 (1941). Martin đã giành giải thưởng Nobel cho công trình nghiên cứu sắc ký phân bố.

Các khái niệm về sắc ký khí - Sắc

ký khí là một kỹ thuật sắc ký mà có thể đƣợc sử dụng để

tách các hợp chất dễ bay hơi - Các hợp chất hữu cơ đƣợc tách khỏi nhau nhờ sự phân bố khác nhau giữa pha động và pha tĩnh trong cột - Sắc ký khí là phƣơng pháp sắc ký mà pha động ở dạng khí liên tục chạy qua pha tĩnh, các chất tách ra do sự tƣơng tác khác nhau với pha tĩnh. + Pha tĩnh: Rắn hoặc lỏng. + Pha động: Khí.

QUÁ TRÌNH SẮC KÝ (gas or liquid)

MOBILE PHASE

Mẫu ra

Mẫu vào

STATIONARY PHASE (solid or heavy liquid coated onto a solid or support system)

Sơ đồ sắc ký khí Mol-Sieve Traps

Fixed Restrictors

Injection Port

Regulators

Detector

Flow Controller

Recorder/ Integrator

Carrier Gas

Hydrogen

Column Air

Electrometer

Thiết bị trong sắc ký khí • Pha động hay khí mang (carrier gas) • Bộ tiêm mẫu (injection port)

• Pha tĩnh hay cột tách (mobile phase or separation column)

• Đầu dò (detectors)

4.2. Pha động hay khí mang sử dụng trong sắc ký khí • Tính chất của khí mang • Các bộ phận của khí mang • Thiết bị bẫy khí (lọc khí) • Phương trình Van Deemter

• Các yếu tố ảnh hưởng đến sắc ký khí

Tính chất của khí mang • Mục đích chính: mang mẫu đi qua cột • Mục đích thứ 2: cung cấp một hỗn hợp phù hợp cho đầu dò đo các cấu tử trong mẫu Detector

Khí mang

Thermal conductivity

Helium

Flame ionization

Helium hoặc nitrogen

Electron capture

Very dry nitrogen hoặc argon

• Khí mang nên sử dụng loại tinh khiết cao (minimum 99.995%) – Nếu khí mang có nhiểm oxy và nước thì chúng sẽ tấn công các hóa chất có trong cột và làm hư hỏng cột – Hàm lượng vết của nước, sẽ làm pha tĩnh mất tác dụng dẫn đến đường nền cao và xuất hiện các peak ma (ghost peaks) – Hàm lượng vết của các hydrocarbon có thể là nguyên nhân gây ra đường nền cao khi sử đầu dò FID dẫn đến độ nhạy thấp.

Tính chất của khí mang Các khí thông dụng nhất: nito (rẻ và có sẵn), heli (hiệu quả tách cao). Các chất không được phép có trong khí mang: oxy, khí cacbonic, hơi nước và các halogen. Yêu cầu của khí mang: - Trơ với cấu tử khảo sát. - Có tỷ khối nhỏ (độ nhớt thấp) để làm tăng vận tốc khí mang. - Tồn tại ở dạng tinh khiết hay dể làm cho tinh khiết. - Khi xét quan hệ giữa chiều cao đĩa lý thuyết H và vận tốc tuyến tính của dòng khí

mang, loại khí mang nào cho cực tiểu càng trải rộng càng tốt. Lưu ý: - Chọn chất khí làm khí mang phải phù hợp với detector sẽ sử dụng. - Điều chỉnh vận tốc và áp suất khí mang qua cột phải hết sức chặt chẽ vì lưu lượng khí mang ảnh hưởng đến quá trình tách.

Lựa chọn khí mang • Detector đo độ dẫn nhiệt (TCD)  H2, He. Khí He có ưu điểm không nguy hiểm. • Detector ion hóa ngọn lửa (FID)  N2 do rẻ và không nhuy hiểm nhưng trong trường hợp ghép nối với khối phổ phải dùng khí mang là heli. • Áp suất của khí vào thiết bị nằm trong khoảng từ 10 đến 50 psi để có tốc độ dòng từ khoảng 30 đến 150 ml/ph đối với cột nhồi và khoảng từ 1 đến 25 ml/ph đối với cột mao quản

