Bài giảng Phương pháp phân tích hiện đại - Chương 20: Một số phương pháp phân tích sắc ký (Phần 2) có nội dung trình bày về sắc ký khí GC (Gas Chromatography); nguyên tắc, hệ sắc ký khí, kỹ thuật thực nghiệm và ứng dụng sắc ký khí GC,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Phương pháp phân tích hiện đại - Chương 20: Một số phương pháp phân tích sắc ký (Phần 2)
- GIỚI THIỆU MỘT SỐ
PHƯƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH SẮC KÝ
(2)
- CHƯƠNG
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN
20 TÍCH SẮC KÝ
20.7 SẮC KÝ KHÍ GC (Gas Chromatography)
– Nguyên tắc
– Hệ sắc ký khí
– Kỹ thuật thực nghiệm & ứng dụng
- NGUYÊN TẮC
Sắc ký khí (GC): PP sắc ký mà φ m là chất khí hoặc
ở dạng hơi
Sắc ký khí hấp phụ φ S là chất hấp phụ rắn
φS là màng mỏng chất
Sắc ký khí phân bố
lỏng trên bề mặt chất
(SK khí – lỏng)
hấp phụ rắn
Các đại lượng đặc trưng cho quá trình GC bao
gồm thời gian lưu, hệ số phân bố, hệ số chứa, hệ
số chọn lọc, độ phân giải, chiều cao đĩa lý thuyết …
Nhìn chung, các mẫu được bay hơi cho đến 4500C
mà không bị phân hủy đều có thể được nghiên cứu
trên GC
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
5
2 4
1
THIẾT
BỊ
SẮC 6
KÝ
KHÍ 3
Sơ đồ máy sắc ký khí
1. Hệ thống bình khí 4. Detector
2. Bộ nạp mẫu 5. Bộ ghi
3. Hệ thống cột tách 6. Bộ phận in kết quả
- AIR
Tiêm mẫu tự động Máy sắc ký khí
Làm sạch Septum
INJECTOR DETECTOR Máy tính
Lò cột
Chia
dòng
Cột
H2 Khí bổ trợ cho cột mao quản
Maùy in
Lọc ẩm
Lọc HYDROCARBON
N2(He)
Lọc OXYGEN
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Khí mang (pha động)
Trơ với cấu tử khảo sát Tinh khiết
Có độ nhớt thấp, để làm tăng vận tốc khí
THIẾT mang
BỊ
SẮC Khi xét quan hệ giữa chiều cao đĩa lý
KÝ thuyết H và vận tốc tuyến tính của dòng
KHÍ khí mang, loại khí mang nào cho cực tiểu
càng trãi rộng càng tốt
Những loại khí mang thường dùng là H2,
N2, He, Ar…
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Khí mang (pha động)
H,
Nitro
mm
Helium
THIẾT
BỊ
SẮC Hydrogen
KÝ
KHÍ
10 20 30 40 50
Vận tốc tuyến tính
trung bình của khí
mang,cm / s
Sự phụ thuộc của H vào vận tốc tuyến tính
của H2, N2 , He làm khí mang
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Khí mang (pha động)
Chọn lựa khí mang còn phải lưu ý đến
detector sử dụng:
Nên dùng khí mang có độ
Detector dẫn cao như H , He (nhưng
2
độ dẫn
THIẾT H2 ít được dùng vì dễ cháy nổ,
(TCD)
BỊ dù cực tiểu trãi rộng nhất)
SẮC Có thể dùng tất cả các khí
KÝ Detector (trừ O2). Thường chỉ cần dùng
KHÍ Ion hóa N2 , nhưng nếu ghép máy GC
ngọn lửa với máy khác, VD khối phổ,
(FID) phải dùng He làm khí mang.
Khi vận hành FID phải dùng
H2 và O2 để đốt cháy ngọn lửa
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Bộ nạp mẫu
Mẫu dạng lỏng được bơm
vào cột (bằng syringe) qua Kim
một màng cao su đặc biệt có tiêm
THIẾT khả năng giữ cho áp suất Buồng
BỊ của hệ thống luôn ổn định bay hơi Khí
mang
SẮC gọi là septum
KÝ
KHÍ Lượng mẫu được bơm vào Coät
cột khoảng 1 – 10μl Bộ nạp mẫu GC
Bộ nạp mẫu được giữ ở nhiệt độ thích
hợp theo chương trình nhiệt độ, thường
cao nhiệt độ hóa hơi của cấu tử một ít
- Các lọai buồng tiêm mẫu thông dụng
Split/Splitless Injector
Xi lanh
Septum
Buồng nhiệt
Khí mang
Làm sạch Septum Chia dòng
Cột sắc ký
Xi lanh
Làm sạch Septum
Khí mang
Chia dòng
Cột sắc ký
Cột sắc ký
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Cột sắc ký
Cột tách sắc ký khí phải:
+ Đảm bảo quá trình trao đổi chất giữa
φS và φm
THIẾT + Độ giảm áp suất qua cột nhỏ
BỊ + Tải trọng cao
SẮC + Làm việc được ở nhiệt độ cao trong
KÝ khoảng nhiệt độ tương đối rộng
KHÍ
Cột được chế tạo bằng thép, đồng, thủy
tinh nóng chảy… có độ bền nhiệt và bền
hoá học cao
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Cột sắc ký
Các chất nhồi trong cột (pha tĩnh hoặc
chất rắn mang) phải bền cơ, bền hóa và
THIẾT đáp ứng yêu cầu tách tốt
BỊ
SẮC Trong GC hấp phụ: chất nhồi vào cột là
KÝ chất hấp phụ rắn đóng vai trò φ S
KHÍ
Trong GC phân bố: chất nhồi cột đóng
vai trò chất mang cho φ S lỏng
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Cột sắc ký
Chất hấp phụ loại một
(chất hấp phụ không đặc
hiệu): trên bề mặt không có
Chất nhóm chức nào, VD như than
THIẾT
nhồi Chất hấp phụ loại hai:
BỊ
cột là trên bề mặt có các điện
S ẮC
chất rắn tích, ví dụ OH– của silicagel
KÝ
hấp phụ Chất hấp phụ loại ba:
KHÍ
trên bề mặt có các liên kết
hoặc các nhóm nguyên tử có
mật độ điện tử cao, VD các
polymer chứa nhóm nitryl
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Cột sắc ký
Được sử dụng phổ biến trong
GC bao gồm than hoạt tính
không phân cực (bề mặt
THIẾT Chất
riêng 1300 1700m2/g), dùng
BỊ nhồi
PT các khí nhẹ; silicagel,
S ẮC cột là
nhôm oxide là những chất
KÝ chất rắn
hấp phụ có cực và zeolite tự
KHÍ hấp phụ
nhiên/tổng hợp, thủy tinh xốp
đóng vai trò các rây phân tử
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Cột sắc ký
Dùng trong sắc ký khí–lỏng
thường là các chất trơ có bề
mặt phát triển nhưng ít lỗ
xốp để không xảy ra hiện
THIẾT Chất
tượng hấp phụ, VD diatomite
BỊ nhồi
S ẮC cột là
KÝ chất rắn Để tách các chất có hoạt tính
KHÍ mang mạnh, có thể dùng teflon làm
chất mang. Đôi khi chất mang
còn có thể làm từ bột thủy
tinh dạng hạt hình cầu rất mịn
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Cột sắc ký
Pha tĩnh lỏng tẩm trên chất
mang bao gồm các alcohol,
dầu vaseline, dầu silicon, các
THIẾT Chất phtalate, các loại eter, ester,
BỊ nhồi các hợp chất chứa N như
S ẮC cột là nitrile, amin thẳng/thơm…
KÝ chất rắn
KHÍ mang
Đặc biệt người ta cũng dùng
các loại tinh thể lỏng để làm
pha tĩnh lỏng
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Cột mao quản
Là một phát minh quan trọng trong lĩnh
vực sắc ký. Nhờ trở lực dòng khí trên
cột rất bé, có thể tăng chiều dài cột lên
rất lớn (hàng trăm mét)
THIẾT
BỊ Trong cột mao quản, thành mao quản
SẮC đóng vai trò chất mang (pha tĩnh được
KÝ cho trực tiếp lên thành mao quản)
KHÍ Đa số các loại cột mao quản đều làm từ
thủy tinh nóng chảy
Hiện nay, loại cột mao quản phim mỏng
dùng trong GC còn có loại dtr 0,10mm
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Cột mao quản
Các loại cột được cung cấp bởi các nhà
SX khác nhau mang ký hiệu khác nhau
cho biết cấu tạo và mức độ phân cực của
cột. VD, hãng SGE sản xuất các loại cột:
THIẾT
φSlà siloxan–carbon copolymer,
BỊ HT5
SẮC không phân cực
KÝ BP1 φS là dimethyl siloxan, không p/cực
KHÍ
BP φSchứa 50% cyanopropylphenyl
225 dimethyl siloxan, phân cực t/bình
BP
20 φS là polyethylene glycol, p/cực tốt
- Các loại cột sắc ký khí thông
dụng
Df Polyimide (Nhôm)
ID 0.10.53mm Lớp pha tĩnh
L Fused silica(silicon dioxide)
Cột mao quản phim mỏng (WCOT)
24 mm
Wallcoated opentubular column
Cột mao quản lớp mỏng (SCOT)
Supportcoated opentubular column Cột nhồi
Cột mao quản nhồi
- KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Detector
Detector dẫn nhiệt TCD
(Thermal Conductivity Detector)
THIẾT Hoạt động trên nguyên tắc đo liên tục
BỊ độ dẫn nhiệt của khí mang tinh khiết đi
SẮC ngang qua một cột so sánh và khí mang
KÝ có chứa các cấu tử cần tách đi qua cột
KHÍ phân tích
Hệ thống đo gồm các điện trở mắc theo
nguyên tắc cầu Wheatstone
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
