NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
1









Tiểu Luận:











Giảng viên hướng dẫn : Ts. Nguyễn Trung Khương
Sinh viên : Nhóm 3
Lớp : K1 - Lọc Hóa Dầu

 Trần Thị Thủy Tiên
 Phạm Quyết Tùng

 Lê Duy Phú
 Nguyễn Năng Lượng
 Hoàng Trí Dũng






TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM



NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
2

Mục Lục

I. Các Phương Pháp Xác Định Nồng Độ Hydrocacbon. 4
1. Phương Pháp Điện Hoá: 4
1.1 Phương pháp điện dẫn: 4
1.2 Phương pháp điện thế: 5
2. Phương Pháp Ion Hóa: 5
2.1 Chân không kế: 6
2.2 Khối phổ kế: 6
2.3 Phương pháp ion hoá nhiệt: 6
3. Phương Pháp Phổ: 6
3.1 Phương pháp điện thanh: 7
3.2 Phương pháp siêu âm: 7

3.3 Phương pháp phổ kế vô tuyến: 7
3.4 Phương pháp điện quang: 7
3.5 Phương pháp phóng xạ: 7
4. Phương Pháp Phiệt Từ Và Điện Dung: 8
4.1 Phương pháp phân tích nhiệt: 8
4.2 Phương pháp phân tích theo độ từ thẩm và độ thấm điện môi: 8
5. Phương Pháp Sắc Ký: 8
5.1 Lịch Sử: 8
5.2 Định nghĩa: 9
5.3 Quá trình sắc ký: 9
5.4 Phân loại: 10

II. Phương Pháp Sắc Ký Khí. 12
1. Giới Thiệu Sắc Ký Khí: 12
2. Vài Nét Lịch Sử: 13
3. Sơ Đồ Khối Của Hệ Thống Sắc Ký Khí: 13
4. Các Bộ Phận Của Máy Sắc Ký Khí: 13
4.1 Hệ thống cung cấp khí mang: 14
4.2 Hệ thống tiêm mẫu: 15
4.3 Hệ thống cột: 15
4.4 Hệ thống Detector: 17
5. Kỹ Thuật Xác Định Nồng Độ 28
5.1 Nguyên lý hoạt động: 28
5.2 Các phương pháp tiến hành tách sắc kí: 30
5.3 Kỹ thuật xác định nồng độ: 31
6. Phân Tích Định Tính 34
7. Phân Tích Định Lượng 35
7.1 Phương pháp chuẩn hóa diện tích: 35
7.2 Phương pháp tính theo hệ số hiệu chỉnh: 36
7.3 Phương pháp lập đường chuẩn 36

7.4 Phương pháp dùng chuẩn nội 36






NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
3



MỞ ĐẦU


Cũng như than đá, dầu mỏ và khí đốt là hai nguồn nguyên liệu đặc biệt rất quan trọng
trong việc cung cấp năng lượng cho toàn thế giới, chúng chiếm gần 60% tổng năng lượng
tiêu thụ toàn cầu. Dầu khí được gọi là “Vàng đen”, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh
tế toàn cầu. Đây cũng là nguồn nguyên liệu chính dùng để sản xuất điện và vận hành các
phương tiện giao thông vận tải. Bên cạnh đó, dầu khí cũng sử dụng trong công nghiệp hóa
dầu để sản xuất các chất dẻo và nhiều sản phẩm khác phục vụ cho đời sống con người.
Đối với nước ta, vai trò và ý nghĩa của dầu khí nói chung trong đó dầu mỏ và khí đốt nói
riêng càng trở nên cực kỳ quan trọng trong thời kỳ đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hóa,
hiện đại hóa. Không chỉ là ngành công nghiệp đơn thuần, trong những năm qua dầu khí đã
góp phần đáng kể vào nguồn ngân sách quốc gia, góp phần tạo nên sự phát triển ổn định
nước nhà trong những năm đổi mới đất nước.
Trong khi đó hydrocacbons là những cấu tử chủ yếu (>98%) trong thành phần của dầu mỏ
và khí đốt. Ngoài ra còn các hợp chất với oxy, lưu huỳnh, nitơ là những cấu tử phụ. Với vai
trò to lớn và có ý nghĩa quyết định tới sự “sống còn” tới vận mệnh của một quốc gia như
vậy, việc phân tích thành phần và xác định nồng độ hydrocacbon đã sớm được chú trọng

và phát triển với nhiều phương pháp khác nhau. Trong bài tiểu luận này, nhóm xin được
đưa ra một số phương pháp đã được ứng dụng rộng rãi trước đây cũng như hiện nay.










NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
4

I. Các Phương Pháp Xác Định Nồng Độ Hydrocacbon.
Phân tích vật chất có ý nghĩa rất quan trọng, nhờ đó có thể tiến hành chính xác quá
trình nghiên cứu các lĩnh vực hoá học, sinh học, y học, vũ trụ Đối tượng khảo sát là
tất cả các chất trong đó cần xác định nồng độ và thành phần của chất khí, chất lỏng và
vật rắn.
Nhiệm vụ phân tích thường rất phức tạp do phải đo nồng độ của riêng từng chất hoặc một
nhóm chất trong môi trường nhiều thành phần với những điều kiện khác nhau như nhiệt
độ, áp suất, tốc độ di chuyển Dải nồng độ thay đổi khá rộng với các điều kiện khác
nhau nên các phương pháp và dụng cụ đo cũng rất khác nhau. Ở đây ta chỉ xét đến
phương pháp điện dùng để đo nồng độ và thành phần của vật chất.
1. Phương Pháp Điện Hoá
Phương pháp điện hoá là các dụng cụ đo nồng độ của vật chất dựa trên sự ứng dụng các
chuyển đổi điện hoá. Các phương pháp điện hoá phổ biến là phương pháp điện dẫn, điện
thế, culông và phân cực.
1.1 Phương pháp điện dẫn:

 Nguyên lý hoạt động: đo điện dẫn của dung dịch nhờ các chuyển đổi điện dẫn
tiếp xúc và không tiếp xúc.

Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc của thiết bị đo nồng độ dung dịch bằng phương pháp điện dẫn







Hình 1.2: Mạch đo của thiết bị đo nồng độ dung dịch bằng phương pháp điện dẫn sử dụng
các dụng cụ có mạch đo tần số



NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
5


 Đặc điểm, phạm vi ứng dụng: phương pháp này dùng để đo nồng độ muối trong
dung dịch, trong nước ngưng và nước của các máy hơi nước, độ mặn của nước biển
Nó còn được dùng để xác định nồng độ chất khí do sự thay đổi điện dẫn của dung dịch
khi đưa vào các chất khí cần phân tích.
1.2 Phương pháp điện thế:
 Nguyên lý hoạt động: là phương pháp đo điện thế cực, trong đo sử dụng các chuyển
đổi Ganvanic, đo nồng độ thấp của oxi trong hỗn hợp khí.









Hình 1.3: Sơ đồ của một thiết bị phân tích khí với chuyển đổi
 Dụng cụ đo pH của dung dịch (pH-mét): đo pH của dung dịch (pH-mét), nó được
sử dụng rộng rãi để kiểm tra các quá trình hóa học khác nhau
Ngoài ra còn có một số các phương pháp khác như:
 Phương pháp Culong: là phương pháp đo số lượng điện tích hoặc dòng điện khi
điện phân chất cần nghiên cứu được sử dụng để đo nồng đồ và thành của chất lỏng và
chất khí cũng như để đo độ ẩm của khí.
 Phương pháp phân cực: là phương pháp dựa trên hiện tượng phân cực đây là một
trong các phương pháp điện hoá nhạy nhất, nó cho phép phân tích dung dịch gồm nhiều
thành phần.
2. Phương Pháp Ion Hóa
 Nguyên lý hoạt động chung: đây là phương pháp dựa trên sự iôn hoá các chất
cần phân tích và đo dòng điện iôn hoá để xác định nồng độ của các chất đó.
 Phân loại: dựa trên các phương pháp iôn hoá được sử dụng phổ biến:
o Chân không kế
o Khối phổ kế
o Các thiết bị phân tích iôn hoá nhiệt


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
6


2.1 Chân không kế:
 Chuyển đổi tự phát xạ điện tử với katốt lạnh:

o Nguyên lý hoạt động: là sự ion hoá chất khí xảy ra dưới tác dụng của điện áp cao.
 Chuyển đổi phát xạ nhiệt điện tử
o Nguyên lý hoạt động: là quá trình ion hoá do katốt bị đốt nóng làm các điện tử
bắn ra với năng lượng đến 15eV, đủ để iôn hoá chất khí.
 Chuyển đổi phóng xạ iôn:
o Nguyên lý hoạt động: là các chuyển đổi sử dụng các nguồn bức xạ
α
và β để ion
hoá chất khí với chu kỳ bán phân huỷ lớn.
2.2 Khối phổ kế:
 Để phân tích hợp chất có nhiều thành phần có thể dùng dụng cụ phân tích khối
phổ trong đó cũng sử dụng phương pháp iôn hoá.







Hình 1.4: sơ đồ nguyên lí của khối phổ kế (sử dụng phương pháp ion hoá)
Thực chất của thiết bị phân tích khí phối phổ là để phân tích tự động, liên tục
chất khí và điều khiển quá trình công nghệ.
2.3 Phương pháp ion hoá nhiệt:
Muốn đạt độ nhạy cao hơn nữa có thể dùng phương pháp iôn hoá nhiệt: dựa
trên sự iôn hoá các phân tử của chất cần nghiên cứu trong khí hyđrô cháy.
3. Phương Pháp Phổ
 Nguyên lý hoạt động chung: phương pháp phổ là phương pháp dựa trên khả năng
hấp thụ, bức xạ, tán xạ, phản xạ hoặc khúc xạ có chọn lọc của các chất khác nhau với
các loại bức xạ khác nhau. Đây là nhóm các phương pháp sử dụng phổ rộng có chiều
dài sóng từ dải âm thanh 10

3
Hz đến độ dài sóng của các tia bức xạ, Rơnghen, Gama
(10
18
Hz).
 Phân loại: tuỳ thuộc vào dải sóng, các phương pháp phổ được chia thành:


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
7

3.1 Phương pháp điện thanh:
 Nguyên lý hoạt động: là phương pháp dựa trên sự phụ thuộc tốc độ của âm thanh
vào thành phần và nồng độ của chất trong môi trường nghiên cứu dùng để phân tích khí
nhị phân.
3.2 Phương pháp siêu âm:
 Nguyên lý hoạt động: phương pháp dựa trên độ khác nhau về độ suy giảm hoặc tốc
độ lan truyền của dao động siêu âm trong các môi trường lỏng và khí khác nhau.
 Phương pháp này có thể phân tích các chất có khối lượng lớn như đo độ ẩm trong các
kiện bông.
3.3 Phương pháp phổ kế vô tuyến:
 Nguyên lý hoạt động: là phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân, cộng hưởng thuận từ
điện tử và quang phổ sóng cực ngắn.
 Các phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để nghiên cứu tính chất của các hạt
nhân, các nguyên tử, các tinh thể và còn để nghiên cứu các tính chất lý hoá khác. Có 2
loại phương pháp phổ kế vô tuyến:
 Phương pháp cộng hưởng thuận từ điện tử: là một trong các phương pháp có độ
nhạy cao để phân tích các chất thuận từ có số lượng rất nhỏ
 Phương pháp quang phổ sóng cực ngắn: có nhiều thuận lợi khi phân tích khí.
3.4 Phương pháp điện quang:

Là phương pháp dựa trên sự hấp thụ có chọn lọc tia bức xạ hoặc tán xạ ánh sáng của thành
phần chất cần phân tích trong dải sóng siêu âm và hồng ngoại.
Phổ biến là hai phương pháp sau:
 Phương pháp phổ hồng ngoại (phương pháp quang âm):
o Nguyên lý hoạt động: dựa trên sự hấp thụ chọn lọc các bức xạ hồng ngoại tần số
thấp của các chất khí khác nhau và nhờ Micrôphôn biến đổi dao động âm
thanh thành tín hiệu điện.
 Phương pháp so màu:
o Nguyên lý hoạt động: là phương pháp trong đó nồng độ được xác định theo mức
độ nhuộm của các chất cần phân tích, sau đó nhờ các phần tử quang điện hay
quang điện trở mà tín hiệu được đưa ra chỉ thị.
3.5 Phương pháp phóng xạ:
o Nguyên lý hoạt động: là phương pháp dựa trên sự khác nhau về mức độ hấp
thụ hoặc phản xạ các tia bức xạ rơnghen và các tia phóng xạ của thành phần
chất phân tích.