Sau đây là đặc điểm của một số khí mang thông dụng • Khí H2 khi sử dụng làm khí mang cần dùng khí nitơ làm khí bảo vệ thổi qua cột trước. • Trong các phòng thí nghiệm người ta đã dùng phổ biến máy sản xuất khí hydro với công suất từ 125 ml/ph đến 225 ml/ph. Khi dùng H2 trong phòng thí nghiệm phải có mày dò chỗ hở H2 và cấm lửa. • Khí He, argon là khí trơ hóa học rất thích hợp cho sắc kí ở nhiệt độ cao. • Khí nitơ do không nguy hiểm, giá rẻ và dễ dàng làm tinh khiết nên N2 được dùng nhiều cho sắc kí khí. Cần chú ý là độ dẫn nhiệt của N2 rất gần với độ dẫn của nhiều khí và nhiều hợp chất hydrocarbon nên có trường hợp peak sắc kí có thể bị ngược.

Máy tạo khí H2 (hydrogen gas generators suppliers)

Các bộ phân của khí mang

Các bộ phận khí mang

Two-stage gas regulator

THIẾT BỊ BẪY KHÍ

• Traps shown: A. Moisture Trap: B. Hydrocarbon Trap: C. Oxygen Trap:

Traps

Molecular Sieve Trap (moisture trap)

Hydrocarbon Trap

Oxygen Trap

18

PHƯƠNG TRÌNH VANDEEMTER B H  H A  H B  H C  A   Cu u • Trong đó: • - HA: Chiều cao riêng phần thể hiện chất lượng của cột nhồi gây ảnh hưởng đến tốc độ chuyển dịch khác nhau của các phần tử trong cột

nhồi. • - HB: Chiều cao riêng phần biểu diễn sự phân tán của cấu tử khảo sát trong pha động. • - HC: Chiều cao riêng phần biểu diễn sự hấp phụ và giải hấp phụ của cấu tử trên pha tĩnh và sự phân tán của cấu tử trong hai pha.

Plate Height, H

Van Deemter Plot

A + B/u + Cu Mass Transfer (both), Cu Multipath Term, A

Longitudinal diffusion, B/u

Linear Velocity, u

ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ MANG ĐẾN HIỆU NĂNG TÁCH CỦA CỘT

4.3. Các loại cột và pha tĩnh sử dụng trong sắc ký khí • Một số yêu cầu về cột • Phân loại cột tách trong sắc ký khí • Thành phần và tính chất pha tĩnh trong sắc ký khí • Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tách của cột sắc ký

Một số yêu cầu về cột • Đảm bảo trao đổi chất tôt giữa pha động và pha tĩnh nhờ việc tối ưu hóa các thông số của • phương trình Van Deemter. • Độ thấm cao tức có độ giảm áp suất nhỏ với một tốc độ khí mang nhất định. • Khả năng tải trọng cao của cột. • Có khoảng nhiệt độ sử dụng rộng và chịu được nhiệt độ cao.

Phân loại cột tách trong sắc ký khí Cột nhồi • Pha tĩnh: rắn Gas Solid Chromatography

• Ký hiệu: GSC • Pha tĩnh: rắn có phủ lớp màng lỏng Gas Liquid Chromatography

• Ký hiệu: GLC

Cột mao quản • Golay phát minh năm 1957 • Capillary column hay open tubular column • Ký hiệu: OT

Phân loại cột tách trong sắc ký khí

CỘT NHỒI (packed column) GLC: Gas Liquid Chromatography GSC: Gas Solid Chromatography

CỘT MAO QUẢN (capillary column)

Cột mao quản

Đặc tính của cột Các loại cột FSOT

WCOT

SCOT

Packed

10-100

10-100

10-100

1-6

0.1-0.3, 0.53*

0.25-0.75

0.5

2-4

2000-4000

1000-4000

600-1200

500-1000

Sample size (ng)

10-75

10-100

10-1000

10-106

Relative pressure

Low

Low

Low

High

Relative speed

Fast

Fast

Fast

Slow

Flexible

Yes

No

No

No

Chemical inertness

Best

Length (m) ID (mm) Efficiency (Plate/m)

FSOT: Fused-silica open tubular column

Poor 31

Kích thước của cột mao quản (Column Dimensions) • Chiều dài cột: 10 – 60m (thông thường 30m)

• Đường kính trong của cột: 0.10 – 0.53 mm • Bề dày lớp phim của pha tĩnh: 0.10 – 0.25 mm 32

Cột sắc ký khí làm việc như thế nào?

