SẮC KÝ KHÍ
(GAS CHROMATOGRAPHY)
Sample Mobile phase
t
0
t
1
t
2
t
3
t
4
t
0
t
1
t
2
t
3
t
4
Detector
signals
Time
Detector
Sample Mobile phase
t
0

t
1
t
2
t
3
t
4
t
0
t
1
t
2
t
3
t
4
t
0
t
1
t
2
t
3
t
4
t
0

t
1
t
2
t
3
t
4
Detector
signals
Time
Detector

Sắc ký khí:
•
Là phương pháp tách dựa trên 2 quá
trình:hấp phụ và giải hấp phụ
•
Xảy ra liên tục giữa 2 pha:
+Pha tĩnh: thường là rắn hoặc lỏng
+Pha động: là khí
•
Mục đích phân tích là: dùng để phát hiện
chất và định lượng: FID, ECD, NPD, TCD,
MS …

Sơ đồ khối của một máy sắc ký khí
1.Nguồn cung cầp khí mang
2,3.Hệ thống diều khiển áp suất hoặc
tốc độ dòng khí mang

4.Buồng bơm mẫu
5.Lò cột
6.Cột tách
7. Đầu dò
8.Hệ thống thu nhận và xử lý số liệu

Nguồn cung cấp khí
•
N2: chi phí thấp, an toàn
•
H2: chi phí thấp, nguy cơ cháy nổ
•
He: thông thường, đắt
•
Tác dụng của khí vận chuyển trong
việc tách hai hợp chất trong cùng
một cột

Bơm mẫu
•
Trong điều kiện lý tưởng, mẫu được bơm vào các lớp đệm phân
chia sẽ được bay hơi nhanh và đồng nhất với khí vận chuyển

Bơm mẫu
•
Chia dòng
Mẫu được bơm nhanh qua các vách ngăn vào vùng bay hơi có nhiệt độ cao. Chất mẫu qua buồn trộn và bốc hơi
hoàn toàn hoà trộn mẫu chất tan và dung môi thành dung dịch đồng nhất.Tại điểm phân chia , một paaanf nhỏ
hơi đi vào cột sắc ký, nhưng hầu hết đi qua van tiêm 2 để thải ra lỗ thông hơi đi ra ngoài.Nếu nhiệt độ vòi phun
quá cao dòng khí chảy qua van 1 để loại bỏ hơi mẫu dư thừa và khí tràn ra từ các vách ngăn cao su


Bơm mẫu
•
Không chia dòng

Là phương pháp mẫu chất được tiêm trực tiếp vào cột mà không cần thông qua vòi
phun nóng. Nhiệt độ ban đầu của cột thấp làm ngưng tụ các chất tan trong cột ở
vùng hẹp,sau đó cột bắt đầu làm nóng nhanh chóng. Qúa trình này giảm được tổn
thất chất mẫu

Qúa trình tách trong sắc ký khí
•
Mẫu chất lỏng hoặc chất
khí dễ bay hơi được tiêm
thông qua một vách ngăn
vào cổng nóng, trong đó
nó nhanh chóng bay hơi.
Hơi được quét qua cột
của ống bằng He, N2,
hoặc H2 và tách chất
phân tích lưu lượng
thông qua một máy dò,
các thông số được hiển
thị trên máy tính

Cột sắc ký


•
Cột nhồi:

Vỏ cột: thép không gỉ hoặc thủy tinh Pyrex
Chất hấp phụ (Adsorbents): hai loại chất được nhồi vào cột :
- Chất hấp phụ.
- Chất mang (support) được phủ pha tĩnh.
Các chất hấp phụ thường sử dụng:
Alumina (Al2O3): Hoạt hóa ở 200°C – 1h: tách khí và các hyrocacbon đến C5, kích thước hạt: 100/120 mesh,
kích thước lỗ xốp:1 Å - 100 Å.
Silica (SiO2): tách các khí có M nhỏ và các Hydrrocacbon nhẹ
- Bề mặt riêng750 m2/g, kích thước lỗ xốp trung bình: 22 Å
- Bề mặt riêng 100m2/g kích thước lỗ xốp trung bình: 300 Å.
Các chất hấp phụ thường sử dụng:
Zeolith: Tách các khí có M nhỏ bằng phương pháp loại trừ (exclusion): Rây phân tử (molecular sieves)
- Các zeolith ký hiệu: 5A và 13X: thường được sử dụng để tách H2, O2, N2, CH4, CO, Ar, Ne…
Cacbon:
- Cacbon hoạt tính: bề mặt riêng ∼ 1000 m2.g-1
- Graphit: bề mặt riêng 5 - 100 m2.g-1
Các hợp chất cao phân tử:
- Co-polymer của polystyrene và divinylbenzene
- Lỗ xốp: macropore và micropore
- Bề mặt riêng lớn và độ xốp cao
- Tương tác đa dạng với các dung môi và chất tan tiếp xúc với nó

