Chiết Pha Rắn_2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA HỌC TỰ NHIÊN

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH


NỘI DUNG CHÍNH

2


1. KHÁI NIỆM
− Chiết pha rắn (Solid Phase Extraction – SPE hay chiết rắn - lỏng)
là một phương pháp tách làm giàu và làm sạch chất phân tích
bằng cách hấp thụ chúng vào một pha rắn, sau đó rửa giải chất
phân tích với một dung môi thích hợp cho phương pháp phân tích
công cụ.
− Chiết pha rắn (hay chiết rắn-lỏng) là quá trình phân bố các chất
tan giữa hai pha lỏng và rắn.
Trong đó:
 Pha lỏng (mẫu chứa chất phân tích) thường là nước hoặc dung
môi hữu cơ chứa chất tan.
 Pha rắn thường ở dạng hạt, nhỏ và xốp là vật liệu để hấp phụ
chất tan khi cho pha lỏng chảy qua.
 “Chiết pha rắn” ứng dụng đặc biệt trong phân tích lượng siêu vết
các kim loại độc.
3


1. KHÁI NIỆM

Máy chiết pha rắn hoàn chỉnh hiện
nay
4


2. NGUYÊN TẮC CHUNG, CÁC ĐIỀU KIỆN, CẤU
TẠO CỦA SPE
a) Nguyên tắc chung
Các mẫu ở dạng lỏng, còn các chất chiết ở dạng rắn.
Chất chiết (pha tĩnh) thường là các hạt silica gel xốp
trung tính, hạt Al2O3, hạt silica gel trung tính đã được ankyl
hóa nhóm -OH bằng các gốc HC mạch thẳng –C2,-C4,-C8,C18 hay nhóm phenyl.
Chất chiết được nhồi vào cột sắc ký nhỏ (kích thước 10 x
1 cm hay dung lượng 5-10 mL) hoặc nén ở dạng đĩa chiết
(dày 1-2 mm, đường kính 3-4 cm).

5


2. NGUYÊN TẮC CHUNG, CÁC ĐIỀU KIỆN, CẤU
TẠO CỦA SPE
Khi xử lý mẫu
Dội pha lỏng (dung dịch mẫu chứa chất phân tích) lên
pha rắn trong cột chiết hoặc đĩa chiết.
Pha rắn sẽ tương tác với các chất trong mẫu và giữ lại 1
hay 1 số chất phân tích trên cột.
Các chất khác sẽ đi ra khỏi cột cùng với dung môi.
Sau đó dùng một dung môi thích hợp hòa tan tốt các chất
phân tích để rửa giải chúng ra khỏi pha tĩnh (cột chiết).
Thu được dung dịch có chất phân tích để xác định chúng

theo một cách đã chọn.

6


2. NGUYÊN TẮC CHUNG, CÁC ĐIỀU KIỆN, CẤU
TẠO CỦA SPE

7


2. NGUYÊN TẮC CHUNG, CÁC ĐIỀU KIỆN VÀ CẤU
TẠO CỦA SPE
Các loại chất chiết pha rắn
Loại hấp phụ pha thường: các Silica trung tính, Al2O3 ,…
Hấp phụ pha ngược: các Silica thường được alkyl hoá
nhóm –OH.
Loại chất trao đổi iôn (để tách Cation và Anion).
Chất rây hay sàng lọc phân tử theo độ lớn, kích thước của
phân tử chất.
Loại chất hấp phụ khí.

8


2. NGUYÊN TẮC CHUNG, CÁC ĐIỀU KIỆN, CẤU
TẠO CỦA SPE
b) Điều kiện chiết pha rắn
 Pha rắn hay pha chiết phải có tính chất hấp phụ hay

trao đổi chọn lọc với một hay một nhóm ion nhất định.
 Hệ số Kb phải lớn để có tính hiệu quả chiết cao.
 Quá trình chiết phải xảy ra nhanh, đạt cân bằng nhanh.
 Quá trình chiết phải có tính thuận nghịch cao để rửa

giải thuận lợi.
 Không làm nhiễm bẩn chất phân tích.
 Sự chiết được thực hiện trong 1 số điều kiện nhất định,

phù hợp và lặp lại được, càng đơn giản càng tốt.

9


2. NGUYÊN TẮC CHUNG, CÁC ĐIỀU KIỆN, CẤU
TẠO CỦA SPE
c) Cấu tạo
Gồm 2 pha:
Pha tĩnh:

• Dạng cột nhồi
• Dạng syranh
• Dạng đĩa
Hiện nay cột SPE được phát triển theo các hướng:

•
•
•
•

Dùng bó sợi siêu nhỏ
Tự động hóa
Tìm vật liệu nhồi cột mới
Vi chiết pha rắn

10


2. NGUYÊN TẮC CHUNG, CÁC ĐIỀU KIỆN, CẤU
TẠO CỦA SPE
Pha động gồm: các dung môi hữu cơ như: axeton,
axetonitrile, methanol,…

11


3. CƠ CHẾ - CÁCH TIẾN HÀNH CHUNG CỦA SPE
a) Cơ chế
Có các cơ chế chiết chính:
Hấp phụ pha thường (loại NP).
Hấp phụ pha ngược (loại RP).
Trao đổi ion (cation và anion).
Rây hay sàng lọc phân tử theo kích thước hay độ lớn.
Hấp phụ pha khí rắn.

