Sơ đồ kỹ thuật sắc ký khí

Kỹ thuật sắc ký là gì – Kỹ thuật sắc ký khí

Kỹ thuật sắc ký là gì?

Sắc ký là kỹ thuật tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp dựa trên ái lực khác nhau của mỗi cấu tử đối pha tĩnh và pha động.

Một số khái niệm về kỹ thuật sắc ký

    • Pha tĩnh: có tác dụng giữ cấu tử cần tách (lớp chất cố định)
    • Pha động: có tác dụng kéo cấu tử cần tách ra khỏi cột (chất lỏng hoặc khí)
    • Hợp chất có ái lực nhiều với pha động thì có xu hướng ra khỏi cột trước.
    • Hợp chất có ái lực nhiều với pha tĩnh thì bị giữ lại lâu hơn trong cột và ra sau.

                                        Mô phỏng pha động – pha tĩnh

    • Sắc ký lỏng LC: pha động là chất lỏng và pha tĩnh là chất rắn, lỏng
    • Sắc ký khí GC: pha động là chất khí và pha tĩnh là chất rắn, lỏng
    • Sắc đồ: kết quả của quá trình tách sắc ký. Mỗi peak của sắc đồ ứng với 1 hoặc 1 nhóm cấu tử của hỗn hợp cần tách.
    • Thời gian lưu tR: Thời gian từ khi tiêm mẫu đến khi ghi nhận được cực đại của mũi sắc ký.
    • Thời gian lưu chết tM: Thời gian 1 chất hoàn toàn không tương tác với pha tĩnh hay cũng là thời gian di chuyển của pha động từ đầu cột đến cuối cột.

Ứng dụng của kỹ thuật sắc ký?

  • Phân tích định tính: Cấu tử được tính theo giá trị tR. So sánh tR của mẫu và tR của cấu tử chuẩn trong cùng điều kiện đo trên máy.
  • Phân tích định lượng: bằng cách so sánh với dung dịch chuẩn:
    • Chiều cao h của mũi (hẹp và đối xứng)
    • Diện tích mũi S
    • Phân tích dựa vào chiều cao peak
    • Phân tích dựa vào diện tích peak
    • Xây dựng đường chuẩn (calibration with standards)
    • Phương pháp chuẩn nội (internal-standard)

Kỹ thuật sắc ký khí (GC)

Sắc ký khí (GC) là phương pháp sắc ký được sử dụng phổ biến trong hóa phân tích. Kỹ thuật này để tách và phân tích các hợp chất bay hơi mà không làm phân hủy thay đổi mẫu.

Ứng dụng

Ứng dụng chủ yếu của sắc ký khí bao gồm kiểm tra độ tinh sạch của một chất cụ thể. Hay tách các chất khác nhau ra khỏi một hỗn hợp (khối lượng của các chất này cũng có thể được xác đinh một cách tương đối). Trong một số trường hợp, kỹ thuật sắc ký khí có thể dùng để xác định một hợp chất nào đó. Trong sắc ký điều chế, phương pháp ký khí được sử dụng để tinh chế các hợp chất từ một hỗn hợp.

Nguyên tắc

Trong sắc ký khí, pha động (hay là pha chuyển động) là một khí mang. Khí mang thường là một khí trơ như Heli, hoặc một khí không hoạt động như Nitơ. Pha tĩnh là một vi lớp chất lỏng hoặc polyme được phủ trên một lớp rắn đặt trong một ống thủy tinh hoặc kim loại được gọi là cột (tương tự cột tách phân đoạn được sử dụng trong chưng cất). Thiết bị được dùng để tiến hành sắc ký khí được gọi là máy sắc ký khí (hoặc là máy tách khí hoặc máy ghi khí).

Các hợp chất ở dạng khí cần phân tích sẽ tương tác với thành cột – được phủ bởi pha tĩnh, dẫn đến từng hợp chất được tách ra tại những thời điểm khác nhau – gọi là thời gian lưu của hợp chất. Khi các chất hóa học đi ra ở cuối cột, sẽ được phát hiện và xác định bằng điện tử. Ngoài ra, một số thông số khác có thể được sử dụng để thay đổi thứ tự hoặc khoảng thời gian lưu: tốc độ dòng khí mang, chiều dài cột và nhiệt độ. Phân tích bằng sắc ký khí dựa trên việc so sánh thời gian lưu này.

Điểm khác nhau giữa sắc ký khí và các phương pháp dùng sắc ký khác (sắc ký cột, HPLC, TLC)

– Quá trình tách các hợp chất trong một hỗn hợp được tiến hành giữa một pha lỏng tĩnh và một pha khí động. Trong khí đó ở sắc ký cột pha tĩnh ở dạng rắn và pha động ở dạng lỏng.