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
8

4. Phương Pháp Phiệt Từ Và Điện Dung
4.1 Phương pháp phân tích nhiệt:
 Nguyên lý hoạt động: phương pháp phân tích nhiệt là phương pháp đo tính chất
nhiệt hoặc xác định sự thay đổi nhiệt độ với sự thay đổi tính chất lý - hoá khác nhau của
các chất.

Hình 1.5: Sơ đồ của thiết bị phân tích khí với mạch cầu tự động
4.2 Phương pháp phân tích theo độ từ thẩm và độ thấm điện môi:
 Là các phương pháp dùng để xác định nồng độ của các thành phần có các thông số
khác nhau. Thiết bị phân tích khí từ dùng để phân tích khí nitơ và ôxi, các chất trên có

độ nhạy cảm lớn hơn các chất khí khác. Các ẩm kế điện dung là các dụng cụ dùng
chuyển đổi điện dung để đo độ ẩm của các vật rắn và các chất khí khác nhau.
5. Phương Pháp Sắc Ký
5.1 Lịch Sử:
 Năm 1903, nhà bác học Nga Michael Tswett đã cho dung dịch các sắc tố thực vật
trong ete dầu hỏa lên cột nhồi bột mịn canxi cacbonat, ông thấy các sắc tố bị hấp phụ
lên trên đầu cột. Khi cho ete dầu hỏa lên cột, các sắc tố di chuyển trong cột từ trên
xuống dưới, mỗi sắc tố có một tốc độ riêng, tách thành những vùng hay vòng màu xếp
chồng lên nhau, hình thành một hệ mà Tswett gọi đó là sắc đồ. Ông đặt tên cho phương
pháp tách này là sắc ký (Chromatography). Trong tiếng Hy Lap, "chroma" có nghĩa là
chất màu, graphein có nghĩa là viết. Tên gọi này ngày nay vẫn được sử dụng mặc dù
phương pháp này còn được dùng tách các chất không màu.
 Đến thập kỷ 1930-1940, phương pháp này được phát triển nhanh chóng với nhiều kỷ
thuật khác nhau như sắc ký giấy, sắc ký lớp mỏng, sắc ký trao đổi ion, sắc ký ái lực


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
9

 Năm 1954, Mould D.L phát triển sắc ký gel để tách các hợp chất mang điện tích theo
trọng lượng phân tử của chúng. Đến năm 1964, Moor gọi là "gel permeation
chromatography" hay gọi là sắc ký lọc gel.
 Năm 1906, sắc ký khí được biết đến nhưng đến 1952, kỹ thuật này mới phát triển
mạnh mẽ, nhất là trong thập niên 1960. Năm 1967, Horvath C. là tác giả tạo máy sắc ký
lỏng cao áp.
5.2 Định nghĩa:
 Định nghĩa của Mikhail S. Tsvett (1906): Sắc kí (Chromatography) là một phương
pháp tách trong đó các cấu tử của một hỗn hợp được tách trên một cột hấp thụ đặt trong
một hệ thống đang chảy.
 Định nghĩa của IUPAC (1993): Sắc kí là một phương pháp tách trong đó các cấu tử

được tách được phân bố giữa hai pha, một trong hai pha là pha tĩnh đứng yên còn pha
kia chuyển động theo một hướng xác định.
5.3 Quá trình sắc ký:
 Sắc kí là một kỹ thuật tách trong đó các cấu tử cần tách trong một hỗn hợp mẫu được
vận chuyển bởi pha động đi qua pha tĩnh. Mẫu đi vào tướng động được mang theo dọc
hệ thống sắc kí (cột, bản phẳng) có chứa pha tĩnh phân bố đều khắp.
 Pha động có thể là pha lỏng hoặc khí, pha tĩnh có thể là một lớp phim được phủ trên
bề mặt của chất mang trơ hoặc một bề mặt rắn. Khi tiếp xúc với pha tĩnh, các cấu tử của
hỗn hợp sẽ phân bố ra giữa pha động và pha tĩnh tương ứng với tính chất của chúng
(tính bị hấp phụ, tính tan… ), chỉ có phần tử pha động mới chuyển động dọc theo hệ
sắc ký. Sự tương tác xảy ra giữa các cấu tử với pha tĩnh nhờ đó các cấu tử sẽ phân bố
theo một trật tự dựa vào tích chất thành phần của chất cần phân tích.
 Sự ái lực khác nhau của các chất tan trên pha tĩnh làm chúng di chuyển với những
vận tốc khác nhau trong pha động của hệ thống sắc kí. Kết quả là chúng được tách thành
những dải trong pha động và vào lúc cuối của quá trình các cấu tử lần lượt hiện ra theo
trật tự tương tác với pha tĩnh. Cấu tử di chuyển chậm (tương tác yếu) ra trước, cấu tử bị
lưu giữ mạnh hơn ra sau dưới dạng các đỉnh (peak) tách riêng rẻ (hoặc bậc thang) tùy
thuộc vào cách tiến hành sắc kí và được hiển thị dưới dạng sắc kí đồ. Nhờ đặc điểm này
mà người ta có thể tách các chất qua quá trình sắc ký.
 Nếu đặt một detectơ có khả năng phát hiện các chất tan (cấu tử A và B) tại cuối cột
tách và tín hiệu của nó được vẽ lại như một hàm của thời gian (hoặc thể tích được thêm
vào) thì một loạt peak đối xứng sẽ được ghi lại và được gọi là sắc kí đồ.


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
10

 Vị trí của các peak theo thời gian được dùng để nhận diện định tính và diện tích của
peak được dùng cho phép phân tích định lượng của cấu tử đang xét.
5.4 Phân loại:

 Các tiêu chuẩn phân loại sắc ký:
o Cơ chế truyền khối sắc kí: hấp phụ, phân bố, trao đổi ion, thẩm thấu gel.
o Dạng cơ chế sắc ký: dạng cột hoặc bản phẳng.
o Phương pháp tiến hành: tiền lưu, rửa giải, rửa đẩy.
o Tính chất của pha tĩnh : lỏng, lỏng siêu tới hạn, khí.
 Phân loại theo dạng cơ chế sắc ký:
o Sắc Ký Trên Cột (column chromatography - CC): Pha tĩnh được giữ trong
một cột ngắn (bản kính, polime, kim loại) và pha động được cho chuyển động
qua cột bởi áp suất hoặc do trọng lực.
o Sắc Ký Lớp Mỏng (thin layer chromatography - TLC): Trong sắc kí bản
mỏng, pha tĩnh được phủ trên một mặt phẳng thủy tinh, nhựa hoặc kim loại.
Lớp lỏng pha tĩnh thường là: silicagel, nhôm oxit, xenlulozo, chất nhựa trao
đổi ion và có chiều dày khoảng 0,25 - 0,5mm.
o Sắc Ký Giấy (paper chromatography - PC): pha tĩnh (lỏng) được thấm trên
một lọai giấy lọc đặc biệt gọi là giấy sắc ký.

