Bài thuyết trình sắc ký khí

TRƯỜNG
TRƯỜNG CAO
CAO ĐẲNG
ĐẲNG CÔNG
CÔNG NGHỆ
NGHỆ ĐẠI
ĐẠI HỌC
HỌC ĐÀ
ĐÀ NẴNG
NẴNG

PHÂN TÍCH VÀ KHẢO SÁT MÔI TRƯỜNG
NHÓM 6

ĐỀ TÀI

NGUYỄN ĐÌNH HÙNG
NGUYỄN THỊ LÊ AN
NGUYỄN THỊ LIÊN
NGUYỄN THỊ NHÂN
HỒ THỊ THANH HẰNG
NGUYỄN THỊ NGỌC THUẬN

SẮC KÝ KHÍ

1


NỘI DUNG
I. Định nghĩa sắc ký khí
II. Lịch sử

III. Nguyên lý hoạt động
IV. Nguyên tắc chung
V. Phân loại
VI. Cấu tạo và hoạt động của từng bộ phận
VII.Phương pháp phân tích
VIII.Ưu và nhược điểm của phương pháp sắc ký
IX. Ứng dụng

2


1. Định nghĩa


Sắc kí là kĩ thuật phân tích chất khai thác sự khác biệt trong phân bố giữa pha động và pha tĩnh để
tách các thành phần trong hỗn hợp. Các thành phần của hỗn hợp có thể tương tác với pha tĩnh dựa
trên điện tích, độ tan tương đối và tính hấp phụ.



Sắc ký khí là một phương pháp chia tách trong đó pha động là 1 chất khí (được gọi là khí mang) và
pha tĩnh chứa trong cột là một chất rắn hoặc chất lỏng phủ trên bề mặt chất mang trơ dạng rắn hay
phủ đều lên thành phía trong của cột

3


2. Lịch sử ra đời

1903, Nhà thực vật học người Nga Mikhail Tsvet đã phát minh ra kĩ thuật sắc kí khi ông đang nghiên cứu về chlorophyl.

1931, Vinterstin và Lederer tách carotin thô thành α-carotin và β-carotin.
1938, Izmailov, Shraibr và Stahl phát triển phương pháp sắc kí lớp mỏng.
1941, Martin và Synge phát minh phương pháp sắc ký phân bố tách thành công các alcaloid.
1952, Martin và James lần đầu tiên dùng thiết bị sắc ký khí.
1960, sắc kí lỏng hiệu năng cao ra đời.

4


3. Nguyên lý hoạt động



Khí mang từ nguồn cấp liên tục được đưa vào hệ thống qua ống nhánh của injector.
Mẫu qua bộ phận bơm mẫu đến buồng hóa hơi được khí mang dẫn đến cột tách nằm trong buồng
điều nhiệt, quá trình tách sắc ký xảy ra tại đây.



Các cấu tử rời khỏi cột tách ở các thời điểm khác nhau lần lượt đi vào detector chúng được chuyển
thành tín hiệu điện, tín hiệu này được khuếch đại và chuyển thành tín hiệu số có máy tính xử lý kết
các tín hiệu và chuyển sang bộ phận in kết quả dưới dạng các đỉnh (pic) ứng với các cấu tử

5


6


4. Nguyên tắc chung

 Dựa vào sự khác biệt trong phân bố giữa pha động và pha tĩnh để tách các thành phần trong
hỗn hợp. Các thành phần của hỗn hợp có thể tương tác với pha tĩnh dựa trên điện tích, độ tan
tương đối và tính hấp phụ

7


5. Phân loại
 Tuỳ thuộc bản chất pha tĩnh chia thành hai loại sắc ký khí:

- Sắc ký khí rắn (gas solid chromatography - GSC): Chất phân tích được hấp phụ trực tiếp
trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn.
- Sắc ký khí lỏng (gas liquid chromatography - GLC): Pha tĩnh là 1 chất lỏng không bay hơi.

8


6. Cấu tạo và hoạt động của máy sắc ký


1. Nguồn cung cấp khí mang: Có thể sử dụng bình
chứa khí hoặc các thiết bị sinh khí (thiết bị tách khí N2
từ không khí, thiết bị cung cấp khí H2 từ nước cất,…).

Bình chứa áp suất cao (pressurized tank)
- Dụng cụ điều chỉnh áp suất (pressure regulator)
- Điều khiển lưu lượng dòng khí (Flow controller)

- N2: chi phí thấp, an toàn
- H2: chi phí thấp, nguy cơ cháy nổ

- He: thông thường, đắt

10


2. Lò cột: dùng để điều khiển nhiệt độ cột phân tích
3. Bộ phận tiêm mẫu
+ Bộ phận tiêm mẫu dùng để đưa mẫu vào cột phân
tích theo với thể tích bơm có thể thay đổi.
Khi đưa mẫu vào cột,
có thể sử dụng chế độ chia dòng (split)
và không
chia dòng (splitless).
+ Có 2 cách đưa mẫu vào cột:
- bằng tiêm mẫu thủcông
- tiêm mẫu tự động
(Autosamper – có hoặc không có bộ phận
hóa hơi - headspace).

11


4. Cột phân tích

Có 2 loại cột: cột nhồi và cột mao quản.
- Cột nhồi (packed column): pha tĩnh được nhồi vào
trong cột, cột có đường kính 2-4mm và chiều dài 2-3m.
- Cột mao quản (capillary): pha tĩnh được phủ mặt
trong (bề dày 0.2-0.5µm), cột có đường kính trong 0.1
0.5mm và chiều dài 30-100m.

12




Cột mao quản



Cột nhồi

13


5. Đầu dò
Đầu dò dùng phát hiện tín hiệu để định tính và định
lượng các chất cần phân tích. Có nhiều loại đầu dò khác
nhau tùy theo mục đích phân tích. ngọn lửa (FID-Flame
Ioniation Detetor), đầu dò dẫn nhiệt (TCD-Thermal
Conductivity Detector)….
6. Bộ phận ghi nhận tín hiệu
Bộ phận này ghi tín hiệu do đầu dò phát hiện.Đối với các
hệ thống HPLC hiện đại, phần này được phần mềm
trong hệ thống ghi nhận, lưu các thông số, sắc ký đồ, các
thông số liên quan đến peak như tính đối xứng, hệ số
phân giải,… đồng thời tính toán, xử lý các thông số liên
quan đến kết quả phân tích.
7. In dữ liệu
Sau khi phân tích xong, dữ liệu sẽ được in ra qua máy in

kết nối với máy tính có cài phần mềm điều khiển.

14


Injector

Hệ thống sắc ký đơn giản

Column

Mobile phase

Detector

tM

tR1

tR2

tR3

tR4

Start
15


7. Các cách tiến hành phân tích sắc ký:

Tuỳ thuộc chế độ đưa mẫu vào hệ thống sắc ký cũng như các thao tác tiến hành sắc ký, người ta chia cách tiến hành sắc ký thành ba
loại:

1. Phương pháp tiền lưu

2. Phương pháp rửa giải

3. Phương pháp rửa đẩy

Đây là phương pháp sắc ký đơn giản nhất. VD: cho hai chất A và B liên tục chảy qua cột có nạp sẵn các các chất
Sau khi đưa mẫu vào cột, ta cho chảy qua cột một dung dịch rửa chứa chất có ái lực với cột lớn hơn các cấu tử cần
Đầu
tiên
người
ta cho Vml dung dịch chứa hỗn hợp các cấu tử(ví dụ, hỗn hợp hai cấu tử A và B, trong đó A có ái lực
hấp phụ.
tách.
với cột nhỏ hơn B) chạy qua cột.
Ta xác định được nồng độ các cấu tử trong dung dịch chảy ra khỏi cột và dựng đồ thị theo hệ toạ độ: nồng độ cấu
Các cấu tử sẽ chuyển dần xuống dưới khi ta tiến hành quá trình rửa cột và tuần tự thoát ra khỏi cột. Cấu tử thoát
Sau
đó
cho
dung
rửanày
chảy
qua cột.
tửký
A đồ.
có ái lực với cột nhỏ hơn B nên chuyển động xuống phía dưới nhanh

tử- thể tích dung dịch chảy qua
cột.dịch
Đồ thị
thường
gọiCấu
là sắc
ra khỏi cột đầu tiên là cấu tử tương tác yếu nhất, sau đó dần dần đến các cấu tử có ái lực với cột mạnh dần.
hơn B.
Trong phương pháp tiền lưu, ta chỉ thu được dung dịch thoát có cấu tử A tinh khiết ở lúc đầu, sau đó là hỗn hợp
Tuy nhiên, phương pháp rửa đẩy là rất khó phân biệt các phần riêng của các cấu tử trong dung dịch thoát vì ở đây
Saunày
mộtkhông
thời gian
cho chảy
tửkhỏi
táchnhau
ra thành
vùng.
Các dùng
vùng vào
này mục
sẽ tuần tự thoát ra khỏi
A+B. Phương pháp
cho phép
táchdung
hoàndịch
toànrửa,
các các
cấu cấu
tử ra

nên từng
thực tế
ít được
giữa các phần dung dịch thoát chứa các cấu tử không tách nhau bằng các thể tích dung dịch rửa.
mỗi vùng lại được cách nhau bằng một phần dung môi.
đích phân tích cáccột,
chất

16


8. Ưu nhược điểm của sắc ký khí


Ưu điểm:
- Có thể phân tích đồng thời nhiều hợp chất
- Không cần làm bay hơi mẫu
- Độ phân giải cao nhờ quá trình tách trên cột
- Độ nhạy cao nhờ đầu dò
- Thể tích mẫu phân tích nhỏ (1-100µL)



Nhược điểm:

Phương pháp này ít chọn lọc do không loại trừ hết được ảnh hưởng của nền mẫu

17

9. Ứng dụng







Áp dụng đối với các mẫu bốc hơi và ổn định nhiệt đến vài trăm °C
Có khả năng phát hiện và phân tích rất nhiều chất và hỗn hợp
Được ứng dụng rộng rãi để tách và xác định các cấu tử trong các mẫu từ nhiều chủng loại khác nhau
Thiết bị đơn giản và rẻ
Nhanh chóng
Dễ dàng kết nối với phổ khối

18


The end.