Sắc ký khí(gas chromatography)

SẮC KÝ KHÍ(GAS CHROMATOGRAPHY) Sắc ký khí: Là phương pháp tách dựa trên 2 quá trình:hấp phụ và giải hấp phụ Xảy ra liên tục giữa 2 pha: +Pha tĩnh: thường là rắn hoặc lỏng +Pha động: là khí Mục đích phân tích là: dùng để phát hiện chất và định lượng: FID, ECD, NPD, TCD, MS … Sơ đồ khối của một máy sắc ký khí 1.Nguồn cung cầp khí mang 2,3.Hệ thống diều khiển áp suất hoặc tốc độ dòng khí mang 4.Buồng bơm mẫu 5.Lò cột 6.Cột tách 7. Đầu dò 8.Hệ thống thu nhận và xử lý số liệu Nguồn cung cấp khí N2: chi phí thấp, an toàn H2: chi phí thấp, nguy cơ cháy nổ He: thông thường, đắt Tác dụng của khí vận chuyển trong việc tách hai hợp chất trong cùng một cột Bơm mẫu Trong điều kiện lý tưởng, mẫu được bơm vào các lớp đệm phân chia sẽ được bay hơi nhanh và đồng nhất với khí vận chuyển Bơm mẫu Chia dòng Mẫu được bơm nhanh qua các vách ngăn vào vùng bay hơi có nhiệt độ cao. Chất mẫu qua buồn trộn và bốc hơi hoàn toàn hoà trộn mẫu chất tan và dung môi thành dung dịch đồng nhất.Tại điểm phân chia , một paaanf nhỏ hơi đi vào cột sắc ký, nhưng hầu hết đi qua van tiêm 2 để thải ra lỗ thông hơi đi ra ngoài.Nếu nhiệt độ vòi phun quá cao dòng khí chảy qua van 1 để loại bỏ hơi mẫu dư thừa và khí tràn ra từ các vách ngăn cao su Bơm mẫu Không chia dòng Là phương pháp mẫu chất được tiêm trực tiếp vào cột mà không cần thông qua vòi phun nóng. Nhiệt độ ban đầu của cột thấp làm ngưng tụ các chất tan trong cột ở vùng hẹp,sau đó cột bắt đầu làm nóng nhanh chóng. Qúa trình này giảm được tổn thất chất mẫu Qúa trình tách trong sắc ký khí Mẫu chất lỏng hoặc chất khí dễ bay hơi được tiêm thông qua một vách ngăn vào cổng nóng, trong đó nó nhanh chóng bay hơi. Hơi được quét qua cột của ống bằng He, N2, hoặc H2 và tách chất phân tích lưu lượng thông qua một máy dò, các thông số được hiển thị trên máy tính Cột sắc ký Cột nhồi: Vỏ cột: thép không gỉ hoặc thủy tinh Pyrex Chất hấp phụ (Adsorbents): hai loại chất được nhồi vào cột : - Chất hấp phụ. - Chất mang (support) được phủ pha tĩnh. Các chất hấp phụ thường sử dụng: Alumina (Al2O3): Hoạt hóa ở 200°C – 1h: tách khí và các hyrocacbon đến C5, kích thước hạt: 100/120 mesh, kích thước lỗ xốp:1 Å - 100 Å. Silica (SiO2): tách các khí có M nhỏ và các Hydrrocacbon nhẹ - Bề mặt riêng750 m2/g, kích thước lỗ xốp trung bình: 22 Å - Bề mặt riêng 100m2/g kích thước lỗ xốp trung bình: 300 Å. Các chất hấp phụ thường sử dụng: Zeolith: Tách các khí có M nhỏ bằng phương pháp loại trừ (exclusion): Rây phân tử (molecular sieves) - Các zeolith ký hiệu: 5A và 13X: thường được sử dụng để tách H2, O2, N2, CH4, CO, Ar, Ne… Cacbon: - Cacbon hoạt tính: bề mặt riêng  1000 m2.g-1 - Graphit: bề mặt riêng 5 - 100 m2.g-1 Các hợp chất