Hình 1.6: Sắc Ký Dạng Cột Hình 1.7: Sắc Ký Dạng Bản Mỏng
 Phân loại theo phương pháp tiến hành
o Phương pháp rửa giải
o Phương pháp tiền lưu
o Phương pháp thế đẩy


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
11

 Phân loại theo cơ chế quá trình tách:
o Sắc ký trao đổi ion: Sắc ký trao đổi Ion (Ion-exchange chromatography, viết tắt
là IC) là một quá trình cho phép phân tách các ion hay các phân tử phân cực dựa trên
tính chất của chúng.

▪ Phân tích các Cation
▪ Phân tích các Anion
▪ Phân tích hợp chất: polyphosphate, tripolyphosphate,choline,
o Sắc ký gel: dựa vào dung môi cần tách và ứng dụng, sắc ký gel có thể được
chia thành 2 loại:
▪ Sắc ký thẩm thấu gel (GPC: Gel Permeration Chromatography):
thường sử dụng trong lĩnh vực Polymer hòa tan trong dung môi hữu cơ
(polystyrene, nhựa vinyl clorua, polyethylene, methacrylate polymethyl,
vv) với dung môi rửa giải chủ yếu là nước hoặc dung môi hữu cơ như
tetrahydrofuran. Đặc biệt được ứng dụng trong ngành xác định trọng
lượng phân tử của Polymer.
▪ Sắc ký lọc gel (GFC: Gel Filtration Chromatography): được ứng dụng
rộng rãi trong hóa sinh, sinh học phân tử, công nghệ sinh học, phân tử
miễn dịch học và y học và các lĩnh vực khác liên quan, không chỉ được
sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm khoa học, mà còn được sử dụng
rộng rãi trong sản xuất công nghiệp.
o Sắc ký hấp phụ (absorption chromatography): pha tĩnh là một chất rắn có khả
năng hấp phụ, đó là các phương pháp sắc ký lỏng – rắn và khí – rắn.
o Sắc ký phân bố (partition chromatography): pha tĩnh là chất lỏng không hòa
tan được với pha động, chất lỏng này được bao trên bề mặt của một chất rắn
gọi là giá hay chất mang va phải là chất trơ, không tham gia vào sắc ký. Sắc ký
phân bố bao gồm sắc ký lỏng – lỏng và sắc ký khi – lỏng.
 Thường để đơn giản hóa, tuy không chính xác người ta gọi tắt các phương pháp sắc
kí: sắc kí khí, sắc kí lỏng, sắc kí lỏng cao áp, sắc kí lớp mỏng, sắc kí gel… Trong số các
phương pháp sắc kí được biết, quan trọng nhất là sắc kí hấp phụ, sắc kí phân bố và sắc
kí trao đổi ion. Dưới đây sẽ giới thiệu ba phương pháp sắc kí này nhằm vào hai mục
đích: chuẩn bị mẫu cho chất phân tích và phân tích một hỗn hợp chất.
Bảng 1: PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ
Phân loại
Phương pháp cụ thể

Pha tĩnh
Kiểu cân bằng


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
12

chung
Sắc kí
lỏng(LC)
Pha động là
pha lỏng.
Lỏng - Lỏng hoặc phân
bố
Lỏng được phủ trên
một chất rắn
Phân bố giữa chất lỏng
và bề mặt liên kết
Pha lỏng liên kết
Chất hữu cơ được gắn
trên một bề mặt rắn
Hấp phụ
Lỏng - Rắn hoặc hấp
phụ trao đổi ion
Nhựa trao đổi ion
Trao đổi ion
Sắc kí khí
(GC) Pha
động là pha
khí.

Khí - Lỏng
Lỏng được phủ trên
một chất rắn
Phân bố giữa khí và
lỏng
Khí - Pha liên kết
Chất hữu cơ được liên
kết trên bề mặt rắn.
Phân bố giữa lỏng và
bề mặt liên kết
Khí - Rắn
Rắn
Hấp phụ, trao dổi ion
Sắc kí lỏng
siêu tới hạn
Pha lỏng: chất lỏng siêu
tới hạn (supercritical
fluid)
Chất hữu cơ được liên
kết trên một bề mặt
rắn
Phân bố giữa chất lỏng
siêu tới hạn và bề mặt
liên kết


II. Phương Pháp Sắc Ký Khí.
1. Giới Thiệu Sắc Ký Khí:
 Sắc ký khí là phương pháp được dùng để tách các chất ở thể khí bay hơi, với pha
động là chất khí, gọi là khí mang (carrier gas). Sắc ký khí còn áp dụng cho các chất khí,

lỏng, rắn dễ bay hơi và bền nhiệt độ cao. Pha tĩnh có bề mặt tiếp xúc lớn.
 Sắc ký khí rắn (GSC - gas solid chromatography): pha tĩnh rắn là một chất hấp phụ,
chất rắn nhồi cột thường là silicagel, rây phân tử hoặc than hoạt tính. Quá trình này chủ
yếu là hấp phụ.
 Sắc ký khí lỏng (GLC - gas liquid chromatography): pha tĩnh lỏng được bao hay gắn
trên một chất mang rắn (solid support) tạo nên một lớp phim mỏng và đây là sắc ký khí
phân bố. Cơ sở cho sự tách ở đây chính là sự phân bố của mẫu trong và ngoài lớp phim
mỏng này.
 Sử dụng phương pháp sắc ký khi có khả năng tách được hoàn toàn những chất hữu
cơ tương tự, ví dụ như o-; m-; p-xilen không thể tách được bằng phương pháp chưng cất
phân đoạn nhưng tách được khá đơn giản bằng sắc ký khí, cũng như sử dụng để tách
những hỗn hợp rất phức tạp như khí thải ô tô chứa trên 300 hợp chất. Với việc ra đời