Thành phần và tính chất trong pha tĩnh • Pha rắn (Solid phase) – Chủ yếu sử dụng để tách các hợp chất có khối lượng phân tử nhỏ và các chất khí. – Phổ biến như: silica, alumina, rây phân tử như zeolites, cabosieves, carbon blacks

• Pha lỏng (Liquid phase) – Trên 300 loại pha tĩnh lỏng khác nhau được sử dụng rộng rãi. – Các nhóm pha lỏng thường dùng • Non-polar, polar, intermediate and special phases

– Pha lỏng polymer 34

Pha tĩnh Polymers (stationary phase polymer) • Siloxane



Arylene



Polyethylene glycol

35

Pha lỏng • Pha không phân cực • Sự tách dực vào độ bay hơi của các chất • Sự giải hấp các chất ra khỏi cột phụ thuộc vào nhiệt độ sôi của mỗi chất • Pha phổ biến nhất: dimethylpolysiloxane, dimethylphenylpolysiloxane

• Pha phân cực • Chứa các nhóm chức phân cực • Sự tách phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của mỗi chất và phụ thuộc vào tương tác “polar – polar” • Pha phổ biến: polyethyleneglycol

• Pha trung bình 36

Common stationary phase coating for capillary column Composition

Polarity

Applicaitons

Temp limits

100% dimethyl polysiloxane (Gum)

Nonpolar

Phenols, Hydrocarbons, Amines, Sulfur compounds, Pesticides, PCBs

-60oC to 325oC

100% dimethyl polysiloxane (Fluid)

Nonpolar

Amino acid derivatives, Essential oils

0oC to 280oC

5% diphenyl 95% dimethyl polysiloxane

Nonpolar

Fatty acids, Methyl esters, Alkaloids, Drugs, Halogenated compounds

-60oC to 325oC

14% cyanopropyl phenyl polysiloxane

Immediate

Drugs, Steroids, Pesticides

-20oC to 280oC

50% phenyl, 50% methyl polysiloxane

Immediate

Drugs, Steroids, Pesticides, Glycols

60oC to 240oC

50% cyanopropylmethyl, 50% phenylmethyl polysiloxane

Immediate

Fatty acids, Methyl esters, Alditol acetates

60oC to 240oC

50% trifluoropropyl polysiloxane

Immediate

Halogenated compounds, +Aromatics

45oC to 240oC

Polyethylene glycol – TPA modified

Polar

Acids, Alcohols, Aldehydes acrylates, Nitriles, Ketones

60oC to 240oC

Polyethylene glycol

Polar

Free acids, Alcohols, Ethers, Essential oils, Glycols, Solvents

60oC to 220oC 37

38

Pha tĩnh Polysiloxane

Pha tĩnh polysiloxane là pha tĩnh không p

Thay một số nhóm methyl bằng một số nhóm phân cực hơn như (phenyl, vinyl, cyanopropyl, Trifluoropropyl, aryl)

tăng độ

phân cực của pha tĩnh

Poly(dimethyldiphenyl) siloxane x = 5%n, y = 95%n : low polarity

x = 14%n, y = 86%n : low polarity x = 50%n, y = 50%n : medium polarity

Poly(cyanopropyldimethyl) solixane x = 6%n, y = 94%n : low polarity x = 14%n, y = 86%n : medium polarity x = 35%n, y = 65%n : medium polarity x = 50%n, y = 50%n : high polarity

Poly(cyanopropyldimethyl) siloxane x

Poly(cyanopropylmethylmethylphenyl) sioloxane

y

x = 33%n, y = 67%n : high polarity

Poly(methylphenyl-dimethylphenylene) siloxane

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chọn lọc • Bản chất của pha tĩnh • Nồng độ của pha tĩnh • Nhiệt độ cột • Việc chọn lựa và xử lý sơ bộ chất mang rắn

hoặc chất hấp phụ.

Cách chọn pha tĩnh • Cột không phân cực là tốt nhất cho mẫu phân tích không phân cực. • Các cột có độ phân cực trung bình thì tốt cho mẫu phân cực trung bình và phân cực mạnh thì tốt cho mẫu phân cực mạnh. • Khi cột dùng nhiều bị lão hóa thì pha tĩnh bị đốt bay mất nên các nhóm silan (Si-OH) bị lộ ra và các pic bị kéo dài đuôi tăng lên. • Nếu trong cột có oxi ở nhiệt độ cao cũng dẫn đến sự thoái hóa cột và pic bị kéo đuôi. Để giảm khuynh hướng pha tĩnh bị mất ở nhiệt độ cao, người ta gắn chúng vào bề mặt pha tĩnh silica bằng các liên kết cộng hóa trị.

Độ phân cực của đối tượng phân tích • Nhóm rất phân cực: H2O, glycol, glyxerin, poliphenol, axit dicacboxylic. • Nhóm phân cực: ancol mạch thẳng, axit béo hữu cơ, phenol, amin bậc 1,2, hợp chất nitro và nitril có chứa hydro α. • Nhóm phân cực trung bình: ete, ankanal, ankanon, este, amin bậc 3, hợp chất nitro và nitril không chứa hidro α. • Nhóm ít phân cực: hidrocacbon thơm, anken, hidrocacbon đã bị halogen hóa một phần. • Nhóm không phân cực: ankan, thioankanol, sunfua, ankan đã bị halogen hóa.

Cách lắp cột mao quản?

Chương trình nhiệt trong GC • • • •

Sự tách các hợp chất bằng GC Chương trình đẳng nhiệt Chương trình nhiệt Cách set up 1 chương trình nhiệt

Sự tách các hợp chất bằng GC • Trong GC, các chất phân tích tách được dựa vào: – Nhiệt độ sôi – Sự phân cực – Các tính chất khác

• Các chất có nhiệt độ sôi thấp sẽ ra trước các chất có nhiệt độ sôi cao hơn • Tương tác của các chất dựa vào độ phân cực, nếu sử dụng cột không phân cực, thì các chất phân cực mạnh sẽ ra nhanh hơn, trong khi đó các chất phân cực kém hơn sẽ bị lưu giữ lâu hơn

Chương trình đẳng nhiệt (isothermal temperature) • Nhiệt độ trong suốt cả quá trình là không đổi • Các hợp chất bị giải hấp nhanh có thể bị chồng lấp mũi sắc ký, các chất khó giải hấp sẽ có thời gian lưu rất dài và hình dạng của mũi sắc ký sẽ rộng • Chương trình đẳng nhiệt không phải là một sự lựa chọn tốt cho mẫu có chứa các chất phân tích có điểm sôi khác nhau

Chương trình nhiệt (temperature programming) • Bằng cách gia tăng nhiệt độ như là một hàm theo thời gian, nó có thể tách các chất có nhiệt độ sôi khác nhau và vẫn giữ được một sắc ký đồ tốt. • Mặt khác, tổng thời gian phân tích được rút ngắn

Isothermal GC temperature/ Temperature programming Isotherm column temperature

Temperature programming

www.chem.agilent.com

Set up chương trình nhiệt • Sử dụng kỹ thuật thử “đúng – sai” (trial and error technique) • Cố gắng tìm những bài báo được công bố về phân tích các chất quan tâm, thông thường chương trình nhiệt được báo cáo. • Sử dụng các trang web chuyên về sắc ký như: http://chromatographyonline.findpharma.com/lc gc/ http://spectroscopymag.findpharma.com/spectro scopy

• Luôn sử dụng dung dịch chuẩn để setting up một chương trình nhiệt • Nhiệt độ của injector luôn được tối ưu hóa trước khi bắt đầu. Nếu nhiệt độ injector quá thấp thì các chất không bay hơi hết, ngược lại thì có thể mất chất phân tích, vì thế cần phải tra nhiệt độ sôi của chất cần phân tích. • Cẩn thận khi sử dụng cột, cần kiểm tra lại nhiệt độ sôi của dung môi • Nhiệt độ đầu được xác định dựa trên khả năng tách tốt của một vài cấu tử đầu. • Kinh nghiệm thay đổi chương trình nhiệt sao cho giữa nhiệt độ đầu và cuối có độ tách tốt nhất và ngắn nhất

4.4. Các loại injector (buồng tiêm) sử dụng trong sắc ký khí • Injector cho cột nhồi • Injector cho cột mao quản • Van tiêm mẫu khí

Injector cho cột nhồi và cột mao quản

Hệ thống bơm mẫu • Gồm hai bộ phận chính – Micro xilanh (Micro-syringes) – Bộ tiêm mẫu (Injector ports)

55

Bộ tiêm mẫu

Carrier gas

Septum Septum purge

Heated injection port Vent Inlet liner

• Lớn hơn 500C so với nhiệt độ sôi của cấu tử • Kích thước mẫu – Mẫu lỏng: 0.1 - 10mL – Mẫu khí: 0.5 - 5mL

