KIỂM NGHIỆM bài sắc kí KHÍ

SẮC KÝ KHÍ
 Khái niệm sắc ký khí – lỏng được thành lập năm
1941 bởi Martin và Synge .
 Năm 1952 James và Martin (giải Nobel hoá học)
đã công bố công trình đầu tiên về sắc ký khí dựa trên
sự phân bố của chất giữa pha tĩnh là chất lỏng và
pha động là chất khí. Sắc ký khí thật sự phát triển
năm 1955 với sự ra đời của máy sắc ký khí
 Sắc ký khí là phương pháp phân tích dựa trên sự
phân chia dùng để tách chất bay hơi hoặc có thể bay
hơi khi gia nhiệt nhưng không phá hủy mẫu..


SẮC KÝ KHÍ
 Trong sắc ký khí mẫu thử được hoá hơi và được
bơm vào đầu của cột. Sự rửa giải được đảm bảo bởi
một luồng khí trơ được dùng như pha động.
 Ngược lại với phần lớn các loại sắc ký khác, sắc
ký khí không có tương tác giữa các chất phân tích và
pha động, pha động chỉ có một nhiệm vụ là di chuyển
chất cần phân tích trong cột. Các cấu tử của mẫu
thử khi ra khỏi cột một cách riêng rẽ, sẽ được phát
hiện bằng một bộ phận phát hiện và được ghi thành
pic dưới dạng đường cong Gauss với chiều rộng
càng hẹp càng tốt.


SẮC KÝ KHÍ
 Sắc ký khí – rắn sử dụng pha tĩnh rắn trên đó khả

năng giữ các chất phân tích đi từ sự hấp phụ vật lý.

Loại sắc ký khí này có những áp dụng hạn chế là do

có quá nhiều sự gắn giữ các phân tử phân cực. Vì
vậy phương pháp này được áp dụng để tách một

vài chất khí có khối lượng phân tử nhỏ.
 Sắc ký khí – lỏng được dùng rộng rãi trong nhiều

lãnh vực và được viết tắt là sắc ký khí.


SẮC KÝ KHÍ
 Sắc ký khí khơng chỉ áp dụng đối với các chất

được tìm thấy trong tự nhiên ở trạng thái khí, các
chất dễ hoá hơi, các hợp chất có khả năng bay hơi

được khi gia tăng nhiệt độ. Một số lớn phân tử hữu
cơ có thể được tách trực tiếp hoặc sau khi biến đổi

tạo thành các dẫn chất khi các phân tử này không
bền với nhiệt hoặc ít bay hơi.


SẮC KÝ KHÍ
Cơ chế tách: do “ái lực” khác nhau với pha tĩnh


SẮC KÝ KHÍ
Khả năng tách của các chất trong mẫu phân tích phụ

tḥc nhiều vào
• Bản chất của mẫu (đợ phân cực)
• Bản chất của pha tĩnh (đợ phân cực)
• Nhiệt độ của hệ thống (buồng tiêm mẫu, buồng cột,
Detector). Nhiệt đợ là thơng sớ quan trọng của q
trình SKK
• Phải được kiểm sốt chặt chẽ và ởn định
• Nhiệt đợ của q trình phân tích có thể khơng đởi
(isothermal) hay tăng theo thời gian (gradient)


SẮC KÝ KHÍ
Phân loại

• Sắc ký khí – rắn (hấp phụ): áp dụng hạn chế do có
sự lưu giữ lâu các phân tử phân cực trên bề mặt

pha tĩnh (pic bất đới), chỉ áp dụng để tách mợt vài
chất khí có KLPT nhỏ

• Sắc ký khí – lỏng (phân bớ): áp dụng rộng rãi


SẮC KÝ KHÍ
Sơ đờ khới


SẮC KÝ KHÍ
1/ Khí mang:
• Khí trơ: thường sử dụng N2 hoặc He, Ar.

• Nitơ là pha đợng sử dụng phổ biến nhất trong SK
khí – lỏng. Sự lựa chọn khí thường tùy thuộc vào
Detector sử dụng (TCD, khí mang là khí helium).
• Khí mang được chứa trong bình kết hợp với các
bô phận điều hòa áp suất đi vào trong cột cho phép
điều chỉnh lưu lượng và ổn định khí trong thời gian
sắc ký. Thường người ta đặt thêm một bẫy loại nước
và các tạp chất.


SẮC KÝ KHÍ
Khí mang:
u cầu chung
• Khơng tương tác với pha tĩnh
• Thích hợp với dầu dị
• Tinh khiết (ảnh hưởng tới kết quả sắc ký và độ bền
thiết bị): ≥ 99,995%
• Khơng có CO2, hơi nước, oxy và các khí lạ khác
• Lưu lượng khí ởn định (đẳng dịng) và kiểm sốt
được (gradient), lưu lượng khí tới ưu khi số đĩa lý
thuyết đạt tối đa (cột nhồi: 75 – 100 ml/phút, cột mao
quản: 1 – 50 ml/phút)


SẮC KÝ KHÍ
Khí mang:

Khí mang cho các đầu dị khác nhau :
• TCD: khí mang có đợ dẫn điện cao như H2, He

• FID: tất cả khí mang vơ cơ (trừ O2), N2 thường được
sử dụng

• ECD: vận hành theo kiểu dịng mợt chiều dùng N2,
vận hành theo kiểu xung dùng Ar bở sung 5% methan.