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
13

của nhiều loại detector nhiều phương pháp mới xuất hiện như: sắc ký khí - khối phổ
(GS -MS), sắc ký khí - hồng ngoại (GC - IR) đã làm tăng khả năng phân tích của sắc
ký khí.
2. Vài Nét Lịch Sử:
 1905: Ramsey tách hỗn hợp khí và hơi dựa trên cơ sở hấp phụ của than hoạt tính.
 1096: Tswett tách các sắc tố thực vật trên cột và gọi quá trình tách là “sắc kí ”.
 1941: Martin và Synge (giải thưởng Nobel) trình bày lý thuyết đĩa trong chưng cất và
chiết suất ngược dòng. Trên cơ sở đó James và Martin đề xuất ra sắc kí khí-lỏng (1952).
Từ đó đến nay GC ngày càng hoàn thiện. Đến năm 1968 đã có khoảng 18000 công
trình về GC. Những năm gần đây được sự hỗ trợ của công nghệ điện tử và tin học, GC
đạt được nhiều thành tựu hơn nữa.
3. Sơ Đồ Khối Của Hệ Thống Sắc Ký Khí:


4. Các Bộ Phận Của Máy Sắc Ký Khí:
 Hiện nay, hơn 30 nhà sản xuất cung cấp ra thị trường khoảng 150 mẫu khác nhau của
thiết bị sắc kí khí trên toàn thế giới.
 Trong thập niên 70, các bộ tích phân kế điện tử và xử lý số liệu dựa trên máy tính trở
nên thông dụng. Các dữ liệu được số hóa, các chương trình phần mềm hỗ trợ phát triển.
 Thập niên 80 đã xuất hiện các thiết bị sắc kí khí với các thông số như nhiệt độ của
cột, tốc độ dòng, tiêm mẫu, được điều khiển bằng máy tính với giá cả vừa phải; và có lẽ
quan trọng nhất là sự phát triển của các cột có khả năng tách những mẫu phức tạp có
chứa nhiều cấu tử trong một khoảng thời gian ngắn.

Hình 2.1: Sơ Đồ Máy Sắc Ký Khí


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
14

4.1 Hệ thống cung cấp khí mang:
 Đặc điểm:
o Các khí mang phải trơ về mặt hóa học như He, Ar, N
2
, CO
2
và H
2
và việc chọn
lựa khí mang thường được quyết định bởi loại detector sử dụng. Hệ thống cung
cấp khí mang bao gồm các bộ điều chỉnh áp suất (pressureregulators), các thiết bị
đo áp suất (gauges), và thiết bị đo tốc độ dòng. Hệ thống khí mang còn chứa một
hệ thống lọc phân tử để tách nước và các chất nhiễm bẩn khác.
o Tốc độ dòng được kiểm soát bởi các bộ điều chỉnh áp suất hai giai đoạn được lắp

vào các bình chứa khí mang. Áp suất của khí vào thiết bị nằm trong khoảng từ 10
đến 50 psi để có tốc độ dòng từ khoảng 30 đến 150 ml/ph đối với cột nhồi và
khoảng từ 1 đến 25 ml/ph đối với cột mao quản. Nói chung, nếu áp suất đi vào
thiết bị không đổi thì tốc độ dòng sẽ không đổi. Để đo tốc độ dòng khí người ta
dùng thiết bị đo tốc độ dòng (flowmeter) với bọt xà phòng và đồng hồ bấm giây.
 Khí mang:
Độ giảm áp suất tỉ lệ với độ nhớt khí mang nên cần chọn khí mang có độ nhớt
thấp cho cột mao quản và cột nhồi chặt. Bảng sau dẫn ra một số đặc tính cơ bản
của một số khí mang.
Khí
Độ dẫn điện χ,
10
-4
cal/cm.
o
K

Độ nhớt η ở 1 atm

50
o
C
100
o
C
200
o
C
300
o

C
Argon
Heli
Nito
Hydro
0.52
4.08
0.37
5.47
242
208
188
94
271
229
208
103
321
270
246
121
367
307
-
139
 Khi lựa chọn cần chú đến detector đang sử dụng như sau:
o Detector đo độ dẫn cần phải sử dụng khí mang có độ dẫn cao như H
2
, He.
Khí He có ưu điểm không nguy hiểm.

o Detector ion hóa ngọn lửa thường sử dụng khí mang N
2
do rẻ và không nguy
hiểm nhưng trường hợp ghép nối với các thiết bị khác, ví dụ ghép nối với
khối phổ phải dùng khí mang là heli.
o Detector cộng kết ngọn lửa thường dùng khí mang là N
2
.
 Sau đây là đặc điểm của một số khí mang thông dụng:
o Khí H
2
khi sử dụng làm khí mang cần dùng khí nitơ làm khí bảo vệ thổi qua
cột trước. Trong các phòng thí nghiệm người ta đã dùng phổ biến máy sản


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
15

xuất khí hydro với công suất từ 125 ml/ph đến 225 ml/ph. Khi dùng H
2
trong
phòng thí nghiệm phải có mày dò chỗ hở H
2
và cấm lửa.
o Khí He, argon là khí trơ hóa học rất thích hợp cho sắc kí ở nhiệt độ cao.
o Khí nitơ do không nguy hiểm, giá rẻ và dễ dàng làm tinh khiết nên N
2
được
dùng nhiều cho sắc kí khí. Cần chú y là độ dẫn nhiệt của N
2

rất gần với độ
dẫn của nhiều khí và hơi nhiều chất hữu cơ nên có trường hợp peak sắc kí có
thể bị ngược.
4.2 Hệ thống tiêm mẫu:
 Đặc điểm:
o Cách thông dụng nhất để đưa mẫu vào cột là sử dụng một bơm tiêm mẫu vi
lượng (microsyringe) để tiêm một mẫu lỏng hoặc khí qua một đệm cao su
silicon (septum) chịu nhiệt vào một buồng hóa hơi (injector). Buồng này được
đốt nóng với nhiệt độ thích hợp và được nối với cột tách (hình 3).
o Đối với các cột tách thông thường, cỡ mẫu thường thay đổi từ một vài đến 20µm.
Cột mao quản đòi hỏi lượng mẫu đưa vào nhỏ hơn nên trong trường hợp này hệ
thống chia dòng mẫu được thiết kế trong bộ injector được sử dụng để chỉ giao
một phần nhỏ lượng mẫu được tiêm đi vào cột, phần còn lại được thải ra ngoài.
4.3 Hệ thống cột:
 Trong thực tế có nhiều dạng cột tách khác nhau nhằm thỏa mãn các mục đích nghiên
cứu. Nói chung, cột tách sắc kí cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
o Đảm bảo trao đổi chất tôt giữa pha động và pha tĩnh nhờ việc tối ưu hóa các
thông số của phương trình Van Deemter.
o Độ thấm cao tức có độ giảm áp suất nhỏ với một tốc độ khí mang nhất định.
o Khả năng tải trọng cao của cột.
o Có khoảng nhiệt độ sử dụng rộng và chịu được nhiệt độ cao.
4.3.1 Cột nhồi:
 Cột thường được làm bằng thép không rỉ, nicken, thủy tinh với đường kính khoảng từ
3 đến 6 mm và chiều dài khoảng từ 1 đến 5 m. Cột nhồi chứa các hạt chất mang rắn
được phủ một lớp pha tĩnh lỏng hoặc bản thân hạt rắn là pha tĩnh. Chất mang rắn thường
là diatomite đã được silan hóa để giảm liên kết hydro với các chất phân cực.
4.3.2 Cột mao quản:
 Đa số các phép phân tích trong sắc kí khí sử dụng các cột mao quản dài từ 15 đến
100 m và đường kính trong rất nhỏ từ 0.10 đến 0.53 mm. Các cột này được chế tạo từ
thủy tinh oxit tinh khiết nấu chảy có mức độ liên kết ngang cao hơn nhiều so với thủy



NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
16

tinh thường nên bền và chịu được nhiệt độ cao đến 350
o
C. Lực căng cao của ống thủy
tinh cho phép chế tạo các cột có thành mỏng và dễ uốn.
 Các cột mao quản mở có lớp phim mỏng tráng trên thành ống cung cấp độ phân giải
cao hơn, thời gian phân tích ngắn hơn và độ nhạy cao hơn cột nhồi nhưng chúng có
dung lượng thấp hơn cho các mẫu. Cột mao quản mở hẹp cung cấp độ phân giải cao hơn
cột mao quản mở rộng hơn nhưng chúng đòi hỏi áp suất cao hơn để hoạt động và có
dung lượng cho mẫu nhỏ hơn.
 Lớp phim mỏng lỏng pha tĩnh dày khoảng từ 0.1 đến 5 µm trên bề mặt bên trong như
được minh họa trong hình 2.5. Nếu giảm độ dày của lớp phim này sẽ làm tăng độ phân
giải, giảm thời gian lưu và giảm dung lượng cho mẫu.
 Một loại khác là các cột mao quản có các hạt rắn chất mang phủ lớp pha tĩnh lỏng
được gắn trên bề mặt bên trong của cột. Bởi vì diện tích bề mặt của loại này tăng lên,
cột này có thể xử lý những mẫu lớn hơn cột phủ lớp phim mỏng trên thành cột. Loại cột
này là trung gian giữa cột mao quản phủ phim mỏng trên thành và cột nhồi.







Hình 2.2: Cột mao quản được làm bằng polyamide và fused silica
Hình 2.3: Minh họa cấu trúc bên trong của các cột nhồi và cột mao quản



NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
17

4.4 Hệ thống Detector:
o Detector có chức năng chuyển đổi đại lượng không điện (nồng độ của chất được
tách khỏi cột sắc ký) thành đại lượng điện và có chức năng phát hiện và đo
độ lớn của các cấu tử khi ra khỏi cột sắc ký. Vì vậy detector quyết định một phần
nồng độ chính xác cũng như độ nhạy của phương pháp.
o Nguyên tắc hoạt động dựa vào tính chất vật lý của cấu tử như: tính hấp thụ và
phát xạ ánh sáng, tính phân cực, khúc xạ, tĩnh dẫ nhiệt, đẫn điện, khối lượng
riêng…
4.4.1 Detector dẫn nhiệt:(thermal conductivity detector – TCD)

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của detector dẫn nhiệt
 Nguyên lý hoạt động:
o Phương pháp này còn được gọi là Katharometer dựa trên nguyên tắc cầu
Wheatstone được lần đầu tiên phổ biến cho sắc ký khí. Nó gồm bao gồm 4 điện
trở, được sắp xếp như hình vẽ. Khi các điện trở ở trạng thái cân bằng, điện thế
được đo bằng điện điện kế sẽ bằng 0. Cầu được sử dụng trong detector dẫn nhiệt
bằng cách nối điện trở với dòng khí ra khỏi cột (analytical flow), điện trở thứ 2
được nối với dòng khí tham chiếu (reference flow) (dòng khí chỉ gồm khí mang).
Khi dòng điện đi qua cầu, điện trở sẽ nóng lên. Đối với điện trở được nối với
dòng khí ra khỏi cột thì nhiệt độ trên điện trở sẽ giảm và độ giảm nhiệt độ trên
điện trở phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của khí ra khỏi cột dẫn đến điện trở bị giảm


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
18


xuống. Khi đó cầu sẽ bị mất cân bằng và độ thay đổi hiệu điện thế sẽ được đo
bằng vôn kế.
o Để detector hoạt động thì khí mang phải có độ dẫn nhiệt khác với hỗn hợp
khí được đưa vào. Khí H
2
và He là các khí mang có độ dẫn nhiệt khác với
hầu hết các hợp chất vô cơ và hữu cơ, nhưng khí H
2
không thường được sử
dụng trong detector dẫn nhiệt vi nó có thể phản ứng với oxit kim loại trên
điện trở. Vì vậy khí Heli thường được sử dụng làm khí mang trong detector
dẫn nhiệt.
o Detector TCD có thể thiết kế một số kiểu khác nhau. Trong đó có ba kiểu thường
gặp: tế bào dòng chảy, tế bào bán khuếch tán, tế bào khuếch tán.