– Cột mà pha khí đi qua được đặt trong lò cột có thể điều chỉnh được nhiệt độ khí. Trong khi đó ở sắc ký cột (điển hình) không có sự điều chỉnh nhiệt độ đó.

– Nồng độ của một hợp chất ở pha khí chỉ phụ thuộc vào áp suất bay hơi của khí.

So sánh kỹ thuật sắc ký khí với chưng cất phân đoạn

Giống nhau: cả hai quá trình này đều tách các hợp chất từ một hỗn hợp. Chủ yếu dựa vào sự khác biệt của điểm sôi (hoặc áp suất bay hơi).

Khác nhau: chưng cất phân đoạn thường được dùng để tách các hợp chất từ một hỗn hợp ở qui mô lớn. Còn sắc ký khí được sử dụng ở qui mô nhỏ hơn nhiều (tức là mức độ vi lượng).

Sắc ký khí đôi khi còn được hiểu là sắc ký pha hơi (VPC). Hoặc sắc ký phân đoạn khí – lỏng (GLPC).

Các thành phần của máy sắc ký khí

Đầu bơm mẫu (Bộ tiêm mẫu)

  • Bộ tiêm mẫu là bộ phận đưa mẫu vào dòng khí mang liên tục. Bộ tiêm mẫu là một bộ phận gắn liền với đầu cột.
  • Đầu dò

Các loại đầu dò thông dụng

Các loại đầu dò thông dụng bao gồm đầu dò ion hóa ngọn lửa (FID) và đầu dò dẫn nhiệt (TCD). Cả 2 loại đầu dò này đều nhạy với hầu hết chất phân tích với các nồng độ khác nhau.

  • Đầu dò dẫn nhiệt (TCD): Loại đầu dò thông dụng nhất hiện nay. Dựa trên độ dẫn nhiệt của vật chất khi đi quanh một sợi dây Vonfram-rhenium có dòng điện chạy qua. Khi các phân tử chất cần phân tích tách ra khỏi cột và hòa trộn với khí mang, độ dẫn nhiệt sẽ giảm đi, nhiệt độ và điện trở của dây Vonfram-Rhenium tăng lên làm xuất hiện thay đổi điện áp và tạo ra tín hiệu để đầu dò phát hiện được.
  • Đầu dò ion hóa ngọn lửa (FID): Chỉ dùng phát hiện các hợp chất hữu cơ hay các hợp chất chứa hydro carbon do carbon có khả năng hình thành các ion dương và điện tử trong quá trình nhiệt phân. Từ đó tạo ra dòng điện giữa các điện cực. Hiện tượng tăng dòng điện được chuyển đổi và hiển thị dưới dạng các peak trên sắc ký đồ.

Một số loại dầu dò khác

  • Đầu dò đốt xúc tác (CCD): Dùng để xác định các hydrocarbon cháy được và hydro.
  • Đầu dò phóng ion (DID): Sử dụng thiết bị phóng điện điện áp cao để tạo ra ion.
  • Đầu dò độ dẫn điện phân khô (DELCD): Sử dụng một pha khí và nhiệt độ cao. Dùng để xác định các hợp chất clo.
  • Đầu dò bẫy điện tử (ECD): Sử dụng nguồn phóng xạ beta để đo khả năng bẫy điện tử.
  • Đầu dò quang kế ngọn lửa (FPD): Sử dụng một ống nhân quang để phát hiện các vạch quang phổ của các hợp chất khi chúng bị đốt trong ngọn lửa. Dùng phân tích các hợp chất chứa photpho, lưu huỳnh, các Halogen, một số kim loại.
  • Đầu dò phát xạ nguyên tử (AED): Mẫu sau khi ra khỏi cột sẽ được đưa vào một buồng được hoạt hóa bằng siêu âm tạo ra một trường plasma phân hủy các nguyên tố sẽ tạo ra một phổ phát xạ nguyên tử.
  • Đầu dò Nitơ – Phospho (NPD): Là một dạng đầu dò nhiệt điện tử. Trong đó Nitơ và Phospho làm thay đổi chức năng làm việc trên một lớp được bao bằng cuộn sinh nhiệt. Đặc biệt làm phát sinh ra dòng điện đo đạc được.
  • Đầu dò khối phổ (MS), hay còn gọi là GC-MS: Có độ nhạy và hiệu quả cao kể cả đối với lượng mẫu nhỏ.
  • Đầu dò quang hóa ion (PID)/Đầu dò ion hóa phóng xung (PDD)Đầu dò ion hóa nhiệt (TID)/Đầu dò cực tím chân không (VUV)/Đầu dò hồng ngoại (IRD)/Đầu dò ion hóa Heli (HID)/Đầu dò độ dẫn điện phân (ELCD)

Sắc ký lỏng LC và sắc ký khối phổ LCMS?

Hình 1: Sắc ký đồ (Chromatogram) và Phổ khối lượng (Mass spectrum)

                                   Sắc ký đồ (Chromatogram) và Phổ khối lượng (Mass spectrum)

Hiện nay sắc ký khối phổ ghép cặp khối phổ LCMS được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Lĩnh vực ứng dụng LCMS như: dược phẩm, môi trường, thực phẩm, vật liệu công nghiệp …

Sắc ký lỏng cao áp LC

LC cho phép tách các thành phần khác nhau trong cùng một mẫu. Nguyên tắc dựa vào sự khác biệt về tính ái lực (lực lưu giữ chất) đối với pha tĩnh của cột và với pha động. Và tùy thuộc vào tính chất của từng thành phần mà phát hiện chúng bởi đầu dò UV, huỳnh quang, độ dẫn điện, vv. Bằng cách sử dụng những đầu dò này, việc tiến hành phân tích định tính các hợp chất chủ yếu dựa trên thời gian lưu. Còn phân tích định lượng thì dựa vào chiều cao và diện tích peak.

Phương pháp sắc ký có thể cho phép phân tách xuất sắc các chất. Tuy nhiên, việc định danh và định lượng một cách đáng tin cậy sẽ gặp khó khăn trong trường hợp có nhiều thành phần rửa giải cùng lúc từ cột sắc ký. Cũng như khi phải tiến hành phân tích đồng thời tất cả chúng.

Đầu dò khối phổ MS

 Là phương pháp phát hiện có độ nhạy cao. Đầu tiên các loại chất phân tích được ion hóa bằng nhiều kĩ thuật khác nhau. Sau đó trong chân không các ion phát sinh này được phân loại. Sự phân loại dựa trên cơ sở tỉ lệ khối lượng trên điện tích của mỗi ion (tỉ lệ m/z). Và sau cùng tiến hành đo cường độ của chúng.

Phổ khối lượng thu được cho thấy một mức độ xuất hiện các ion sao cho mỗi ion đi kèm với một số khối. Bằng cách này MS đã có công hỗ trợ rất lớn trong việc phân tích định lượng. Số khối, thu được trực tiếp từ khối phổ, là một thông tin đặc trưng cho (từng) phân tử. Tuy nhiên, đó là khi các thành phần trong mẫu được phân tích độc lập với nhau. Nếu nhiều chất phân tích đồng thời được tiêm vào thì việc giải phổ trở nên cực kì khó khăn.

Hệ sắc ký khối phổ LCMS

Hệ sắc ký khối phổ LCMS: Là một hệ thống thiết bị kết hợp giữa khả năng phân tách chất xuất sắc của LC và khả năng định lượng xuất sắc của MS. Một phổ khối thu được bằng cách sử dụng chế độ quét (scan analysis) sẽ cho biết trọng lượng phân tử và thông tin về cấu trúc. Còn thời gian lưu được cung cấp bởi các đầu dò LC nhằm thực hiện phân tích định tính. Ngoài ra, ở chế độ quét ion chọn lọc SIM (Selected Ion Monitoring), việc tiến hành phát hiện căn cứ vào số khối – một thông số cung cấp độ chọn lọc cao.

Ngay cả trong trường hợp sự phân tách bằng sắc ký lỏng không đáp ứng đủ, có thể tiến hành phân tích định lượng nhằm tránh ảnh hưởng của tạp chất. Khối phổ MS tổng hợp giữa khả năng phân tích đa dạng các chất cùng với tính chọn lọc. Do đó nó được dùng như một đầu dò hữu hiệu trong sắc ký lỏng.

Nơi cung cấp khí đặc biệt dùng cho kỹ thuật sắc ký khí

Vietxuangas chuyên cung cấp các sản phẩm khí đặc biệt, Khí heli, khí Argon khí trơ dùng cho chạy máy sắc ký và các loại khí công nghiệp khác như: Khí MetanKhí SF6…Quý khách có nhu cầu về khí công nghiệp vui lòng liên hệ:

Tư vấn kỹ thuật và bán hàng: 0913 532 568

Vietxuangas cung cấp những sản phẩm khí công nghiệp chất lượng. Luôn đảm bảo về mặt an toàn. Vietxuangas mang đến cho khách hàng sự yên tâm khi sử dụng các sản phẩm và dịch vụ ngành khí. Vietxuangas cam kết cung cấp sản phẩm chất lượng nhất, đa dạng nhất. Giá thành hợp lý nhất, dịch vụ chuyên nghiệp nhất.

Hân hạnh được phục vụ!

icons8-exercise-96 challenges-icon chat-active-icon