TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
LỚP: D13HPT02

NHÓM 1

Trần Quốc Huy

Trương Thị Hạnh

Bùi Thị Phương

Khổng Đức Trung

Phan Thị Tuyết Trinh

Nguyễn Bảo Trang

Lương Trần Yến Duyên

Trương Đình Thuận

Nguyễn Thị Thanh Thuý

GVHD: ThS. LÊ THỊ HUỲNH NHƯ
1


2

3


I. GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN
 KHÁI NIỆM:
- “Chiết pha rắn” ứng dụng đặc biệt trong phân tích
lượng siêu vết các kim loại độc.
- 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 thường là nước hoặc dung môi hữu cơ
chứa chất tan.
+ Pha rắn thường ở dạng hạt, nhỏ và xốp là vâât liêâu để
hấp phụ chất tan khi cho pha lỏng chảy qua.
4


I. GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN
 Pha rắn (còn được gọi là pha tĩnh) thường là các vâât
liêâu silicagel dạng xốp trung tính, oxit nhôm đã được
ankyl hoá nhóm –OH bằng các gốc hydrocarbon
mạch thẳng -C8, -C18, nhân phenyl, các polyme hữu
cơ; hoăâc than hoạt tính gắn các nhóm chức; hoăâc
các loại vâât liêâu hấp phụ tổng hợp hoặc tự nhiên…
 Các vâât liêâu này được nhồi vào cột chiết nhỏ hoặc
nén ở dạng đĩa dày (đĩa chiết) với đường kính khác
nhau.

5



I. GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN


I. GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN
- Pha lỏng là pha chứa chất cần phân tích, có thể là
dung môi hữu cơ hay dung dịch đệm…
Khi cho pha lỏng đi qua cột chiết hoặc đĩa chiết, pha
rắn tương tác với chất phân tích và giữ lại một
hoặc một nhóm chất phân tích trên pha rắn.
Các chất còn lại đi ra khỏi cột cùng với dung môi hòa
tan mẫu.
7


I. GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN
- Nhưng trong môât số trường hợp chất cản trở được
giữ lại trên pha rắn còn chất phân tích nằm trong
pha lỏng đi ra khỏi côât.
- Quá trình rửa giải (giải hấp) chất phân tích được
thực hiện bằng một dung môi thích hợp.
Chẳng hạn như: các hợp chất hữu cơ thường được
rửa giải ra khỏi pha rắn trên côât bằng các dung môi
như: axeton, axetonnitrile hoăâc metanol. Đối với
các kim loại thì được rửa bằng các axit với nồng đôâ
và thể tích thích hợp.
8


I. GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN

Ưu điểm của chiết pha rắn:
 Hệ số làm giàu cao, thao tác nhanh, đơn giản và
chi phí thấp. Dung dịch (mẫu, rửa giải…) chảy
qua cột với tốc độ có thể điều khiển bằng máy
hút chân không hoặc bơm nhu động. Các quá
trình này có thể tự động hóa một cách dễ dàng.
Mặc dù LLE cũng có vài khâu có thể tự động hóa
nhưng các thao tác phức tạp hơn.
Hình 1.6 mô tả sơ đồ tự động hóa khi ghép nối kỹ
thuật chiết pha rắn với phương pháp quang phổ
hấp thụ nguyên tử để xác định lượng vết kim loại.
9


GIỚITHIẾU
THIỆUVỀ
VỀCHIẾT
CHIẾTPHA
PHARẮN
RẮN
I. I.GIỚI
Ưu điểm của chiết pha rắn:

A) Quá trình mẫu qua cột ; B) Quá trình rửa giải và đi vào thiết bị đo 10


I. GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN

Máy chiết pha rắn hoàn chỉnh hiện nay



I. GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN
Ưu điểm của chiết pha rắn:
- Sử dụng ít dung môi. Mẫu sau khi được xử lý sơ bộ
và điều chỉnh môi trường thích hợp được cho trực
tiếp qua cột và chỉ cần một lượng rất nhỏ dung môi
rửa giải là có thể rửa giải chất cần phân tích ra khỏi
cột.
- Ngược lại, trong kỹ thuật LLE đòi hỏi phải sử dụng
một lượng lớn dung môi (chủ yếu là dung môi hữu cơ).
12


I. GIỚI THIỆU VỀ CHIẾT PHA RẮN
Ưu điểm của chiết pha rắn:
- Điều kiện tách đơn giản. Do cân bằng phân bố chất
tan giữa hai pha xảy ra nhiều lần, nên chỉ cần có sự
khác nhau hợp lý về khả năng chiết là có thể tách
hoàn toàn hai chất tan ra khỏi nhau. Việc lựa chọn
dung môi đối với kỹ thuật SPE đơn giản hơn kỹ
thuật LLE. Do kỹ thuật LLE cần phải sử dụng dung
môi không trộn lẫn nên việc lựa chọn dung môi sẽ
khó khăn hơn.

13


II. CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN
Về cơ bản, cơ chế chiết SPE giống với cơ chế tách
trong phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) bao

gồm 3 cơ chế chính, đó là: cơ chế hấp phụ pha thường, cơ
chế hấp phụ pha đảo và cơ chế trao đổi ion. Tuy nhiên SPE
khác với HPLC là: trong HPLC sự tách chất phân tích ra khỏi
nhau trong hệ dòng chảy liên tục của pha động, còn SPE giữ
chất phân tích lại trên pha rắn sau đó rửa giải chất phân tích
ra khỏi pha rắn với dung môi phù hợp. Các chất phân tích sẽ
được tách khỏi dung dịch ban đầu với nồng độ đậm đặc hơn
và tinh khiết hơn.

14


II. CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN
1. Cơ chế hấp thụ pha thường.
Là sự hấp thu các chất phân tích từ dung môi không
phân cực lên bề mặt phân cực của pha rắn. Cơ chế của
quá trình tách dựa trên lực tương tác phân cực như: các
liên kết hydro, các tương tác phân cực pi-pi, tương tác
lưỡng cực hay tương tác lưỡng cực-lưỡng cực cảm ứng.
Cơ chế này liên quan đến sự hấp thu các nhóm chức của
chất tan lên các vị trí phân cực của pha tĩnh để chống lại độ
tan của các chất tan trong pha động
15


II. CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN
1. Cơ chế hấp thụ pha thường. (normal phase)
Trong SPE pha thường, thường sử dụng các loại pha
tĩnh không liên kết như: silica, alumina, và magie silica, nhưng
phổ biến nhất vẫn là silica. Ngoài ra còn có một số vật liệu pha

liên kết cũng được sử dụng trong SPE pha thường như nhóm
aminopropyl, cyanopropyl, propyldiol.
Để rửa giải chất phân tích ra khỏi chất hấp thu, thường
sử dụng dung môi phân cực có khả năng phá vỡ liên kết giữa
chất phân tích và bề mặt hấp thu.
16


II. CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN
2. Cơ chế hấp thụ pha đảo. (reserved phase)
Ngược với hấp thụ pha thường, pha tĩnh ở đây là chất
không phân cực như C18 còn pha động là pha không phân
cực. Cơ chế là tương tác không phân cực còn gọi là tương tác
Van Der Vaals, hiệu ứng phân tán hay sự phân tách.
Chất hấp thu trong SPE pha đảo thường là hợp chất
Hidrocacbon C-8,C-18 và một số loại khác như: C-2, C-4,
cyclohexyl, nhóm phenyl… các chất phân tích có tính kị nước
sẽ có khuynh hướng hấp thụ mạnh.

17


II. CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN
3. Cơ chế trao đổi ion.
Dựa vào sự trao đổi ion của chất tan (mang điện tích)
trong các dung môi phân cực hay không phân cực với chất
hấp thu trao đổi ion. Cơ chế tương tác ion này có năng lượng
cao (80Kcal/mol). Vì vậy, các chất tan phân cực hấp thu hiệu
quả từ dm phân cực cũng như dm không phân cực. Trong quá
trình hấp thu sẽ xuất hiện quá trình cạnh tranh để trao đổi ion.

Quá trình này phụ thuộc vào độ chọn lọc của ion hay số lượng
ion cạnh tranh ở vị trí này. Do vậy chất PT được làm giàu sẽ
phải cạnh tranh với các ion khác trong dd mẫu.

18


II. CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN
3. Cơ chế trao đổi ion.

19


II. CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN
3) Cơ chế trao đổi ion.
Các chất hấp thụ trao đổi ion thường có chứa
nhóm chức anion hoặc cation liên kết với silaca. Các
chất trao đổi cation mạnh có chứa nhóm chất axit
sunfonic và các nhóm chất trao đổi cation yếu thường
là nhóm chất axit cacboxylic.
Đối nhóm chất trao đổi anion mạnh là các nhóm
chất amin bậc 4, còn các nhóm chất trao đổi anion
yếu thường là bậc 3, bậc 2 và 1
20


II. CƠ CHẾ CHIẾT PHA RẮN
3. Cơ chế trao đổi ion.
Pha tĩnh thường là silica liên kết với nhóm chức anion
hay cation. Nếu là các chất trao đổi cation mạnh thì dùng silica

liên kết với nhóm sunfuanic axit, còn là chất trao đổi yếu
thường

là

liên

kết

với

nhóm

COOH

Việc rửa giải chất phân tích hấp thu trên pha tĩnh có thể
tiến hành theo nhiều cách: nếu là trao đổi cation có thể dùng
ion H+ của axit mạnh hoặc dùng các cation mạnh hơn ( ví dụ
rửa giải Na+ dùng dung dịch K+), nếu là anion có thể dùng OH
hoặc các anion khác.

21


III. KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN
 Trong chiết pha rắn viêâc lưu giữ chất phân tích có thể thực
hiêân qua hai kỹ thuâât trong điều kiêân tĩnh và điều kiêân đôâng.
 Trong kỹ thuật SPE ở điều kiện động, các vật liệu pha rắn
được nạp trước vào cột (cột chiết) và được cố định ở giữa
2 tấm ngăn bằng polyetylen xốp. Ngoài ra, vật liệu SPE có

thể

được

cố

định

trong

các

mạng

lưới

polytetrafluoroethylene (PTFE) và ép thành khối dạng đĩa
(đĩa chiết). Kỹ thuật SPE trong điều kiện động gồm 4 bước
chính được mô tả trên hình 1.5.
22


III. KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN

23


III. KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN
Bước 1 - Nhồi và chuyển dạng chất hấp phụ pha rắn


Đầu tiên, vật liệu hấp phụ (chất hấp phụ) có kích
thước xác định được nhồi lên cột chiết  hoạt hóa vâât
liêâu hấp phụ.
Mục đích của quá trình hoạt hóa là hình thành
các nhóm chức hoạt động khác nhau trên vật liệu
hấp phụ.
24


III. KỸ THUẬT TRONG CHIẾT PHA RẮN
Trong bước 1 có thể tiến hành theo 2 cách như sau:
Hoạt hóa các nhóm chức hoạt động trước  nhồi
lên cột chiết. Thường áp dụng đối với cơ chế pha
thường và pha đảo.
Nhồi vật liệu lên cột chiết  tiến hành chuyển dạng
nhóm chức ban đầu sang dạng thích hợp cho quá
trình hấp phụ. Chẳng hạn: chuyển dạng H+ thành
dạng NH4+. Cách này áp dụng đối với cơ chế trao đổi
ion.

25