A-kiểu tế bào dòng chảy B- tế bào bán khuếch tán C-kiểu tế bào khuếch tán
▪ Loại A ít nhạy hơn cả, thời gian đáp ứng lâu, chỉ thích hợp cho sắc ký điều chế.
▪ Loại B, với thể tích tối thiểu 100µl được sử dụng phổ biến cho sắc ký cột nhồi.
▪ Loại C với giới hạn phát hiện 10-100µl có thể sử dụng cho sắc ký mao quản cột hở.
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy sắc kí sử dụng detector dẫn nhiệt:
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy sắc kí sử dụng detector dẫn nhiệt


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
19

 Đặc điểm:
Độ nhạy của detector TCD phụ thuộc vào hai yếu tố:
o Khả năng dẫn nhiệt của khí mang.

o Độ nhạy tỷ lệ với dòng điện nuôi cầu. Dòng điện này điều chỉnh tùy thuộc
vào loại và lưu lượng khí mang, nhiệt độ detector và nhiệt độ cột tách.
 Ưu điểm và nhược điểm:
o Ưu điểm:
▪ Vì tất cả các hợp chất hữu cơ và vô cơ, có độ dẫn nhiệt khác với Heli nên
tất cả các hợp chất có thể được nhận biết bởi detector.
▪ Dòng khí sau khí ra khỏi detector không bị phân hủy nên có thể đi qua
thiết bị phân tích khác. Vì vậy, detector dẫn nhiệt này có thể được nối với
các loại detector khác trong phân tích sắc kí.
o Nhược điểm:
▪ Detector dẫn nhiệt rất nhạy cảm với sự thay đổi tốc độ của dòng khí mang.
▪ Thời gian cho tín hiệu khá lâu.
▪ Độ nhạy thấp.
4.4.2 Detector ion hóa ngọn lửa (flame ionization detector – FID):
o Detector ion hóa ngọn lửa là loại detector gần như phổ biến nhất trong tất cả
detector sử dụng trong sắc kí khí, detector này có khả năng đo được sự có
mặt của hầu hết các chất hữu cơ và rất nhiều các hợp chất vô cơ khác.
o Nguyên lý hoạt động:
Hình 2.6: Cấu tạo và hoạt động của detector ion hóa ngọn lửa


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
20

o Nguyên tắc làm việc dựa trên sự biến đổi độ dẫn điện ngọn lửa của hydro đặt
trong điện trường khi có chất hữu cơ cần tách chuyển qua. Nhờ nhiệt độ cao, các
chất hữu cơ từ cột tách đi vào detector bị bẻ gãy mạch, bị ion hóa nhờ có oxy của
không khí để tạo thành các ion trái dấu tương ứng.
Ví dụ: Nguyên lý hoạt động tạo thành ion trong trường hợp benzen như sau:
C

6
H
6
6CH
6CH + 3O
2
6CHO
+
+ 6e
o Các ion tạo thành được chuyển về các bản điện cực trái dấu nằm ở hai phía
của ngọn lửa (thế hiệu giữa hai bản điện cực này khoảng 250-300V).
o Dòng ion được giảm áp trên một điện trở có chỉ số rất cao (10
8
-10
12
Ω) và độ
giảm hiệu điện thế này được khuếch đại và ghi lại trên máy tự ghi. Số lượng của
ion tạo thành (chính là độ nhạy của detector) phụ thuộc vào các yếu tố sau:
▪ Cấu trúc hình học của detector
▪ Tỷ lệ thành phần của hydro/không khí
▪ Nhiệt độ của ngọn lửa
▪ Cấu trúc của các phần tử mẫu cần xác định

Hình 2.7: Sơ đồ hoạt động của sắc kí sử dụng detector ion hóa ngọn lửa FID
o Các hợp chất hữu cơ được đốt cháy bằng ngọn lửa hydro/không khí tạo thành các
ion. Khí mang từ cột sẽ được được trộn trước với hydro và đốt cháy bằng ngọn
lửa ở buồng đốt. Một điện cực hình trụ đựợc đặt cách vài mm phía trên ngọn lửa
để thu thập các ion sinh ra. Dòng ion này sẽ được đo bằng cách đặt một điện thế
giữa đầu phun của ngọn kửa và điện hình trụ để hạn chế đến mức tối đa sự tái kết
hợp của các ion, phải đặt điện thế chọn lọc vào vùng bảo hòa (vùng mà khi tăng



NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
21

điện thế sẽ không làm tăng dòng ion) các tính hiệu tạo thành sẽ được khuếch đại
bằng bộ khếch đại điện tử rồi qua bộ sử lý và ghi tính hiệu.
 Đặc điểm của detector ion hóa ngọn lửa:
o Giới hạn phát hiện dưới 10-12g/s
o Khoảng động học từ 10
6
-10
7
.
o Nhiệt độ làm việc tới 400
0
C.
o Phân hủy chất đòi hỏi 3 khí: khí mang, hydro, oxi.
 Ưu và nhược điểm của detector ion hóa ngọn lửa:
o Ưu điểm:
▪ Là một trong những detector có độ nhạy cao.
▪ Độ ổn định cao, ít bị ảnh hưởng bởi vận tốc và nhiệt độ của khí mang.
▪ Thời gian chi tín hiệu nhỏ hơn 0.1 giây,có độ nhạy gấp 1000 detector TCD.
 Nhược điểm:
▪ Phải dùng thêm hệ thống khí đốt.
▪ Ngoài khí mang không được dùng khi mẫu có khí : SO
2
, CO
2
, H

2
O, NO
x
.
▪ Cấu tử mẫu bị phân hủy trong ngọn lửa nên không thể dùng trong trường
hợp muốn cho cấu tử qua tiếp một thiết bị phân tích khác.
▪ Chỉ đáp ứng với các hợp chất hữu cơ, một số hợp chất vô cơ, không có
đáp ứng đối với các khí bền và nước.
4.4.3 Detector cộng kết điện tử (Electron capture detector – ECD):
 Nguyên lý hoạt động:
o Detector cộng kết điện tử sử dụng hoạt độ phóng xạ β phóng ra để ion hóa các
khí mang và phát sinh ra dòng điện ở giữa cặp điện cực. Khi những phân tử hữu
cơ có chứa nhóm electron mang điện tích như: halogen, photpho và nhóm nitro đi
qua detector, detector giữa lại một vài electron và làm biến đổi số đo của dòng
điện giữa các điện cực.

Hình 2.8:Cấu tạo của detector cộng kết điện tử


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
22




Hình 2.9: Hoạt động của detector cộng kết điện tử
o Detector gồm có điện trường, bên trong có nguồn phát tia β (do Ni
63
, được phủ
bên ngoài tấm bạch kim hay titan), khí mang được dùng là Ar. Điện tử sơ cấp của

tia β sẽ ion hóa phân tử khí mang làm bắn ra điện tử thứ cấp, tạo dòng điện trong
điện trường, phản ứng dây chuyền xảy ra. Khi có sự hiện diện của mẫu, thường là
chất có độ âm điện cao, sẽ nhận điện tử thứ cấp, làm giảm cường độ dòng điện,
tương ứng với sự xuất hiện mũi sắc kí.
o Detector hoạt động dựa trên đặt tính của các chất có khả năng cột kết các điện tử
tự do trong pha khí (trừ trường ngoại lệ của các khí trơ) khả năng cộng kết điện
tử lớn hay nhỏ là phụ thuộc vào các hợp chất cần được phát hiện. Khả năng đó
tương đối nhỏ đối với các hợp chất hdrocacbon no. Ngược lại, khi các hợp chất
có chứa các nhóm chức hoặc đa liên kết (đôi hoặc ba) thì khả năng các điện tử sẽ
tăng hẳn lên. Đặc biệt là nếu trong phân tử của hợp chất này có chứa các nguyên
tử halogen (Cl, Br….) Bởi vậy, độ nhạy phát hiện của detector ECD rất đặc thù
cho các nhóm chức và có thể dao động trong phạm vi khá rộng (1-10
6
).




