sắc ký khí và một số ứng dụng

(C) HKD 2013 2
PHѬѪNG PHÁP SҲC KÝ KHÍ
VÀ MӜT SӔ ӬNG DӨNG
VT 03/2013
3
PHÂN RIÊNG
HӚN HӦP LӒNG-LӒNG TAN LҮN
(C) HKD 2013
4
SҲC KÝ
Dung môi
Cӝt tách
t
0
(C) HKD 2013
5
SҲC KÝ
(C) HKD 2013
6
SҲC KÝ
(C) HKD 2013
7
Pha tƭnh
Hѭӟng chҧy cӫa pha ÿӝng
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
(C) HKD 2013
8
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
Tѭѫng tác mҥnh
Tѭѫng tác yӃu
(C) HKD 2013

9
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
Pha ÿӝng
Pha tƭnh
C
m
C
s
A (pha tƭnh)
A (pha ÿӝng)
m
s
C
C
K
(C) HKD 2013
10
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
t
R
: thӡi gian lѭu = t
0
t
M
: thӡi gian lѭu cӫa chҩt không bӏ giӳ bӣi pha tƭnh
(C) HKD 2013
11
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
HӋ sӕ dung lѭӧng
m

s
M
MR
V
V
K
t
tt
k


)1(
MR
tkt 
(C) HKD 2013
12
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
HӋ sӕ tách:
A
B
A
B
K
K
k
k
a
(C) HKD 2013
13
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ

 Mӭc ÿӝ khuӃch tán
: ÿӝ
lӋch chuҭn ı
L
H
2
V

 ChiӅu cao ÿƭa:
(C) HKD 2013
14
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
 ChiӅu cao ÿƭa
2
16
¸
¹
·
¨
©
§

W
t
N
R
 Sӕ ÿƭa:
N
L
H

(C) HKD 2013
15
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
 Ĉӝ phân giҧi
)(
2
1
)()(
AB
ARBR
s
WW
tt
R



¸
¹
·
¨
©
§

¸
¹
·
¨
©
§



k
kN
R
s
1
1
4
D
D
) Tăng ÿӝ phân giҧi:
(lý tѭӣng 1.5  R
s
 2)
9 Tăng N
9 Tăng Į
9 2 < k < 5 (1 < k < 20 cho
hӛn hӧp phӭc tҥp)
(C) HKD 2013
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
Cu
u
B
AH 
PHѬѪNG TRÌNH VAN DEEMTER
(C) HKD 2013
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
Cu
u

B
AH 
PHѬѪNG TRÌNH VAN DEEMTER
# hҥt nhӗi có kích thѭӟc càng nhӓ thì A càng nhӓ.
 A: khuӃch tán eddy
# cӝt ÿѭӧc nhӗi càng tӕt thì A càng nhӓ.
(C) HKD 2013
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
Cu
u
B
AH 
PHѬѪNG TRÌNH VAN DEEMTER
 B: khuӃch tán theo chiӅu dӑc trong pha ÿӝng
(C) HKD 2013
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
Cu
u
B
AH 
PHѬѪNG TRÌNH VAN DEEMTER
 B: khuӃch tán theo chiӅu dӑc trong pha ÿӝng
# Tăng khi nhiӋt ÿӝ tăng.
# Giҧm khi ÿӝ nhӟt pha ÿӝng tăng.
# ChӍ trӣ nên quan trӑng ӣ lѭu lѭӧng pha ÿӝng rҩt nhӓ.
ĺ tăng tӕc ÿӝ dòng pha ÿӝng làm giҧm khuӃch tán theo chiӅu dӑc.
(C) HKD 2013
NGUYÊN LÝ CӪA SҲC KÝ
Cu
u

B
AH 
PHѬѪNG TRÌNH VAN DEEMTER
 C: trӣ kháng truyӅn khӕi giӳa pha ÿӝng và pha tƭnh
# Quá trình khuyӃch tán vұt chҩt giӳa hai pha cҫn thӡi gian ÿӇ ÿҥt
cân bҵng.
# NӃu tӕc ÿӝ dòng pha ÿӝng nhanh hѫn tӕc ÿӝ cân bҵng, quá trình
hҩp phө và giҧi hҩp phө trên pha ÿӝng không kӏp hoàn thành ĺ
tăng ÿӝ rӝng mNJi sҳc ký.
ĺ Giҧm tӕc ÿӝ pha ÿӝng.
(C) HKD 2013
OVEN
COLUMN
AIR
H2
N2(He)
INJECTOR DETECTOR
COMPUTER
PRINTER
AUTOSAMPLER
SPLIT
SEPTUM PURGE
MAKE UP
Moisture filter
Hydrocarbon filter
Oxygen filter
(C) HKD 2013 21
BҮY LӐC
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU

On-column
Split/splitless
PTV
(C) HKD 2013
syring
colum
(C) HKD 2013 24
Carrier gas
Split
Septum Purge
syring
column
heater
septum
(C) HKD 2013 25
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
)
Mҩt 1 phút ÿӇ toàn bӝ mүu sau khi hóa
hѫi (1 mL) vào cӝt .

ChiӅu rӝng mNJi sҳc ký cӫa mӛi cҩu tӱ sӁ
rӝng ra thêm 1 phút hoһc nhiӅu hѫn

giҧm khҧ năng tách.
0.25mmID, 30m, d
f
=0.25um
1 mL/min
1 mL/min
1 mL/min

Khí mang
Không thӵc hiӋn bѫm mүu chia dòng (split)
)
Vұn tӕc khí mang qua cӝt
tӕi ѭu cho sӵ phân tách
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
0.25mmID, 30m, d
f
=0.25um
50 mL/min
50 mL/min
50 mL/min
Khí mang
Không thӵc hiӋn bѫm mүu chia dòng (split)
)
Muӕn thu hҽp mNJi sҳc ký
thì phҧi chuyӇn nhanh
lѭӧng mүu vào cӝt

tăng
lѭu lѭӧng khí mang
)
MNJi sҳc ký sӁ thu hҽp lҥi nhѭng vұn tӕc khí
qua cӝt không còn tӕi ѭu cho sӵ phân tách

khҧ năng tách giҧm.
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Bѫm mүu chia dòng (split)

0.25mm ID, 30m, d
f
=0.25um
1 mL/min
50mL/min
50 mL/min
Khí mang
P
100kPa (Constant Pressure
᜗
49mL/min
Split
Split resistance
(variable)
) Kém phù hӧp cho phân tích vӃt và vi lѭӧng.
) Column flow rate
⃷
split flow rate
ℊ
30mL/min
) Sӱ dөng septum

septum purge.
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Bѫm mүu không chia dòng (splitless)
)
NhiӋt ÿӝ cӫa lò cӝt thҩp hѫn nhiӋt ÿӝ sôi cӫa dung môi, dung môi sӁ ngѭng tө ӣ ÿҫu
cӝt


làm thu hҽp mNJi sҳc ký
0.25mm ID, 30m, d
f
=0.25 ȝm
50
mL/min
50 mL/min
50 mL/min
᜾
100kPa
᜖
Constant Pressure
᜗
49mL/min
Split
Split resistance
(variable)
Nhӓ hѫn nhiӋt ÿӝ sôi cӫa
dung môi ~20
o
C
Ngay trѭӟc khi tiêm mүu
0mL/min
Closes Split Vent
1 mL/min
Dung môi ngѭng tө
Injector
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Bѫm mүu không chia dòng (splitless)

)
Thӡi gian tӯ lúc tiêm mүu ÿӃn thӡi gian mӣ van split: thӡi gian lҩy mүu (sampling
time, splitless time).
)
Mүu không và cӝt ÿѭӧc thҧi ra ngoài.
)
Lѭӧng mүu vào cӝt = [lѭu lѭӧng khí qua cӝt x thӡi gian] và không phө thuӝc vào tӹ
lӋ chia (split ratio)
0.25mm ID, 30m, d
f
=0.25um
Tiêm mүu và mӣ van
split sau mӝt thӡi gian
xác ÿӏnh
1 mL/min
Tҥi thӡi ÿiӇm tiêm
1 mL/min
50 mL/min
P
100kPa (Constant ressure
᜗
0mL/min
Split
Split resistance
(variable)
Opens Split Vent
50mL/min
1 mL/min
49mL/min
Giӳ nhiӋt ÿӝ nhѭ ban ÿҫu

1-2 phút sau tiêm mүu
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Bѫm mүu không chia dòng (splitless)
)
Trong phѭѫng pháp Splitless, không thӇ thiӃu ÿѭӧc chѭѫng trình nhiӋt ÿӝ (khác vӟi
phѭѫng pháp tiêm mүu trӵc tiӃp).
0.25mm ID, 30m, d
f
=0.25um
Nâng nhiӋt ÿӝ cӝt ÿӇ
hóa hѫi mүu giӳ lҥi ӣ
ÿҫu cӝt
1 mL/min
50 mL/min
1 mL/min
P
100kPa (Constant ressure
᜗
49 mL/min
Split
Split resistance
(variable)
Opens Split Vent
50mL/min
Nâng nhiӋt ÿӝ cӝt theo chѭѫng
trình nhiӋt ÿӝ
1-2 phút sau tiêm mүu
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU

Bѫm mүu không chia dòng (splitless)
Sample : n-C
11
, C
13
, C
15
, C
17
, C
18
in n-Hexane (b.p. 69
o
C)
Column : Rtx-1 0.25mmi.d. x 30m df=0.25um
Splitless injection (Sampling time = 1min)
n-C
11
n-C
13
n-C
15
n-C
17
n-C
18
AREA = 2500000
HIGHT = 1500000
n-C
11

n-C
13
n-C
15
n-C
17
n-C
18
AREA = 2500000
HIGHT = 750000
NhiӋt ÿӝ ban ÿҭu 40
o
C
NhiӋt ÿӝ ban ÿҫu 70
o
C
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Bѫm mүu không chia dòng (splitless)
៌ ៑៌ ៍៌៌ ៍៑៌ ៎៌៌
Sampling time (sec)
DiӋn tích
Column flow rate = 2mL/min
Thӡi gian lҩy mүu và lѭӧng mүu vào cӝt
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Bѫm mүu không chia dòng (splitless)
Vai trò cӫa valve split
n-C
11

n-C
13
n-C
15
n-C
17
n-C
18
n-C
11
n-C
13
n-C
15
n-C
17
n-C
18
Mӣ split sau 1 phút
Ĉóng split
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Bѫm mүu không chia dòng (splitless)
) Thích hӧp phân tích vi lѭӧng (< 10 ppm).
) Cҫn thiӃt có septum purge.
) Phҧi sӱ dөng glass-insert phù hӧp.
) Không thӇ thiӃu chѭѫng trình nhiӋt ÿӝ cho lò cӝt.
) Không thích hӧp cho phân tích mүu khí, mүu dung môi vӟi nhiӋt ÿӝ sôi
thҩp và các cҩu tӱ có thӡi gian lѭu gҫn vӟi thӡi gian lѭu cӫa dung môi.
) Khó dùng cho các ӭng dөng phân tích các chҩt rӱa giҧi trѭӟc dung môi.

(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Split Splitless
Direct vaporizing for
wide bore capillary column
Direct vaporizing for
packed column
column
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
MeOH
EtOH
i-PrOH
t-BuOH
n-PrOH
s-BuOH
i-BuOH
n-BuOH
SE-30 20% on ChromosorbW
(AW.DMCS) 3mm ID, 2.1m Glass Packed
COL. Temp.=40
o
C, He: 40mL/min
Cӝt nhӗi
MeOH
EtOH
i-PrOH
n-PrOH
s-BuOH
i-BuOH

n-BuOH
Rtx-1 0.53mm ID, 30m, d
f
=5.0 ȝm COL.
Temp.=40
o
C, He: 10mL/min
Direct Injection(WBC attachment)
Cӝt mao quҧn Wide-bore
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Split Injection
He 2.3mL/min (20cm/sec)
Split ratio = 1:20
COL.Temp.= 70
o
C
Rtx-1 0.53mm ID, 30m, d
f
=5.0 ȝm
Sample: Alcohol Mix in MeOH
Wide-bore Direct
Injection
(with Septum-
Purge)
He 7mL/min
Purge = 3mL/min
COL.Temp. = 40
o
C

Direct Injection
He 10mL/min COL.
Temp. = 40
o
C
EtOH
i-PrOH
t-BuOH
n-PrOH
s-BuOH
i-BuOH
n-BuOH
EtOH
i-PrOH
t-BuOH
n-PrOH
s-BuOH
i-BuOH
n-BuOH
EtOH
i-PrOH
t-BuOH
n-PrOH
s-BuOH
i-BuOH
n-BuOH
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
1
2

3
ȝL
0
Vì kim tiêm mүu bӏ nung nóng, các
cҩu tӱ có nhiӋt ÿӝ sôi thҩp hóa hѫi
nhanh hѫn và ÿi vào cӝt

thành
phҫn mүu tiêm bӏ thay ÿәi
1
2
3
ȝL
0
Injector
(nhiӋt ÿӝ cao)
Vӯa ngay sau lúc tiêm mүu
Sӵ phân biӋt
Sӵ phân biӋt
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Sӵ phân biӋt vӟi mүu chӭa hydrocacbon
0
50
100
150
12 16 20 24 28 32 36 40 44
Sӕ nguyên tӱ C
Splitless
Tӹ lӋ diӋn tích

(n-C
12
=100)
(C) HKD 2013
CÁC PHѬѪNG PHÁP TIÊM MҮU
(C) HKD 2013
CÁC PHѬѪNG PHÁP TIÊM MҮU
(C) HKD 2013
TIÊM MҮU
(C) HKD 2013
injector
GC
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
PTV
Carrier gas
Split
Septum Purge
column
(C) HKD 2013
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
) Thích hӧp cho các chҩt không bӅn nhiӋt.
) Hҥn chӃ hiӋn tѭӧng phân biӋt.
) Mүu ÿѭӧc tiêm trӵc tiӃp vào cӝt: dùng kim tiêm ÿһc biӋt và cӝt 0.53 mm
thay cho glass-insert.
) NhiӋt ÿӝ buӗng tiêm ban ÿҫu ÿѭӧc cài ÿһt thҩp hѫn nhiӋt ÿӝ sôi cӫa
dung môi.
) Tăng nhanh nhiӋt ÿӝ buӗng tiêm mүu sau khi tiêm và giӳ ӣ nhiӋt ÿӝ cao
cho ÿӃn khi kӃt thúc quá trình phân tích.
) Khi dùng cӝt có ÿѭӡng kính nhӓ hѫn, tiӅn cӝt (không có pha tƭnh) 0.53
mm.

Cold on-column
(C) HKD 2013
45
BӜ PHҰN TIÊM MҮU
Cold on-column
Column : Rtx-5 0.53mm ID, 30m, d
f
=1.5 ȝm
Column Temp. : 60
o
C(1min)
᜛
200
o
C at 15
o
C/min
Carrier Gas : He 23 mL/min
Detector : FTD
Sample : DEP 0.1 ppm, n-Hexane, 1 ȝL Injection
Wide-bore Direct Injection
(Hot Injection)
WBI Temperature
250
o
C
Cold On-Column Injection
(Cold Injection)
OCI Initial Temperature 60
o

C
On-Column Injection
OCI Initial Temperature 150
o
C
DDVP
DEP
DEP
DDVP
(C) HKD 2013
CӜT TÁCH
(C) HKD 2013
Conventional packed column
Wall-coated open-tubular column(WCOT)
Packed capillary column
Support-coated open-tubular column (SCOT)
Porous-layer open-tubular column (PLOT)
Polyimide(aluminum)
Fused silica(silicon dioxide
Stationary phase layer
d
f
ID
L
0.1-0.53mm
2-4 mm
(C) HKD 2013 48
d
f
: film thickness

ID: inert diameter
L : column length
ID: 0.3-0.5 mm
Porous layer ~ 30
P
m
Surface area: 250 – 1000 m
2
/g
Particle size: 1 – 10 ȝm
Pore size: 5 – 20 Å
Porous-layer open-tubular column (PLOT)
)
Mol sieve 5Å, Carboxen O
2
, N
2
, H
2
, CO, CH
4
)
Porapack Q (divinylbenzene polymer)  CO
2
,
C1 – C4 hydrocarbon
) Al
2
O
3

/KCl(Na
2
SO
4
)

effective in the unsaturated hydrocarbons after the
saturated hydrocarbons
0.1-0.53mm
ID d
f
Narrow bores 30-100
P
m 0.01
P
m
Standard bores 200-300
P
m 0.1-5
P
m
Wide bores 400-500
P
m 1-10
P
m
(C) HKD 2013 49
CӜT TÁCH
Côt nhӗi
Cӝt mao quҧn

) ID: 2-4mm
) L: 0.5-5m (thông thѭӡng L = 2m )
) Vұt liӋu nhӗi: 0.5-25% pha tƭnh trên hҥt
mang
) Cӝt làm bҵng kim loҥi hoһc thӫy tinh
) Ĉa dҥng nhѭng ít ÿƭa lý thuyӃt
) ID: 0.1, 0.25, 0.32, 0.53mm
) L: 5-100m (thông thѭӡng L = 30m
) Cӝt làm bҵng thӫy tinh
) Sӕ ÿƭa lý thuyӃt cao nhѭng kém ÿa dҥng
hѫn cӝt nhӗi
Cӝt mao quҧn và Cӝt nhӗi
(C) HKD 2013
CӜT TÁCH
Cӝt mao quҧn và Cӝt nhӗi
0.1 mm ID, d
f
=0.1 ȝm, k=3.5
0.25 mm ID, d
f
=0.25 ȝm, k=4.3
0.32 mm ID, d
f
=0.5 ȝm, k=5.2
0.53 mm ID, d
f
=1.0 ȝm, k=5.9
Cӝt nhӗi ID = 3 mm
Sӕ ÿƭa lý thuyӃt
1000

2000
3000
4000
5000
6000
010203040
Vұn tӕc khí mang He (cm/sec)
(C) HKD 2013