•
Cột mao quản :
Phát minh vào những năm 1950
Tốc độ phân tách nhanh với số
lượng đĩa cực lớn ∼ 300.000
đĩa
Đưa vào áp dụng vào cuối
những năm 1970

Cấu tạo từ thủy tinh hoặc fused
silica
ID = 0,25 – 0,5 mm
L = 25 – 50 m
Bề mặt trong của mao quản
được phủ một lớp mỏng pha
động 0,25 – 1,5µm
(WallCoated Open-Tubular -
WCOT)

Biến tính bề mặt fused silica
Độ phân cực (polar) của các gốc Silanol trên bề mặt
Phân cực: -CN, -CO và –OH
Không phân cực: Hydrrocacbon (dialkyl siloxane)
Phân cực lớn: Polyester
.
Biến tính bề
mặt Silica

so sánh cột nhồi và cột mao quản

so sánh cột nhồi và cột mao quản
•
Cột nhồi cung cấp công suất lớn hơn nên cho mẫu đỉnh rộng hơn,
độ phân giải kém, đòi hỏi nhiều pha tĩnh
•
Cột mao quản mẫu đỉnh hẹp, độ phân giải lớn

Giai đoạn ngoại quan để tách đồng phân quang học
•

Đồng phân quang học, còn
được gọi là enantiomers-là các
hợp chất quang hoạt do có sự
sắp xếp không gian đối xứng
gương của các nguyên tử trong
phân tử.
•
Sắc ký với một giai đoạn
quang học hoạt động là một
trong những cách để tách đồng
phân riêng biệt.

Pha tĩnh dùng cho cột sắc ký
•
Đặc điểm chung: ít bay hơi,bền với nhiệt trơ về mặt hoá học
•
Pha tĩnh trong phân tích dựa trên độ phân cực
•
Pha tĩnh của cột và các chất phân tích cần có độ phân cực tương tự mới dễ tách
•
Thời gian lưu thực

Bảng chỉ số lưu của một số chất tan

Ổn nhiệt cột sắc ký
•
Mục đích: dảm bảo tính lặp lại của thời gian lưu
Chương trình hoá nhiệt độ sử dụng cho mẫu
phức tạp: Tách các cấu tử của mẫu dựa vào sự
thay đổi của nhiệt độ sôi

Chương trinh đẳng nhệt( Isothermal): mẫu đơn
giản
Lò ổn nhiệt

Chương trình hoá nhiệt độ
Ở nhiệt độ không đổi 150 C các
hợp chất dễ bay hơi xuất hiện
gần nhau.Các hợp chất phức
tạp ược gia nhiệt đến 250 C
Tăng khả năng tách của cột nhờ
ngưng tụ rồi bốc hơi dung môi
Hệ số khả
năng
Độ phân giải

Máy dò
Đối với phân tích định tính,2 thiết bị dò có thể xác định các hợp chất
là quang phổ khối lượng và phổ biến đổi tia hồng ngoại
Phân tích định lượng dựa trên diện tích của một đỉnh điểm sắc ký:

Ax:diện tích dấu hiệu analyte
As: vùng theo các tiêu chuẩn nội bộ
[X]: nồng độ của analyte
[S]: nồng độ tiêu chuẩn
F: yếu tố phản ứng

Máy dò độ dẫn nhiệt
•
Máy dò độ dẫn nhiệt là
thiết bị dò đơn giản và

phổ biến nhất, đáp
ứng cho tất cả các
chất phân tích
•
Độ dẫn nhiệt đánh giá
khả năng của một chất
vận chuyển từ khu vực
nóng đến khu vực lạnh
•
Độ dẫn nhiệt tại 273K và 1atm

Máy dò Ion hoá
•
Trong máy dò ion hoá lửa các
mẫu chất được đốt cháy trong
hỗn hợp của hyđro và không
khí.Nguyên tử cacbon tạo gốc CH
để tạo ion CHO+ và electron trong
ngọn lửa
•
Chất phân tích elute tạo ra một
dòng điện khoảng 10…….chuyển
đổi thành điện áp,khuyếch đại, lọc
bỏ tiếng ồn và cuối cùng chuyển
đổi thành tín hiệu

Máy dò lực điện tử