Hình 2.10: Các quá trình ion hóa, cộng kết điện tử và tái kết hợp xảy ra trong một
detector cộng kết điện tử


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
23

▪ Bộ phận chính của detector ECD là một buồng ion. Tại đây diễn ra quá
trình ion hóa, bắt giữa điện tử và tái kết hợp.
▪ M: là phân tử khí mang, EC: và phân tử của chất có khả năng giữ điện tử.
▪ Cũng chính vì khả năng bắt giữ điện tử (electron-capture) mà detector còn
được gọi là detector bắt giữ điện tử.

o Trong detector cộng kết điện tử xảy ra 3 quá trình:
▪ Quá trình ion hóa: một nguồn tia phóng xạ được lắp sẵn trong detector,
phát ra một chùm tia β
-
với tốc độ 10
8
-10
9
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.
▪ Quá trinh công kết điện tử các nguyên tử hoặc là phân tử của các chất
(EC), 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 và do vậy tạo ra các ion âm.
▪ Quá trình tái kết hợp: các ion âm được tạo ra như vậy sẽ kết hợp với các
ion dương của phân tử khí mang để tạo thành các phân tử trung hòa.
▪ Như vậy do khả năng cột kết điện tử của chất cần phân tích, 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.

 Đặc điểm:
Độ nhạy của detector ECD phụ thuộc vào :
▪ Độ lớn của dòng điện nền
▪ Mức năng lượng ái điện tử của chất cần phát hiện
▪ Bản chất của khí mang
▪ Điện thế được đặt vầo detector
Những chất có ái lực điện tử cao sẽ cho các tính hiệu mạnh, để tạo ra các điện thế cần
thiết cho quá trình vận chuyển ion, có thể đặt vào detector thế một chiều không đổi
hoặc là thế một chiều dưới dạng xung.
Nếu sử dụng thế một chiều không đổi, vùng làm việc tối ưu của điện thế đặt vào
detector phụ thuộc vào bản chất của chất nghiên cứu và nhiệt độ của detector các giá
trị này thường dao động giữ 1-30V. Ngược lại, nếu sử dụng điện thế dạng xung khoảng
làm việc tối ưu của detector sẽ không phụ thuộc vào bản chất của chất nghiên cứu, mà


NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
24

chỉ phụ thuộc khoảng cách giữ các xung trong một điều kiện nhất định. Thông thường
sử dụng thế hiệu một chiều gián đọan khoảng 50V, với độ dài xung từ 0,75-3µs và
khoảng cách giữ hai xung 5-200 µs.
 Ưu điểm và nhược điểm:
o Ưu điểm:
▪ Detector cộng kết điện tử không những được dùng để nhận biết hầu hết các
hợp chất có chứa nguyên tử ion âm như halogen-, nitro- và sunlfur- mà còn có thể
được sử dụng để nhận biết các hợp chất nhiều vòng thơm, anhydrides và các chợp
chất của carbonyl có nối đôi liên hợp.
▪ Độ nhạy cao, nhất là khi mẫu thuộc các nhóm chức: halogenua, peroxid,
quinon, nitro…Đặc biệt dùng phân tích thuốc sát trùng.
o Nhược điểm:

▪ Để độ nhạy cao, phải dùng khí Ar (giá trị cao), vì N
2
có độ liên kết khá bền
nên khó tạo điện tử thứ cấp.
4.4.4 Detector phát xạ nguyên tử (Atomic – emission detector – AED):
 Một trong những bổ sung mới nhất cho máy sắc kí khí là detector phát xạ nguyên tử
(AED). Detector này khá đắt tiền so với các detector khác được sử dụng trong sắc ký
nhưng nó có thế mạnh không thể thay thế được. Thật vậy, thay vì đo đơn giản pha khí
cung cấp ( chứa cacbon) để tạo ra các ion trong ngọn lửa bằng detector ion hóa ngọn
lửa. AED có thể thay đổi nền hiện tại vì sự bắt phần tử không phải điện tử của những
điện tử nhiệt với electron bắt điện tử. AED có nhiều tính khó dùng hơn bởi vì nó dựa
vào sự dò tìm của những phát xạ nguyên tử.







Hình 2.11: Sơ đồ cấu tạo của detector phát xạ nguyên tử



NHÓM 8 - KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG
25

 Nguyên lý làm việc:

Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của detector phát xạ nguyên tử
Đây là loại hiện đại. Cấu tử ra khỏi cột được đưa qua trường plasma (tạo bởi heli) có

năng lượng của bức xạ vùng vi sóng. Cấu tử mẫu nhận năng lượng, bị nguyên tử hóa
và nguyên tử bị kích thích, do đó chúng có khả năng phát xạ. Cường độ phát xạ được
ghi nhận và chuyển thành mũi sắc kí.
 Đặc điểm:
o Độ nhạy rất cao, thời gian phát xạ tính hiệu nhỏ.
o Đặc biệt máy có thể ghi nhận đồng thời nhiều cấc tử.
o Tuy nhiên chi phí phân tích rất cao vì phải dùng khí heli.
Ưu điểm lớn nhất của detector AED là nó có khả năng xác định những phát xạ nguyên
tử của nhiều phân tử trong một phép phân tích cấu tử từ cột mao quản của sắc ký khí.
Khi cấu tử ra khỏi cột mao quản, chúng được đưa vào trong một trường plasma (hoặc
sự phóng điện) nơi mà cấu tử mẫu nhận năng lượng và bị kích thích bởi năng lượng từ
plasma, do đó chúng có khả năng phát xạ. Máy tính có ghi lại cường độ phát xạ và
chuyển thành mũi sắc kí.
4.4.5 Detector quang kế ngọn lửa (flame photometric detector):

Hình 2.13: Cấu tạo của detector quang kế ngọn lửa