• Split mode (1:100) • Split/splitless mode • Autosampler

Column 56

Buồng hóa hơi trong injector • Thiết kế cơ bản – Một ống thủy tinh thẳng chịu nhiệt – Thân injector được làm bằng thép không gỉ

• Mẫu được đưa vào – Bay hơi nhanh ở nhiệt độ cao – Được di chuyển vào cột bằng khí mang

57

Microsyringes/ Autosampler

Gas-tight syringe

Microsyringe

Autosampler

59

Inlet Liners

60

Accessories: Vial, Septa and Caps

61

Các kỹ thuật bơm mẫu • • • •

Bơm mẫu bằng tay (manual) Bơm mẫu tự động (auto sampler) Kỹ thuật bơm mẫu headspace Kỹ thuật bơm mẫu chia dòng và không chia dòng (split/splitless)

Bơm mẫu bằng tay (manual)

Bơm mẫu tự động (auto sampler) (xem phim)

Kỹ thuật bơm mẫu headspace

Kỹ thuật bơm mẫu chia dòng và không chia dòng (split/splitless)

Một số lưu ý khi bơm chia dòng • Thích hợp với mẫu có hàm lượng chất phân tích cao • Tỷ lệ chia thường dùng 1:1 – 500:1 • Nhiệt độ của inlet khoảng 2500C, nhiệt độ ở đầu cột thường nhỏ hơn 100C so với nhiệt độ sôi của chất phân tích • Chia dòng tránh được hiện tượng quá tải của cột

Ví dụ về bơm chia dòng

4.5. Các loại detector (đầu dò) thường sử dụng trong sắc ký khí • Các đặc tính của detector trong sắc ký khí • Các detector thƣờng sử dụng trong sắc ký khí – Detector ion hoá ngọn lửa (Flame ionization detector – FID) – Detector dẫn nhiệt (Thermal conductivity detector – TCD) – Detector cộng kết điện tử (Electron capture detector – ECD) – Detector quang hoá ngọn lửa (Flame photometric detector – FPD) – Detector ion hoá phát xạ ngọn lửa (Flame thermionic detector – FTD hay NPD) – Detector khối phổ (Mass spectrocopic)

Đặc tính của detectors • Detector như thế nào được gọi là lý tưởng? • Phân loại detector – Phân loại theo sự phân hủy và không phan hủy mẫu – Phân loại theo tính chọn lọc và tính đa năng Tính năng của các đầu dò

Detector như thế nào được gọi là lý tưởng? • Độ nhạy phải đạt 10-8 – 10-15 g chất tan

• Độ ổn định và độ lặp lại tốt • Đáp ứng theo đường thẳng đối với chất phân tích • Khoảng nhiệt độ từ nhiệt độ phòng tới ít nhất là 400oC • Thời gian đáp ứng ngắn • Độ tin cậy cao và dễ sử dụng

• Sự gống nhau về mặt đáp ứng • Độ ồn của đường nền thấp

Phân loại detector theo sự phân hủy và không phan hủy mẫu Detector phân hủy mẫu

Detector không phân hủy mẫu

• Mass Spectral (CI/EI)

• Thermal Conductivity (TCD)

• Flame Ionization (FID)

• Electron Capture (ECD)

• Nitrogen-Phosphorus (NPD)

•

• Flame Photometric (FPD) • Electrolytic Conductivity

Photo Ionization (PID)

Phân loại theo độ nhạy và tính đa năng • Detectors đa năng: TCD – Xác định tất cả các chất – Thuận lợi trong việc định tính

• Detectors chọn lọc: ECD,NPD,FPD – Đáp ứng từng loại đặc tính của hợp chất – Tăng độ nhạy khi phân tích ở hàm lượng vết 75

Các detector thường sử dụng trong sắc ký khí

GC Detector Type

Applicable samples

Typical detection limit

Flame ionization (FID)

Hydrocarbons

0.2 pg/s

Thermal conductivity (TCD)

Universal detector

500 pg/mL

Electron Capture (ECD)

Halogenated compounds

5 fg/s

Mass Spectometer (MSD)

Tunable for any species

0.25-100 pg

Nitrogen-phosphorous (NPD)

N, P compounds

Electrolytic conductivity (ELCD)

Compounds containing halogens, S, or N

0.1 pg/s (P) 1 pg/s (N) 0.5 pg Cl/s 2 pg S/s 4 pg N/s

Photoionization (PID)

Compounds ionized by UV

Flame Photometric (FPD)

S, P compounds

Fourier Transform IR (FTIR)

Organic compounds

2 pg/C/s 10-100 pg (S) 1-10 pg (P) 0.2-40 ng 77

Flame Ionization Detector (FID) (đầu dò ion hóa ngọn lửa) • Chọn lọc: –Các hợp chất có liên kết C-H

–Đáp ứng kém cho chất hữu cơ không có chứa H (e.g. hexachlorobenzene)

• Kém nhạy đối với các chất khí không cháy như H2O, CO2, SO2 and NOx 78

FID Assembly

80

Detector FID Nguyên tắc • Mẫu bị bắn phá bởi các chùm electron tạo thành các hạt điện tíchdòng điện • Nếu chỉ có khí mang, dòng điện đi qua gọi là dòng nềnđể giảm thiểu đường nền người ta dùng dòng điện bổ chính

Ứng dụng • Có độ nhạy cao hơn TCD 1000 lần • Chỉ thích hợp cho các hợp chất hữu cơ chứa cacbon • Một số hợp chất không thể phát hiện bằng FID như: CO, CO2, axit formic, formaldehit, NOx, NH3, hợp chất halogen, CS2, H2S, H2O và bản thân các khí cần thiết dùng để hoạt động detector này như H2, N2, He.

Detector TCD (đầu dò đo độ dẫn nhiệt) Nguyên tắc • Độ dẫn nhiệt đo khả năng của một chất vận chuyển nhiệt từ một vùng nóng sang vùng lạnh • Số va chạm phân tử với sợi đốt trong một đơn vị thời gian càng lớn thì tốc độ mất nhiệt càng lớn. • Phân tử càng nhỏ tốc độ chuyển động càng cao, dẫn nhiệt càng tốt. • Heli là khí mang thông dụng được sử dụng cho detector đo độ dẫn nhiệt. • Detector sẽ đo sự thay đổi thế này theo cầu Wheatstone • Phù hợp để xác định các chất khí như: O2 , H2, CO, N2, Sox, • Tránh sử dụng phân tích các hợp chất có tính axit hoặc halogen vì chúng sẽ làm hỏng filament và làm giảm điện trở của hệ  giảm độ nhạy

Bảng Độ dẫn nhiệt tại 273 K và 1 atm

Cấu tạo đầu dò TCD

ECD detector (đầu dò bắt giữ điện tử)

Giới thiệu về GC-MS

Gas Chromatography A

E

Gas Chromatograph

D B

C

Sample: mixture of volatile liquids (~1mL)

Gas Chromatogram B

E

C

Abundance

A

D 0

5

10 Time (minutes)

15

20

Gas Chromatograph

Injection Port

Detector Capillary Column

Data System or Recorder

Carrier Gas Supply

Oven

Mass Spectrometry O H3C

C N

C H3 N

C

C H

C

C

N

N H

O

Mass Spectrometer

Typical sample: isolated compound (~1 nanogram)

194

Mass Spectrum

67

109

55 82 42

136

94 40

60

80

100

120

Mass (amu)

140

165 160

180

200

Mass Spectrometer

Sample Introduction

Data Output

Inlet

Ion Source

Data System

Mass Analyzer

Vacuum Pumps

Ion Detector

Electron Impact Ionization Source ~70 Volts Electron Collector (Trap)

Positive Ions

+

Neutral Molecules

Repeller

Inlet

+

+

e-

Filament

e_

_ _ + +

+

+

eElectrons Extraction Plate

+ to Analyzer

Magnetic Sector Mass Analyzer

ion trajectory in register ion trajectory not in register (too light)

S Detector

Ion Source N Electromagnet

ion trajectory not in register (too heavy)

Quadrupole Ion Filter

resonant ion non-resonant ion

_

Detector

+ + _

Ion Source

DC and AC Voltages

Ứng dụng của phân tích sắc ký khí

Methyl tert-butyl ether (MTBE) MSD, Extended 8020 Analysis

Environmental-Hydrocarbons Unleaded Gasoline

Diesel Fuel Column: DB-5ms

Environmental-Pesticides and Herbicides

Environmental-Pesticides and Herbicides

Organophosphorous Pesticides

Environmental-Semivolatiles

Environmental-Semivolatiles

118 compounds in EPA Method 525.2 GCMS

Food and Flavors by GCMS

Perfume