• MS: sử dụng khí He


SẮC KÝ KHÍ
Khí mang:
Ng̀n cung cấp:
 Chai khí nén:

 Máy sinh khí:
 u cầu: mức đợ tinh khiết cao (99,995%)

 Sinh khí hydro: điện giải nước
 Sinh khí nitơ: từ khơng khí

 Khơng khí nén: để hỡn hợp với khí đốt


SẮC KÝ KHÍ
Khí mang:
Thiết bị:

 Van điều áp từ ng̀n
 Lưu lượng kế: điều chỉnh lưu lượng khí vào máy

 Bợ lọc khơng khí nén (làm sạch khí, bẫy khí): hấp
phụ CO2, O2, hydrocarbon, halogen và dẫn chất, hấp

thụ nước


SẮC KÝ KHÍ
Đợ nhớt của mợt sớ khí mang thường sử dụng

Độ nhớt (h) ở 1 atm

Khí
50 oC

100 oC

200 oC

300 oC

Argon

242

271

321

367

Heli

208

229

270

307

Nitơ

188

208

246

307

Hydro

94

103

121

139

SẮC KÝ KHÍ
Đợ nhớt của mợt sớ khí mang thường sử dụng

Độ nhớt (h) ở 1 atm

Khí
50 oC

100 oC

200 oC

300 oC

Argon

242

271

321

367

Heli

208

229

270

307

Nitơ

188

208

246

307

Hydro

94

103

121

139


SẮC KÝ KHÍ
2/ Bộ phận tiêm mẫu
o Thủ cơng: dùng microsyringe
o Tự đợng hóa

o Headspace
có nhiệt đợ bảo đảm hóa hơi hồn tồn mẫu (> tsơi)
2.1/ Kỹ tḥt tiêm mẫu
- Chia dòng: sử dụng ~ 1% lượng mẫu tiêm vào
- Khơng chia dịng: sử dụng tồn bợ lượng mẫu tiêm
vào
2.2/ Lượng mẫu
- Cột mao quản: # 1 μL (0,2 – 5 μL )
- Cột nhồi: lượng mẫu bơm lớn hơn


SẮC KÝ KHÍ
2/ Bộ phận tiêm mẫu
o Thủ cơng: dùng microsyringe (mẫu lỏng)
o Tự đợng hóa
o Headspace: áp dụng với mẫu khí
có nhiệt đợ bảo đảm hóa hơi hồn tồn mẫu (> tsơi)
2.1/ Kỹ tḥt tiêm mẫu
- Chia dịng: sử dụng ~ 1% lượng mẫu tiêm vào
- Khơng chia dịng: sử dụng tồn bợ lượng mẫu tiêm
vào
2.2/ Lượng mẫu
- Cợt mao quản: # 1 μL (0,2 – 5 μL )
- Cột nhồi: lượng mẫu bơm lớn hơn


SẮC KÝ KHÍ
3/ Buồng cột (lò nung)
 Yêu cầu
Tăng nhiệt đợ nhanh, đều trong tồn bợ b̀ng cợt

Ổn định nhiệt đợ
Có khả năng thay đởi nhiệt đợ nhanh, chính xác
từng bước nhỏ trong sắc ký với chương trình nhiệt
Nhiệt đợ: 40 – 450 oC
 Thiết kế
Thể tích b̀ng chứa 1 hay nhiều cột
Điện trở đun nóng buồng
Nhiệt kế điều nhiệt
Quạt lưu chuyển dòng khí làm nóng đều vị trí buồng


SẮC KÝ KHÍ
3/ Buồng cột (lò nung)


SẮC KÝ KHÍ
3/ Buồng cột (lò nung)
Nhiệt đợ phải đủ cao để mẫu phân tích hóa hơi
nhưng khơng làm hư pha tĩnh
Nhiệt đợ cao: chất phân tích dịch chủn nhanh
nhưng tách kém
Nhiệt đợ thấp: chất phân tích dịch chủn chậm
nhưng tách tốt
Đẳng nhiệt:
- Xác định chỉ số Kovats
- Mẫu chứa ít cấu tử
Chương trình nhiệt: mẫu phức tạp, nhiệt đợ cợt tăng
theo chương trình (0,25 – 24 oC/phút)
Ưu điểm: rút ngắn thời gian phân tích, tỷ lệ giữa
chiều cao và chiều rộng pic ổn định

SẮC KÝ KHÍ
3/ Buồng cột (lò nung)

Đẳng nhiệt ở 45 oC

Đẳng nhiệt ở 145 oC

CT nhiệt ở 30 - 180 oC


SẮC KÝ KHÍ

4/ Cột sắc ký
 Cợt nhời
Thủy tinh, thép khơng rỉ
Kích thước: 2 – 3 m, đường kính trong 2 – 4 mm
Chất mang rắn bao bởi pha tĩnh lỏng nhời trong cợt
Lưu lượng khí mang lớn: 10 – 40 ml/phút
 Cột mao quản
Silica nung chảy, bao một lớp polyimid
Kích thước: 10 – 100 m, đường kính trong 0,2 –
0,25 mm
Pha tĩnh liên kết hóa học với bề mặt bên trong ống
mao quản


4/ Cột sắc ký

Cợt nhời

SẮC KÝ KHÍ

Cợt mao quản


4/ Cột sắc ký

SẮC KÝ KHÍ

Cợt mao quản mở (open tubular column)
Cột WCOT (wall coated open tubular)

Cột SCOT (support coated open tubular)
Cột PLOT (porous layer open tubular)

Cột CLOT (carbon layer open tubular)


4/ Cột sắc ký

SẮC KÝ KHÍ

So sánh cợt nhời và cợt mao quản về tR, Hiệu năng
cợt, Tính trơ hóa học, Lượng mẫu phân tích, Độ lặp lại