cao phân tử: - Co-polymer của polystyrene và divinylbenzene - Lỗ xốp: macropore và micropore - Bề mặt riêng lớn và độ xốp cao - Tương tác đa dạng với các dung môi và chất tan tiếp xúc với nó Cột mao quản : Phát minh vào những năm 1950 Tốc độ phân tách nhanh với số lượng đĩa cực lớn  300.000 đĩa Đưa vào áp dụng vào cuối những năm 1970 Cấu tạo từ thủy tinh hoặc fused silica ID = 0,25 – 0,5 mm L = 25 – 50 m Bề mặt trong của mao quản được phủ một lớp mỏng pha động 0,25 – 1,5m (WallCoated Open-Tubular - WCOT) Biến tính bề mặt fused silica Độ phân cực (polar) của các gốc Silanol trên bề mặt Phân cực: -CN, -CO và –OH Không phân cực: Hydrrocacbon (dialkyl siloxane) Phân cực lớn: Polyester . so sánh cột nhồi và cột mao quản so sánh cột nhồi và cột mao quản Giai đoạn ngoại quan để tách đồng phân quang học Đồng phân quang học, còn được gọi là enantiomers-là các hợp chất quang hoạt do có sự sắp xếp không gian đối xứng gương của các nguyên tử trong phân tử. Sắc ký với một giai đoạn quang học hoạt động là một trong những cách để tách đồng phân riêng biệt. Pha tĩnh dùng cho cột sắc ký Đặc điểm chung: ít bay hơi,bền với nhiệt trơ về mặt hoá học Pha tĩnh trong phân tích dựa trên độ phân cực Pha tĩnh của cột và các chất phân tích cần có độ phân cực tương tự mới dễ tách Thời gian lưu thực Bảng chỉ số lưu của một số chất tan Ổn nhiệt cột sắc ký Mục đích: dảm bảo tính lặp lại của thời gian lưu Chương trình hoá nhiệt độ sử dụng cho mẫu phức tạp: Tách các cấu tử của mẫu dựa vào sự thay đổi của nhiệt độ sôi Chương trinh đẳng nhệt( Isothermal): mẫu đơn giản Lò ổn nhiệt Chương trình hoá nhiệt độ Ở nhiệt độ không đổi 150 C các hợp chất dễ bay hơi xuất hiện gần nhau.Các hợp chất phức tạp ược gia nhiệt đến 250 C Tăng khả năng tách của cột nhờ ngưng tụ rồi bốc hơi dung môi Máy dò Đối với phân tích định tính,2 thiết bị dò có thể xác định các hợp chất là quang phổ khối lượng và phổ biến đổi tia hồng ngoại Phân tích định lượng dựa trên diện tích của một đỉnh điểm sắc ký: Ax:diện tích dấu hiệu analyte As: vùng theo các tiêu chuẩn nội bộ [X]: nồng độ của analyte [S]: nồng độ tiêu chuẩn F: yếu tố phản ứng Máy dò độ dẫn nhiệt Máy dò độ dẫn nhiệt là thiết bị dò đơn giản và phổ biến nhất, đáp ứng cho tất cả các chất phân tích Độ dẫn nhiệt đánh giá khả năng của một chất vận chuyển từ khu vực nóng đến khu vực lạnh Độ dẫn nhiệt tại 273K và 1atm Máy dò Ion hoá Trong máy dò ion hoá lửa các mẫu chất được đốt cháy trong hỗn hợp của hyđro và không khí.Nguyên tử cacbon tạo gốc CH để tạo ion CHO+ và electron trong ngọn lửa Chất phân tích elute tạo ra một dòng điện khoảng 10…….chuyển đổi thành điện áp,khuyếch đại, lọc bỏ tiếng ồn và cuối cùng chuyển đổi thành tín hiệu Máy dò lực điện tử