12


3. CƠ CHẾ - CÁCH TIẾN HÀNH CHUNG CỦA SPE
b) Cách tiến hành chung của SPE

 Hoạt hóa pha tĩnh:
+Solvat hóa các nhóm chức của chất hấp thu.
+Hoạt hóa cột.
+Loại bỏ không khí và làm đầy dung môi trong các lỗ
trống.
 Chuyển mẫu vào cột:
+Mẫu đi qua cột SPE.
+Chất phân tích bị giữ trên cột, một số cấu tử trong môi
trường bị giữ lại, các cấu tử còn lại đi qua.

13


3. CƠ CHẾ - CÁCH TIẾN HÀNH CHUNG CỦA SPE
b) Cách tiến hành chung của SPE
 Rửa cột
Nếu môi trường mẫu là nước: Dung dịch đệm nước
hoặc hệ dung môi (hữu cơ + nước) để rửa cột.
Nếu mẫu được hòa tan trong dung môi hữu cơ thì dùng
chính dung môi của mẫu để rửa cột.
 Rửa giải
Rửa chất cản trở ra khỏi cột, giữ lại chất phân tích hoặc
ngược lại.
Rửa giải chất phân tích khỏi cột hấp thu.

14


3. CƠ CHẾ - CÁCH TIẾN HÀNH CHUNG CỦA SPE
b) Cách tiến hành chung của SPE

VD: Chiết nhanh hàm lượng chất sơ trong sản phẩm rau.
Chuẩn bị mẫu: 1 ml sản phẩm rau quả hòa tan trong 2 ml
nước.
Điều kiện cột: cột C18 SPE (nhồi khoảng 3 ml) được hoạt
hóa với 1 ml methanol và một thể tích tương đối nước cất.
Thêm mẫu/rửa: đưa mẫu phân tích lên cột khoảng 5 ml,
nước cất được sử dụng để loại bỏ đường và axit hữu cơ.
Rửa giải: chất khô được rửa giải với một lượng metanol.
Phân tích: dùng quang phổ để phân tích dịch chiết.

15


4. MỘT SỐ KỸ THUÂT TRONG SPE
a) Kỹ thuật SPE ở điều kiện tĩnh

16


4. MỘT SỐ KỸ THUÂT TRONG SPE
b) Kỹ thuật SPE ở điều kiện động

 Trong kỹ thuật SPE ở điều kiện động, các vật liệu
pha rắn được nạp trước vào cột và được cố định
bởi 2 tấm ngăn bằng polyetylen xốp.
 Có khi vật liệu SPE được cố định trong các mạng
lưới pilytetrafluoroethylene (PTFE) và ép thành
khối dạng đĩa.

17

4. MỘT SỐ KỸ THUÂT TRONG SPE
b) Kỹ thuật SPE ở điều kiện động

18


4. MỘT SỐ KỸ THUÂT TRONG SPE
b) Kỹ thuật SPE ở điều kiện động

19


4. MỘT SỐ KỸ THUÂT TRONG SPE
b) Kỹ thuật SPE ở điều kiện động
 Lưu ý các vấn đề trong bước 1:
+ Phải đuổi hết không khí trong phần thể tích của vật
liệu hấp thụ, tức là dung môi phải lấp đầy các khoảng
trống.
+ Khi chưa sử dụng cột chiết, thì vật liệu phải được
ngâm trong dung môi thích hợp, có thể là dung dịch
đệm hoặc nước cất.
+ Sau quá trình chuyển dạng (hoạt hóa), nếu cần thiết
nên có thêm bước làm sạch cột để loại bỏ các tạp chất.

20


5. So sánh SPE với chiết lỏng-lỏng

Về nguyên tắc và thao tác, kỹ thuật SPE giống với kỹ
thuật chiết lỏng - lỏng nhưng về mặt hiệu quả và ứng
dụng thì kỹ thuật SPE có nhiều ưu điểm nổi bật hơn.
 Thao tác nhanh, đơn giản và dễ tự động hóa.
 Sử dụng ít dung môi (chiết lỏng – lỏng sử dụng
lượng lớn dung môi đắt tiền, độc hại gây ô nhiễm
môi trường).
 Điều kiện tách đơn giản.
 Hệ số làm giàu cao.

21


6. ƯU ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CHIẾT PHA RẮN
a) Ưu điểm
Có tính chọn lọc đối với một nhóm hợp chất phân tích.
Cân bằng chiết nhanh đạt được và có tính thuận
nghịch.
Thích hợp cho mẫu lượng nhỏ và phân tích lượng vết.
Thao tác đơn giản, nhanh hơn các kỹ thuật khác.
Trong quá trình chiết có cả sự làm giàu chất phân tích.
Chất chiết pha rắn không đắt.

22


6. ƯU ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CHIẾT PHA RẮN
b) Ứng dụng
 Phân tích hợp chất hữu cơ: được sử dụng để tách
và làm giàu dư lượng thuốc trừ sâu, các chất hoạt động

bề mặt, các hydrocarbon thơm mạch vòng khó phân
hủy (Polycyclic aromatic hydrocarbons – PAHs),… trong
các loại mẫu nước.

23


6. ƯU ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CHIẾT PHA RẮN

24


6. ƯU ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CHIẾT PHA RẮN
 Phân tích hợp chất vô cơ: được phát triển và ứng
dụng rộng rãi để làm giàu và tách các ion kim loại
trong môi trường. Cụ thể là:
 Phương pháp trao đổi ion.
 Chiết các hợp chất phức kim loại với thuốc thử
hữu cơ.

25