Tìm hiểu về sắc ký khí (GC) sử dụng đầu dò cộng kết điện tử (ECD)

1

TÌM HIỂU VỀ SẮC KÝ KHÍ
SỬ DỤNG ĐẦU DÒ

(GC)

CỘNG KẾT ĐIỆN TỬ (ECD)
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NGUYỄN THỊ DIỆP CHI

NHÓM 3


2


NỘI DUNG BÁO CÁO





PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

TỔNG QUAN VỀ SẮC KÝ KHÍ


Giới thiệu về sắc ký khí



Các bước thực hiện phân tích bằng
máy Sắc ký khí



Giới thiệu về Detector

ECD TRONG SẮC KÝ KHÍ


Cấu tạo



Nguyên lý hoạt động



Phạm vi ứng dụng



Ưu điểm và Nhược điểm

TÀI LIỆU THAM KHẢO


3

TỔNG QUAN
VỀ

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

SẮC KÝ KHÍ


4

GIỚI THIỆU VỀ SẮC

KÝ KHÍ

 Phương pháp phân tích các chất dựa vào sự phân bố khác
nhau giữa pha động và pha tĩnh.
 Pha động là một khí trơ như He, N2, Ar, H2(khí mang)
 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 cột

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI


5

GIỚI THIỆU VỀ SẮC

KÝ KHÍ



Ứng dụng: kiểm tra độ tinh khiết hoặc tách các thành phần khác nhau của một
hỗn hợp mẫu.



Điều kiện: bền nhiệt và dễ bay hơi.



Đối với loại hợp chất không bền nhiệt, kém bay hơi hoặc hợp chất ion, cần
phải biến đổi các hợp chất trên thành các dẫn xuất có tính bay hơi mới có thể
phân tích bằng sắc ký khí.

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI


CÁC

BỘ PHẬN CHÍNH
CỦA

MÁY SẮC KÝ KHÍ
1.

Hệ thống cung cấp khí
mang

2.

Hệ thống tiêm mẫu

3.

Cột sắc ký khí

4.

Bộ phận phát hiện tín
hiệu (đầu dò)

5.

Máy ghi nhận

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

6


7

CÁC BƯỚC THỰC HIỆN

PHÂN TÍCH
BẰNG

MÁY SẮC KÝ KHÍ

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI


8

GIỚI THIỆU DETECTOR




Nhiệm vụ: theo dõi khí mang lúc nó đi ra
khỏi cột và ghi nhận tín hiệu khi có sự thay
đổi trong thành phần hóa học của khí mang.

FID

Các loại detector thông dụng:
•

Đầu dò ion hóa ngọn lửa (FID)

•

Đầu dò cộng kết điện tử (ECD)

•

Đầu dò dẫn nhiệt (TCD)

•

Đầu dò nitrogen – phosphor (NPD)

•

Đầu dò quang ion hóa (PID)

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

ECD

FPD


So sánh độ nhạy và khoảng hoạt động giữa
các loại detector

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

9


10

ECD
TRONG SẮC KÝ KHÍ

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

Điện cực thu
nhận electron

11

CẤU TẠO
ECD
Lá 63Ni

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

Điện cực khối
trụ rỗng


12

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG


ECD sử dụng hoạt độ phóng xạ β- (do nguồn Ni63
hoặc 3H phát ra) phóng ra để ion hóa các khí
mang và phát sinh ra dòng điện ở giữa cặp điện
cực.



Khi những phân tử có chứa nhóm electron mang
điện tích như: halogen, photpho và nhóm nitro đi

qua detector, nó bắt một vài electron dẫn đến thay
đổi số đo của dòng điện giữa các điện cực.

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI


13

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI


14

•Tại

buồng ion diễn ra 3 quá trình:

1.

Quá trình ion hóa

2.

Quá trình bắt giữ điện tử

3.

Quá trình tái kết hợp

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

15

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG


Quá trình ion hóa: Nguồn tia phóng xạ phát ra một chùm tia β- với tốc độ 108-109
hạt/s. Các hạt β- này sẽ ion hóa phân tử khí mang (M) tạo ra các ion dương của
phân tử khí mang và điện tử tự do sơ cấp (e-). So với các điện tử của chùm tia β các điện tử tự do này chậm hơn hẳn. Chúng được gia tốc nhờ một điện trường và
được chuyển dịch về phía anôt. Tại đây chúng bị lấy mất điện tích và qua đó cho
dòng điện nền của detector.

N2 + βPHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

N2+ + e-


16

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG


Quá trình cộng kết điện tử: Các nguyên tử hoặc phân tử của các chất, sau
khi rời bỏ cột tách, được đưa thẳng vào buồng ion cùng với khí mang. Tùy
theo ái lực điện tử của các phân tử này, các điện tử tự do sơ cấp nói trên sẽ bị
các phân tử đó bắt giữ tạo thành các ion âm.

EC + e

EC-

Quá trình tái kết hợp: Các ion âm được tạo ra sẽ kết hợp với các ion dương
của phân tử khí mang để tạo thành các phân tử trung hòa.

EC- +
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

N2+

EC +

N2


17

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG


Vì vậy, điện tử bị lấy mất khỏi hệ và dòng điện nền bị giảm đi so với lúc chỉ có
khí mang tinh khiết đi qua detector. Mức độ suy giảm của dòng điện nền trong
thời điểm có chất đi qua được thể hiện bằng peak sắc ký của chất đó.



Độ nhạy của detector ECD phụ thuộc vào :
o

Độ lớn của dòng điện nền

o

Năng lượng ái điện tử

o

Bản chất của khí mang

o

Điện thế được đặt vào detector

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI


18

PHẠM VI ỨNG DỤNG

ECD thường có ứng dụng trong kiểm nghiệm môi trường và
dược phẩm:
 Phát hiện PCBs
 Thuốc trừ sâu clo hữu cơ
 Thuốc diệt cỏ như DDT, indran, BHC…
 Các chất làm dẽo, các loại khí clorofluorocarbon
 Các hợp chất cơ – kim như tetra-alkyl chì, NOx, SO2
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

19

Bảng: Mức độ nhạy của detector ECD
đối với một số loại hợp chất hữu cơ
Loại hợp chất

Độ đáp ứng
của ECD

Loại hợp chất

Độ đáp ứng
của ECD

Chloroalkane

1

benzene

10-1

Dichloroalkane

102

1

Bromoalkane

103

Alcol, ester, eter
mạch thẳng

Dibromoalkane

105

10-103

Chloroform

105

Hợp chất thơm
đa nhân

Carbon
tetrachloride

106

Bromobenzene

103

Butan-2,3-dion

105

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI


20

ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM
ƯU ĐIỂM

NHƯỢC ĐIỂM



Đơn giản và độ tin cậy cao



Khí mang cần có độ tinh khiết cao



Có độ nhạy cao với một số hợp
chất có độ âm điện cao



Phạm vi ứng dụng hạn chế



Không làm hư hại mẫu khi mẫu đi
ngang qua bộ phận đầu dò

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

o

Chỉ sử dụng cho các hợp chất
có ái lực điện tử cao

o

Không nhạy cảm với amin,
rượu và hydrocarbon


21

TÀI LIỆU THAM KHẢO


Nguyễn Thị Diệp Chi. Giáo trình Các phương pháp Phân tích hiện đại.
2008



A. Braith, F.J. Smith. Chromatography method. Kluwer Academic
Publishers. Boston-London, 45-501, 1999.



Nguyễn Kim Phi Phụng. Phương pháp cô lập hợp chất hữu cơ. NXB Đại
học Quốc gia TP Hồ Chí Minh. 2007.

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI


22

“ XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÔ
VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE

”

WISHING YOUR PATH IS VERY SPACIOUS, YOU WILL HAVE FULL
ENGERGY AND CONFIDENT TO GET DESIREBLE THINGS.

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI