kỹ thuật phân tích khí
TRANSCRIPT
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 1/62
K ỹ thuật phân tích khí
Bộ dò dựa trên oxide kim loại Bộ dò điện dung
Bộ dò dựa trên sóng âm Bộ dò dựa trên nhiệt dung
Bộ dò dựa trên ánh sáng
Bộ dò dựa trên tính chất điện hóa
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 2/62
1.1. Phân tích sắc ký
1.1.1. Nguyên lý cơ bản- Sắc ký là kỹ thuật tách các cấu tử ra khỏi
hỗn hợp dựa trên ái lực khác nhau của
mỗi cấu tử đối pha t ĩ nh và pha động+ pha t ĩ nh: có tác dụng giữ cấu tử cần tách
(lớp chất cố định)
+ pha động: có tác dụng kéo cấu tử cầntách ra khỏi cột (chất lỏng, khí)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 3/62
PPPT sắc ký
Được phát minh vào năm 1903 bởiTswett (1872-1919)
Ưu điểm:+ khả năng phân tách cao, có thể tách
những chất rất giống nhau về mặt hóa
học lẫn vật lý+ là 1 trong những PPPT mạnh nhất
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 4/62
Cột sắc ký
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 5/62
Thứ tự ra khỏi cột
Hợp chất có ái lực nhiều với pha động thì có xu hướng ra khỏi cột trước
Hợp chất có ái lực nhiều với pha t ĩ nh thì bị
giữ lại lâu hơn trong cột và ra sau
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 6/62
Sắc ký đồ
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 7/62
Phân loại sắc ký
Phân loại dựa trên trạng thái của pha động:- Sắc ký lỏng:
+ pha động: chất lỏng
+ pha t ĩ nh: rắn, lỏng
- Sắc ký khí
+ pha động: chất khí + pha t ĩ nh: rắn, lỏng
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 8/62
Phân loại sắc ký
Theo cơ chế của quá trình tách: Sắc ký hấp phụ
Sắc ký phân bố Sắc ký trao đổi ion
Sắc ký rây phân tử
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 9/62
Các đại lượng cơ bản
tM
t R
t’ R
W
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 10/62
Thời gian lưu tR , thể tích lưu VR
- Sắc đồ: kết quả của quá trình tách sắc ký. Mỗipeak của sắc đồ ứng với 1 hoặc 1 nhóm cấu tửcủa hỗn hợp cần tách.
- Thời gian lưu tR: thời gian từ khi tiêm mẫu đếnkhi ghi nhận được cực đại của mũi sắc ký- Thời gian lưu chết tM: thời gian 1 chất hoàn toàn
không tương tác với pha t ĩ nh hay cũng là thờigian di chuyển của pha động từ đầu cột đến cuốicột.
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 11/62
Hệ số phân bố K
CS : nồng độ chung của chất tan trong phat ĩ nh
CM : nồng độ của chất tan trong pha động
K càng lớn ngh ĩ a là chất bị hấp phụ càngnhiều, chất chuyển động càng chậm
K chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất tan,pha t ĩ nh và nhiệt độ mà không phụ thuộc vào
kiểu cột tách
'.S S M
M M S
C n V K K C n V
β = = ⋅ =
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 12/62
Hệ số chứa (dung lượng) K’
nS, nM : số mol của chất tan trong pha t ĩ nh, pha động
β : tỉ số pha
t’ R : thời gian lưu hiệu chỉ nh
tM : thời gian chết
- K’ biểu diễn mối tương quan giữa thời gian của chất tanlưu lại trong pha t ĩ nh so với trong pha động.
- K ’ lớn: cột tách tốt nhưng thời gian phân tích kéo dài vàvùng bị giãn rộng
'
' S R
M M
n t K
K n t β = = =
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 13/62
Số đĩ a lý thuyết N trong cột sắc ký
Biết: δ : độ lệch chuẩn của peak- Trong TH lý tưởng, peak có dạng
hình Gauss, ta có độ rộng của
peak:+tại điểm uốn: Wi = 2 δ
+tại một nửa chiều cao: Wh = 2,355δ
+ tại đáy peak: Wb = 4 δ
- Ta có các công thức sau:
2 Rt
N δ
=
2
h
2
b
5,545W
16W
R
R
t N
t N
= ⋅
= ⋅
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 14/62
Số đĩ a lý thuyết N trong cột sắc ký
- N càng lớn ngh ĩ a là số lượng các cân bằng tăngthì hiệu quả phân chia trên cột sắc ký tăng lên, bềrộng đáy càng nhỏ, peak càng nhọn, định lượngchúng càng chính xác.
- Sắc ký lỏng: N < 20.000- Sắc ký khí: N > vài trăm ngàn? S ắc ký khí tách t ốt h ơ n s ắc ký l ỏng ?
- Chiều cao tương đương với đĩ a lý thuyết:H = L / NL: chiều dài cột sắc ký
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 15/62
Độ chọn lọc α
- Độ chọn lọc α : dùng để đánh giá 2 chất cótách đư ợc hay không
− α: phụ thuộc vào pha t ĩ nh, pha động và bản
chất của chất tan- Pha t ĩ nh phải có cùng bản chất với chất tan để
giữ chúng lại
2 2
1 1
'
1'
K K
K K α = = >
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 16/62
Hệ số phân giải Rs
Hệ số phân giải Rs: dùng để đánh giá 2peak liên tiếp có thể tách được hay không(tốt nhất Rs = 1,5)
( )2 1
1 2b b
1
W W2
R R
s
t t R
−= >
+
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 17/62
Khả năng tách các chất
Biểu thức liên hệ giữa 4 đại lư ợng trên:
2
2
'N 1
4 1 's
K R
K
α
α
− = ⋅ ⋅ +
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 18/62
Ứng dụng của PP sắc ký
Định tínhCấu tử đư ợc tính theo giá trị tR . So sánh
tR của mẫu và tR của cấu tử chuẩn
trong cùng đk đo trên máy. Định lư ợng: bằng cách so sánh với dd
chuẩn:
- Chiều cao h của mũi (hẹp và đối xứng)- Diện tích mũi S
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 19/62
Các ứng dụng của sắc ký
Phân tích dựa vào chiều cao peak
Phân tích dựa vào diện tích peak
Xây dựng đường chuẩn (calibration with standards)
Phương pháp chuẩn nội (internal-standard)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 20/62
Máy sắc ký
GC – máy sắc ký khí HPLC – máy sắc ký lỏng sắc ký trao đổi ion
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 21/62
Sắc ký khí
(Gas-Liquid Chromatography)Sắc ký khí Gas-Liquid Chromatography (GLC)
hoặc là Gas Chromatography (GC)
Bốc hơi mẫu
Tách các cấu tử trong cột nhờ vào sự phân bố trongpha động và pha t ĩ nh
Pha động: pha khí (N2, He, Ar…)
Pha t ĩ nh: pha rắn hoặc pha lỏng phủ lên pha rắn đượcgiữ ở trong cột
Phương pháp công cụ để phân tách và xác định các
hợp chất hóa học
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 22/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
Mẫu (sample) phân tích được:
- Đưa vào bộ phận nạp mẫu (heated injector)
- Di chuyển qua một cột phân tách (seperating column)nhờ một dòng khí mang trơ (inert carrier gas)
- Phát hiện và ghi lại
dưới dạng các peakskhi các cấu tử đi ra
khỏi cột
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 23/62
Sắc ký khí
(Gas-Liquid Chromatography)
T=0
T=10’
T=20’
InjectorInjector DetectorDetector
MostMost Interaction with Stationary PhaseInteraction with Stationary Phase LeastLeast
Flow of Mobile PhaseFlow of Mobile Phase
T=0
T=10’
T=20’
InjectorInjector DetectorDetector
MostMost Interaction with Stationary PhaseInteraction with Stationary Phase LeastLeast
Flow of Mobile PhaseFlow of Mobile Phase
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 24/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
Ngu n cung c p khí mang (Carrier Supply)
F = 25 – 150 ml.min-1: Cột nhồi (Packed column) F = 1 – 25 ml.min-1: Cột mao quản (Open-tubular orCapillary column)
- N 2 : chi phí th ấp, an toàn
- H2: chi phí th ấp, nguy c ơ cháy n ổ
- He: thông th ườ ng, đắt
- Ar:Bình chứa áp suất cao (pressurized tank)
- Dụng cụ điều chỉ nh áp suất (pressureregulator)
- Điều khiển lưu lượng dòng khí (Flowcontroller)
Two stages pressure regulator
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 25/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
Ngu n cung c p khí mang (Carrier Supply)
Thiết bị tách N2 từ không khí nén (Pure Nitrogen Generator)
- Thẩm thấu chọn lọc N2
- 0.5 ppm O2, > 0.5 ppm H2O, > 2.0 ppb halocarbons hoặc CxHy.
- Lưu kương tối đa ∼ 1 l/min. Áp suất 3,5 – 7 atm.
Thiết bị cung cấp khí H2 từ nước cất (Hydrogen Generators)- Phương pháp điện phân (Electrolysis)
- Chất điện ly: polymer rắn (solid polymer electrolyte)
- H2 99.999%- Khả năng lưu trữ H2: 4 litre
- Áp suất: 1,4 – 7 atm.
- Lưu lượng: 0 to 125 ml.min-1
và có thể đạt đến 1200 ml.min-1
.
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW DAYKEMQUYNHON COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 26/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
H th ng n p m u (Sample Injection system)
Các yêu cầu:
- Lượng mẫu thích hợp- Tốc độ nạp mẫu phải nhanh và mẫu nạp khi vào cột ở trạng thái khí
Giảm sự giãn peak (band broadenning) và tăng độ phân giải của cột
Microsyringe chuẩn (calibrated)
Septum: màng bằng cao su silicone Gia nhiệt cho vùng nạp mẫu: T > 50°C của cấu tử có nhiệt độ sôi cao nhất
Thể tích nạp mẫu:∼ 20 µl đối với cột nhồi (packed column)
∼ 0,2 µl hoặc nhỏ hơm đối với mao quản (open-tubular or
capillary column)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW DAYKEMQUYNHON COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 27/62
B. Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
n nhi t c t s ăc ký (Column Thermostating)
Mục đích: Bảo đảm tính lặp lại của thời gian lưu
Lò ổn nhiệt (thermostating oven)T opti.= f(T sôi ), T opti ≥ T sôi v ớ i RT= 2 – 30 phút
Lò ổn nhiệt
Cột sắc ký
Nhiệt độ chương tr ình hóa(Temperature Programming)
Isothermal: mẫu đơn giản
Mẫu phức tạp: Tách các cấu tử củamẫu dựa vào sự thay đổi của T sôi
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW DAYKEMQUYNHON COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 28/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
So sánh s c ký đ hai ch đ: Isothermalvà chng tr ình hóa nhi t đ
Chương trình hóa nhiệt độ
Hệ số khả năng
Độ phân giải
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW DAYKEMQUYNHON COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 29/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
Các vùng có gia nhi t c a h s c ký khí (GC)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 30/62
Kỹ thuật sắc kýMột trong các thành phần cơ bản nhất: Detector (bộ
dò tín hiệu). Chia 4 loại:• Detetor ion hóa mẫu FID (ion hóa ngọn lửa)• Detetor dựa vào tính chất vật lý TCD (dẫn nhiệt).
• Detetor quang học FPD• Detetor điện hóa ECD (công kết điện tử)Tín hiệu của Detetor phụ thuộc đặc tính của chúng.
Detector nhạy cảm nồng độ tín hiệu nhận được phụthuốc tốc độ dòng khí đi qua: TCD, ECD, FPD.
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
ắWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 31/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
Đu dò (Detectors)
Một số yêu cầu:
Tín hệu thu đươc tuyến tính hoặc gần tuyến tính với lượng mẫu
Thời gian trả lời nhanh
Phát hiện đa dạng (universal detection)
Tín hiệu ra không phụ thuộc và nhiệt độ
Làm việc ổn định từ nhiệt độ thường đến 400°C (đối với GC)
Thermal Conductivity Detector (TCD) Flame Ionization Detector (FID) Electron Capture Detector (ECD) Nitrogen-Phosphorous Detector (NPD)
Flame Photometric Detector (FPD): FID tweaked for S compounds
Photoionization Detector (PID)
Q
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 32/62
Detector dẫn nhiệt (TCD)• Detector TCD dựa vào tính chất độ điện dẫn.
• Nguyên tắc: đo liên tục độ dẫn nhiệt của khí mang(tinh khiết hoặc chứa cấu tử tách) giữa buồng đo vàbuồng so sánh có lắp các dây điện trở Vonframhoặc Platin.
• Được ứng dụng rộng rãi có thể xđ hầu hết các chấttách từ cột sắc ký.• Nhạy cảm nồng độ, giới hạn phát hiện 10-9g/ml.
• Độ dẫn điện của He, H2 lớn hơn 6 – 10 lần so vớicác hợp chất hữu cơ.
Q
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
Sắ ký khíWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 33/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
Thermal Conductivity Detector (TCD)
Sơ đồ nguyên lý
Measures heat loss from a hot filament – nearly universal Filament heated to const T When only carrier gas flows heat loss to metal block is constant, filament Tremains constant When an analyte species flows past the filament generally thermal conductivitygoes down, T of filament will rise. (resistance of the filament will rise).
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
Sắc ký khíWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 34/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
Thermal Conductivity
Detector (TCD)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 35/62
Detector ion hóa ngọn lửa FID• Nguyên tắc: dựa trên sự biến đổi độ dẫn điện của ngọn
lửa H2 đặt trong một điện trường khi có chất hữu cơ chuyển qua.
• Các chất hữu cơ bị oxy hóa nhờ oxy không khí tạo cácion trái dấu tương ứng, chúng chuyển về các bản điệncực nằm 2 phía ngọn lửa.
CH* + O* CHO+e-
- Số lượng các ion phụ thuộc H2 /không khí- Detector nhạy cảm khối lượng, không nhạy với khí vô cơ
N2, N2O, NO, CO2, CS2, COS- Độ nhạy là 10-12g/s, thích hợp phân tích các hydrocacbon
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
Sắc ký khíWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 36/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
Flame Ionization Detector (FID)
Sensitive towards organics
Analyte is burned in H2 /air, which produces CH and CHO+ radicals
CHO+ radicals are reduced at a cathode which produces a currentproportional to the radical quantity ∼ 10-12 A Specific for organic carbon, insensitive to inorganics, CO2, SO2 etc. Generally DL 100x less than TCD about pg/s (flow rate dependent)
Response to specific organic depends on the number of organic carbons.
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 37/62
Detector công kết điện tử ECD• Detetor nhạy cảm nồng độ
• Xác định các hợp chất chứa nhóm chức hoặc đaliên kết• Dựa trên khả năng công kết các điện tử tự do
trong pha khí của dòng khí mang được ion hóa
bằng tia β phát ra từ nguồn phóng xạ (63
Ni) tạora nguồn e- và các ion phân tử khí mang M+
M +β M+ + e-
Độ nhạy: khá rộng 1 – 106
Thường sử dụng phân tích thuốc trừ sâu, diệt cỏcó chứa vòng benzen clo hóa
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 38/62
Electron Capture Detector (ECD)
Sensitive to electron withdrawing groups especially towards organicscontaining –F, -Cl, -Br, -I also, -CN, NO2
Nickel-63 source emits energetic electrons collides with N2 (introducedas make-up gas or can be used as carrier gas) producing more electrons:
Ni-63 ⇒ e-, e- + N2 ⇒ 2e- + N2+
The result is a constant current that is detected by the electron collector
(anode). As an analyte flows through past the Ni-63 source, electron capture ispossible by electron-withdrawing species: A + e- ⇒ A-
Current decreases as a result of e- capture by analyte. This is one of the
few instances in which a signal is produced by a decrease in detectablephenomenon.
Very low DL for detected species 10-15g/ml for many halogenatedsubstances
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
Sắc ký khíWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 39/62
Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
Electron Capture Detector (ECD)
Radioactive Ni-63 source
Easily contaminated with O2, H2O, sample overloading.
High maintenance device. Highly variable response to halogenated substances
Sometimes complementary information from FID helps.
The bad S đ nguyên lý
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 40/62
B. Sắc ký khíWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 41/62
B. Sắc ký khí (Gas-Liquid Chromatography)
M t s ng d ng c a GC (GLC)
Áp dụng đối với các mẫu bốc hơi và ổn định nhiệt đến vài trăm °C
Có khả năng phát hiện và phân tích rất nhiều chất và hỗn hợp
Được ứng dụng rộng rãi để tách và xác định các cấu tử trong các mẫu từnhiều chủng loại khác nhau
M t vài ví d :
☺ Ketones: polydiméthyl siloxane
☺ Alkaloïdes: 5% phenyl polydimethyl siloxane
☺ Steroïds: 50% phenyl polydimethyl siloxane
☺ Chlorinated Aromatics: 50% Trifluoropropyl polydimethyl siloxane
☺ Alcohols: Polyethylenglycol
☺ Esters: 50% Cyanopropyl polydimethyl siloxane
Sắc ký khí kết hợp khối phổ
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả caoWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 42/62
B. Sắc ký lỏng hiệu quả cao(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
Phân lo i HPLC d a b n ch t t ng tác
Sắc ký phân bố (partition chromatography)
Sắc ký hấp phụ hoặc lỏng-rắn (adsorption or liquid-
solid chromatography) Sắc ký trao đổi ion (ion exchange chromatography)
Sắc ký loại trừ kích thước (size exclusionchromatography)
SO3-
SO3-
Na+
COO-
H3N+
Na+
COOH
H3N+
pH2
pH4.5
Ion-exchange Resin
VD: nguyên lý sắc ký trao đổi ion(acide amine)
Sắc ký loại trừ kích thước
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả caoWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 43/62
B. Sắc ký lỏng hiệu quả cao(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
Đc đ i m c a HPLC Pha t ĩ nh đượ c nh ồi trong c ột
Pha động ở tr ạng thái l ỏng: Các dung môi, h ỗn h ợ p dung môi ho ặc n ướ c
Phân lo i HPLC d a vào v t li u nh i
Pha thông thường (Normal phase): vật liệu nhồi là silica đơn giản
Trao đổi ion: silica biến tính (mdified silica)
Pha đảo (reverse-phase): silica bi
ến tính Phần lớn các HPLC là pha đảo
Chất phân tích được giữ trên pha t ĩ nhphân cực nhỏ hơn cho đến khi bị rữa trôibởi pha động phân cực đủ lớn
Thao tác đơn giản
Hiệu quả cao Cột làm việc ổn định
Có thể phân tích cho cả hai loại cấu tử có đặc tính tương tự hoặc khác xa nhau
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 44/62
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 45/62
B. Sắc ký lỏng hiệu quả cao
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 46/62
ý g ệ q(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
nh h ng c a b n ch t pha t ĩ nh đ n ch t l ng tách
Pha đảo
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả caoWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 47/62
ý g q(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
S đ nguyên lý c a HPLC
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả caoWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 48/62
(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
Các yêu c u đi v i dung môi
Áp suất bơm: vài trăm atm (∼6000psi), lưu lượng 0,1 – 10 ml.min-1 với E<0,5%
Vật liệu bơm bền ăn mòn đối với nhiều loại dung môi khác nhau Chế độ bơm piston
Cỡ hạt trong cột sắc ký: 3 - 10µm
Một hoặc nhiều bình chứa dung môi (500 ml)
Loại bỏ hoàn toàn khí hòa tan và cặn trong dung môi giảm độ rộng của peak(band spreading) và ảnh hưởng đến chất lượng detector
Đuổi khí hòa tan trong dung môi bằng khí trơ (sparger)
Lựa chọn chế độ tách rửa (elution) cho dung môi Trang bị các loại valves tỷ lệ (proportionating valves) cho phép đưa dung môi từhai bình chứa với các lưu lượng thay đổi liên tục
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả caoWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 49/62
(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
Hi u qu tách b ng ph ngpháp gradient elution
Sử dụng một dung môi đơn giản có thànhphần không đổi: isocratic
Sử dụng hai hay nhiều hơn các hệ dungmôi có độ phân cực (polarity) khác nhaunhiều: gradient elution
Tỷ lệ các loại dung môi được chương trìnhhóa liên tục hoặc theo từng bậc
Gradient elution: tăng chất lượng của quá
trình tách (improve seperation efficiency)
Quá trình tách r a (Elution)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả caoWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 50/62
(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
Polar Solvents
Water > Methanol > Acetonitrile > Ethanol > Oxydipropionitrile
Non-polar Solvents
N-Decane > N-Hexane > N-Pentane > Cyclohexane
Đ phân c c c a m t s dung môi s d ng trong HPLC
L a ch n pha đng và pha t ĩ nh
Chủ yếu dựa vào sự phân cực của cấu tử phân tích, pha động, pha t ĩ nh
Quy tắc chung: độ phân cực (polarity) của cấu tử cần phân tích và pha t ĩ nh là tương đương còn pha động có độ phân cực sai biệt
Khi độ phân cực của cấu tử và pha t ĩ nh quá giống nhau: thương tác mạnh giữacấu tử cần phân tích và pha t ĩ nh ⇒ thời gian phân tích kéo dài
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả caoWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 51/62
(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
Tính ch t m t s lo i dung môi s d ng trong HPLC
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả cao(Hi ht P f Li id Ch t h HPLC)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 52/62
(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
H th ng n p m u (Sample Injection Systems)
Sử dụng valve 6 cổng
Nạp mẫu qua vòng lấy mẫu (sampling loops) ⇒ Sắc ký lỏng hiện đại
Có thể thay thể sampling loops từ 5 µl đến 500 µl
Sai số của lượng mẫu nạp dưới 1%
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả cao(Hi ht P f Li id Ch t h HPLC)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 53/62
(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
C t s c ký HPLC
Thông thường:
L = 10 – 30 cm và có thể nối tiếp 2 cột hoăc nhiều hơn
ID = 4 – 10 mm, kích thước hạt nhồi: 3, 5 và 10µµµµm
40.000 – 60.000 đĩ a/m cột
C t t c đ cao và hi u qu hn
L = 3 - 7 cm và có th n i ti p 2 c t ho ăc nhi u h n
ID = 1 – 4,6 mm, kích th c h t nh i: 3 ho c 5 µ µµ µ m
100.000 đĩ a/m c t
C t b o v (Guard Column)
Được lắp đặt trước cột phân tách để kéo dài tuổi thọ của cộtThành phần = thành phần của cột phân tách nhưng cỡ hạt lớnhơn để giảm tổn thất áp suất
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả cao(Hight Performance Liquid Chromatography HPLC)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 54/62
(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
n đ nh nhi t đ c a c t (Column Thermostats)
Phần lớn ứng dụng cua HPLC được thực hiện ở nhiệt độ phòng
Tuy vậy chất lượng của sắc ký đồ sẽ tốt hơn nếu duy trì nhiệt độ của cộtkhông thay đổi (sai số < 0,05°C)
Thiết bị HPLC hiện đại được trang bị thêm lò gia nhiệt cho cột (Column
heater) ổn định nhiệt độ ở gần 150°C với sai số < 0,05°C
Trang bị hệ thống phun nước làm lạnh (water jackets fed) từ bể ổn nhiệtđể khống chế chính xác nhiệt độ
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả cao(Hight Performance Liquid Chromatography HPLC)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 55/62
(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
Đu dò (Detector) dùng cho HPLC
Không nhạy và có khả năng phân tích đa dạng như detector của GC
Thường gặp nhất là Detector UV-VisLOC: Limit Of Detection
Mass LOD = concentration (mol/L) x inj. vol. (L) x FW (g/mol)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả cao(Hight Performance Liquid Chromatography HPLC)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 56/62
(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
UV-Vis and Fluorescence Detector Electrochemical Detector
Amperometric detection = fixed potential and measure the current response.
λλλλλλλλ == 200200--400nm400nmλλλλλλλλ sử dụng 254 nm254 nm
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
B. Sắc ký lỏng hiệu quả cao(Hight Performance Liquid Chromatography HPLC)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 57/62
(Hight-Performance Liquid Chromatography - HPLC)
Các ph ng pháp nâng cao đ phân gi i trong HPLC
Tăng chiều dài của cột (Increase column length)
Giảm đườ ng kính của cột (Decrease column diameter)
Giảm lưu lượ ng pha động (Decrease flow-rate)
Pha t ĩ nh (vật liệu nhồi cột) đồng nhất (Uniform stationary phase (packing))
Giảm thể tích bơ m mẫu (Decrease sample size)
Lựa chọn pha t ĩ nh sạch hơ n (Select proper stationary phase)
Lựa chon pha động tinh khiết hơ n (Select proper mobile phase)
Sử dụng áp suất ổn định hơ n (Use proper pressure)
Thành phần của pha động thay đổi hợ p lý (Use gradient elution)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
So sánh HPLC và GC(C i f HPLC d GLC)
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 58/62
(Comparison of HPLC and GLC)Các đc đ i m chung:
Hiệu quả, độ chọn lọc cao, ứng dụng rộng rãi
Thể tich mẫu nhỏ
Có thể không phá hủy mẫu (nondestructive of sample)
Định lượng dễ dàng
u đ i m c a HPLC
Áp dụng được với cácmẫu không bay hơi và
không bền nhiệtÁp dụng được cho các ionvô cơ
u đ i m c a GC
Thiết bị đơn giản và rẻ
Nhanh chóng Dễ dàng kết nối với phổkhối
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
Áp dụngWWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 59/62
Số liệu ban đầu:
(tR)A=16.4 phút, (tR)B=17.63 phút, (tR)M=1.3 phút, chiều dài cột: L=30 cmĐộ rộng của peak tại đường nền: WA=1.11 phút và WB=1.21 phútTính toán: Rs, N, H, Chiều dài của cột để bảo đảm Rs=1.5 và (tR)B tương ứng.
Rs= 2(17.63 – 16.4)/(1.11+1.21) = 1.06
Giải:
N = 16(16.4/1.11)2 = 3493 và N = 16(17.63/1.21)2 = 3397
⇒ N = (3493+3397)/2= 3445
H = L/N = 30/3445 = 8.7×10- 3 cm
Do k’B và α không thay đổi khi tăng chiều cao của cột, ta có:
( )( )
cm H N L
N N N
N
R
R
s
s
60107.8109.6
109.63445
5.1
06.1
33
3
2
22
1
2
1
=×××=×=
×=⇒=⇒=
− ( )
( )
( )
( ) ( ) ( ) phut t
t R
R
t
t R
Rs
s
R
R 355.1
06.163.1722
2
2
2
2
2
1
2
1 =⇒=⇒=
+
−=
'
'
1
1
4 B
B
s
k
k N R
α
α
( ) ( )
( )2'
2'221
1
16
B
Bs
B R
k
k
u
H Rt
+
−=
α
α
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 60/62
Bài tập
1) Cho 2 chất có thời gian lưu tR1=1,43, tR2=4,5 và bề rộng đáy Wb1=0,1,
Wb2 = 0,3. Tính số đ ĩ a lý thuyết ứng với mỗi
chất2) Mội cặp peak có độ chọn lọc α = 1,1 và
hệ số phân giải R s=1, hệ số chứa K’ 2=0,5.Tính số đ ĩ a lý thuyết N?
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 61/62
Bài tập
3) Một hỗn hợp gồm 2 chất có hệ sốchứa K’ 1= 2,58 và K’ 2=2,64. Tính hệ sốchọn lọc α?
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.COM
8/11/2019 Kỹ thuật phân tích khí
http://slidepdf.com/reader/full/ky-thuat-phan-tich-khi 62/62
Bài tập3) Một hệ thống sắc ký lỏng hoạt động với các thông
số sau:Chiều dài phần cột được nhồi pha t ĩ nh: 25,2 cm,Tốc
độ dòng: 0,312ml/ph, Thể tích pha động:
VM=1,4ml, Thể tích pha t ĩ nh: Vs=0,168mlSau khi cho qua cột chứa 2 cấu tử AB ta được sắc
ký đồ với dữ liệu sau: tM = 1,2ph; thời gian lưu của
A và B là 12,5 và 13,8ph, chiều rộng chân peak Avà B là 1,34 và 1,44ph.Hãy tính: N, H, K, K’, Rs, αααα
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM