5.2  Ph­¬ng ph¸p s¾c ký khÝ

 

S¾c ký khÝ lµ mét ph­¬ng ph¸p t¸ch dùa trªn sù ph©n bè kh¸c nhau cña c¸c cÊu tö gi÷a hai pha kh«ng trén lÉn vµo nhau, trong ®ã lµ pha ®éng lµ chÊt khÝ (khÝ mang) ®i qua pha tÜnh chøa trong cét. S¾c ký khÝ ®­îc ¸p dông ®Ó t¸ch nh÷ng chÊt hoÆc dÉn xuÊt cña chóng mµ cã thÓ hãa h¬i ë nhiÖt ®é ph©n tÝch. Ph­¬ng ph¸p s¾c ký khÝ dùa trªn c¬ chÕ hÊp phô, ph©n bè hoÆc lo¹i theo kÝch th­íc ( dïng r©y ph©n tö).

ThiÕt bÞ

ThiÕt bÞ gåm nguån cung cÊp khÝ, bé phËn tiªm mÉu, cét s¾c ký chøa trong buång æn nhiÖt, hÖ thèng ph¸t hiÖn vµ ghi s¾c ®å. KhÝ mang ®i qua cét víi tèc ®é vµ ¸p suÊt cã kiÓm sãat vµ ra detector. NhiÖt ®é cña cét hoÆc ®­îc gi÷ ë mét gi¸ trÞ kh«ng ®æi hoÆc thay ®æi theo mét ch­¬ng tr×nh quy ®Þnh trong chuyªn luËn riªng.

Sù ®Æc thï vÒ thiÕt kÕ cña m¸y s¾c ký khÝ cã thÓ yªu cÇu ph¶i thay ®æi ®iÒu kiÖn s¾c ký ®· ghi trong chuyªn luËn riªng. Trong nh÷ng tr­êng hîp cã thay ®æi nh­ thÕ, ph¶i cho nh÷ng kÕt qu¶ t­¬ng tù. NÕu cÇn, ®iÒu chØnh tèc ®é dßng khÝ mang ®Ó c¶i thiÖn chÊt l­îng s¾c ký ‎®å hoÆc ®Ó thay ®æi thêi gian l­u cña c¸c pic quan t©m.

bé phËn tiªm  mÉu

Tiªm mÉu trùc tiÕp: Lµ kiÓu tiªm mÉu th­êng dïng trõ khi cã chØ dÉn kh¸c. Cã thÓ tiªm mÉu trùc tiÕp vµo ®Çu cét b»ng b¬m tiªm (syringe) hoÆc dïng van tiªm mÉu hoÆc ®­a vµo buång hãa h¬i cã thÓ cã g¾n thªm bé chia dßng.

Tiªm pha h¬i: Cã thÓ thùc hiÖn b»ng hÖ thèng tiªm mÉu head-space tÜnh hay ®éng.

HÖ thèng tiªm mÉu head-space ®éng (kü thuËt bÉy vµ lµm s¹ch): bao gåm thiÕt bÞ nhóng ch×m vµo dung dÞch cho c¸c chÊt bay h¬i b¸m vµo cét hÊp phô ë nhiÖt ®é thÊp. C¸c chÊt l­u gi÷ ®­îc gi¶i hÊp vµo pha ®éng b»ng c¸ch lµm nãng nhanh cét hÊp phô.

HÖ thèng tiªm mÉu head-space tÜnh: bao gåm buång æn nhiÖt mÉu cã kiÓm sãat nhiÖt ®é trong ®ã ®Æt lä ®ùng mÉu chøa mÉu r¾n hoÆc láng trong thêi gian cè ®Þnh ®Ó cho c¸c thµnh phÇn bay h¬i ®¹t ®­îc tr¹ng th¸i c©n b»ng gi÷a pha h¬i vµ pha láng hoÆc r¾n. Sau khi ®¹t ®­îc tr¹ng th¸i c©n b»ng, mét l­îng mÉu khÝ x¸c ®Þnh tr­íc ®­îc ®­a vµo m¸y s¾c ký khÝ.

Pha tÜnh

Pha tÜnh chøa trong cét cã thÓ lµ:

• Cét mao qu¶n lµm b»ng silica nãng ch¶y, pha tÜnh phñ trªn thµnh cét.
• Cét nhåi chøa  h¹t chÊt mang, tr¬ tÈm pha tÜnh láng.
• Cét nhåi chøa pha tÜnh r¾n.

Cét mao qu¶n cã ®­êng kÝnh trong tõ 0,1 ®Õn 0,53 mm vµ dµi tõ 5 ®Õn 60 m. Pha tÜnh lµ mét líp phim bÒ dµy tõ 0,1 ®Õn 5,0 mm cã thÓ g¾n kÕt vÒ hãa häc vµo bÒ mÆt bªn trong.

Cét nhåi lµm b»ng thñy tinh hay kim läai, th«ng th­êng dµi tõ 1 ®Õn 3 m, ®­êng kÝnh trong tõ 2 ®Õn 4 mm. Pha tÜnh th­êng lµ chÊt polime xèp hoÆc chÊt mang r¾n phñ pha tÜnh láng.

Trong ph©n tÝch c¸c hîp chÊt ph©n cùc ë cét nhåi víi pha tÜnh cã dung l­îng thÊp, tÝnh ph©n cùc thÊp, chÊt mang ph¶i tr¬ ®Ó tr¸nh lµm cho pic kh«ng ®èi xøng. Häat tÝnh chÊt mang cã thÓ ®­îc gi¶m ®i b»ng c¸ch silan hãa tr­íc khi phñ pha tÜnh lªn. Th­êng dïng diatomit nung, röa víi acid. C¸c chÊt mang th­êng cã c¸c kÝch th­íc h¹t kh¸c nhau, th­êng sö dông nhÊt c¸c h¹t tõ 150 ®Õn 180 mm vµ 125 ®Õn 150 mm.

Pha ®éng

Thêi gian l­u vµ hiÖu lùc cét phô thuéc vµo tèc ®é dßng khÝ mang: Thêi gian l­u tØ lÖ thuËn víi chiÒu dµi cét vµ ®é ph©n gi¶i tØ lÖ thuËn víi c¨n bËc hai chiÒu dµi cét. §èi víi cét nhåi, l­u l­îng khÝ mang tÝnh b»ng mL/phót ë ¸p suÊt khÝ quyÓn vµ nhiÖt ®é phßng. L­u l­îng ®o ë ®Çu ra cña detector b»ng dông cô ®o c¬ häc cã chia ®é hoÆc èng ®o tèc ®é dßng dïng bät xµ phßng ë nhiÖt ®é cét ®ang ph©n tÝch. Tèc ®é dµi cña dßng khÝ mang ®i qua cét nhåi tØ lÖ nghÞch víi c¨n bËc hai ®­êng kÝnh trong cña cét ë mét thÓ tÝch dßng x¸c ®Þnh. L­u l­îng 60 mL/phót trong cét ®­êng kÝnh trong 4 mm vµ l­u l­îng 15 mL/phót trong cét ®­êng kÝnh trong 2 mm cïng cho tèc ®é dßng nh­ nhau, do ®ã thêi gian l­u t­¬ng ®­¬ng nhau.

Th­êng dïng heli vµ nit¬ lµm khÝ mang cho cét nhåi vµ nit¬, heli vµ hydro cho cét mao qu¶n. 

 

Detector

Th­êng dïng detector ion ho¸ ngän löa, ngßai ra cßn dïng detector dÉn nhiÖt, nit¬-phospho, céng kÕt ®iÖn tö, phæ khèi, phæ hång ngäai FTIR vµ c¸c läai detector kh¸c tïy theo môc ®Ých ph©n tÝch.

C¸c ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho qu¸ tr×nh s¾c ký: Xem Phô lôc 5.8.

Ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh

æn ®Þnh cét, buång tiªm vµ detector ë nhiÖt ®é vµ tèc ®é dßng khÝ mang quy ®Þnh trong chuyªn luËn cho ®Õn khi ®­êng nÒn æn ®Þnh.

ChuÈn bÞ c¸c dung dÞch thö vµ ®èi chiÕu theo quy ®Þnh cña chuyªn luËn. C¸c dung dÞch ph¶i kh«ng ®­îc cã c¸c tiÓu ph©n r¾n. Dïng dung dÞch chuÈn ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®iÒu kiÖn ®o phï hîp ®Æt trªn thiÕt bÞ vµ thÓ tÝch dung dÞch mÉu tiªm cÇn dïng ®Ó t¹o ra mét ®¸p øng phï hîp. TiÕn hµnh c¸c lÇn tiªm lÆp l¹i ®Ó kiÓm tra ®é lÆp l¹i cña ®¸p øng vµ kiÓm tra sè ®Üa lý thuyÕt, nÕu cã yªu cÇu.

Tiªm c¸c dung dÞch thö vµ ghi l¹i s¾c ®å thu ®­îc. TiÕn hµnh tiªm l¹i nhiÒu lÇn ®Ó kiÓm tra ®é lÆp l¹i cña ®¸p øng. X¸c ®Þnh diÖn tÝch pic cña c¸c thµnh phÇn cÇn quan t©m khi kh«ng cã chØ dÉn kh¸c. Còng cã thÓ x¸c ®Þnh chiÒu cao cña pic t­¬ng øng víi c¸c thµnh phÇn chÊt cÇn quan t©m khi hÖ sè ®èi xøng tõ 0,80 ®Õn 1,20. Tõ nh÷ng gi¸ trÞ thu ®­îc tÝnh ra hµm l­îng cña mét thµnh phÇn hay nhiÒu thµnh phÇn cã trong mÉu ®em thö.

Khi dïng mét chÊt lµm chuÈn néi, pic cña chÊt nµy kh«ng ®­îc che phñ pic cña mÉu thö. NÕu cã pic bÞ ¶nh h­ëng cÇn ph¶i cã sù bæ chÝnh thÝch hîp. Trong nh÷ng ¸p dông cã yªu cÇu ch­¬ng tr×nh nhiÖt ®é, ph¶i tÝnh kÕt qu¶ theo diÖn tÝch pic.

Trõ nh÷ng chØ dÉn kh¸c quy ®Þnh trong chuyªn luËn riªng, dïng nitrogen lµm khÝ mang vµ detector ion ho¸ ngän löa. ThØnh tho¶ng cÇn tiÕn hµnh x¸c ®Þnh b»ng kü thuËt tiªm on-column, trong ®ã mÉu ®­îc tiªm trùc tiÕp vµo chÊt nhåi cét kh«ng sö dông bé phËn n¹p mÉu gia nhiÖt. Khi mÉu thö lµ chÊt kh«ng bay h¬i ®­îc tiªm vµo cét, nªn dïng tiÒn cét phï hîp, lo¹i cã thÓ thay ®æi ®­îc.

Thuèc thö

C¸c thuèc thö vµ c¸c dung m«i sö dông trong viÖc chuÈn bÞ c¸c dung dÞch kh¶o s¸t cÇn cã chÊt l­îng phï hîp cho ph©n tÝch trªn s¾c ký khÝ. Cã rÊt nhiÒu chÊt ho¸ häc ®­îc dïng lµm pha tÜnh nh­ c¸c polyethylen glycol, c¸c ester vµ c¸c amid cã ph©n tö l­îng cao, c¸c hydrocarbon, c¸c silicon d¹ng g«m hay d¹ng láng (polysiloxan ®· ®­îc thÕ b»ng nhãm methyl, phenyl, nitril, vinyl hoÆc fluoroalkyl, hoÆc hçn hîp cña chóng) vµ c¸c vi h¹t rçng cÊu t¹o ®a nh©n th¬m liªn kÕt chÐo. Pha tÜnh phï hîp khi nång ®é cña nã, b¶n chÊt vµ bËc cña chÊt mang r¾n theo ®óng quy ®Þnh cña chuyªn luËn riªng. Cét ph¶i luyÖn theo chØ dÉn cña nhµ s¶n xuÊt. Trong ®a sè c¸c tr­êng hîp, tªn th­¬ng m¹i cña cét ghi trong chuyªn luËn lµ phï hîp cho môc ®Ých ph©n tÝch nh­ng cã thÓ dïng cét cã tªn th­¬ng m¹i kh¸c t­¬ng ®­¬ng.

ChuÈn néi

C¸c thuèc thö ®­îc dïng lµm chuÈn néi kh«ng ®­îc chøa bÊt kú t¹p chÊt nµo g©y ra c¸c pic cã ¶nh h­ëng tíi viÖc x¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn cña mÉu thö ®· m« t¶ trong chuyªn luËn riªng.

ChuÈn ho¸

Trong mét sè tr­êng hîp, cÇn tiÕn hµnh x¸c ®Þnh b»ng ph­¬ng ph¸p quy vÒ 100 % ®Ó ®¸nh gi¸ mét hoÆc nhiÒu thµnh phÇn hoÆc c¸c t¹p chÊt liªn quan. Trong nh÷ng tr­êng hîp nµy, tæng diÖn tÝch cña mét pic hay c¸c pic cña c¸c thµnh phÇn hoÆc c¸c t¹p chÊt liªn quan ®­îc biÓu thÞ d­íi d¹ng tû lÖ phÇn tr¨m so víi tæng diÖn tÝch cña tÊt c¶ c¸c pic thu ®­îc tõ mÉu ®em thö. Trong qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh, cÇn sö dông bé khuÕch ®¹i ®Ó më réng thang ®o vµ bé tÝnh tÝch ph©n tù ®éng.

ThÓ tÝch tiªm

Khi thÓ tÝch tiªm kh«ng qui ®Þnh trong chuyªn luËn riªng, nªn chän mét thÓ tÝch phï hîp ®Ó ¸p dông. Chän thÓ tÝch tiªm phô thuéc vµo ®¸p øng cña phÐp ph©n tÝch, detector sö dông, hiÖu lùc cét vµ toµn bé hiÖu n¨ng cña hÖ thèng s¾c ký. Khi kh«ng cã chØ dÉn, th­êng dóng thÓ tÝch tiªm lµ 1 ml, tuy nhiªn cÇn kiÓm tra sù thÝch hîp trong ®iÒu kiÖn cô thÓ.

 

Pic thø cÊp

Lµm trªn mÉu chuÈn ®Ó x¸c ®Þnh pic thø cÊp. Mét pic thø cÊp lµ mét pic cã trªn s¾c ®å nh­ng kh«ng ph¶i lµ pic chÝnh hay pic chuÈn néi hoÆc pic cña dung m«i vµ c¸c t¸c nh©n t¹o dÉn xuÊt. ‎

 

S¾c ký ‎ khÝ head-space

S¾c ký ‎khÝ head-space lµ ph­¬ng ph¸p ®Æc biÖt thÝch hîp ®Ó ph©n t¸ch vµ x¸c ®Þnh c¸c chÊt bay h¬i hiÖn diÖn trong mÉu r¾n hay láng. Ph­¬ng ph¸p dùa trªn sù ph©n tÝch pha h¬i sau khi ®¹t ®­îc tr¹ng th¸i c©n b»ng víi pha r¾n hoÆc pha láng.  

ThiÕt bÞ

M¸y s¾c ký ‎khÝ kÕt nèi víi bé ph©n n¹p mÉu tù ®éng cã thiÕt bÞ kiÓm sãat nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt. Trong tr­êng hîp cÇn thiÕt, cã thÓ g¾n thªm bé phËn ®uæi dung m«i.

§­a mÉu vµo lä ®ùng mÉu cã n¾p ®Ëy g¾n víi hÖ thèng van cã thÓ cho phÐp khÝ mang ®i qua. §Æt lä ®ùng mÉu trong buång æn nhiÖt ë nhiÖt ®é tïy theo b¶n chÊt cña mÉu vµ duy tr× nhiÖt ®« nµy trong thêi gian sao cho ®¹t ®­îc tr¹ng th¸i c©n b»ng gi÷a pha r¾n hoÆc láng vµ pha h¬i.

§­a khÝ mang vµo lä ®ùng mÉu vµ sau thêi gian quy ®Þnh, më van t­¬ng øng ®Ó khÝ khuÕch t¸n vµo cét s¾c ký ‎mang theo c¸c chÊt bay h¬i cÇn ph©n tÝch.

NÕu kh«ng cã bé phËn n¹p mÉu tù ®éng, cã thÓ dïng b¬m tiªm (syringe) mÉu khÝ ®­a mÉu trùc tiÕp vµo cét sau khi ®¹t ®­îc tr¹ng th¸i c©n b»ng trong buång æn nhiÖt ®Æt riªng. CÇn l­u ý tr¸nh nh÷ng yÕu tè lµm thay ®æi tr¹ng th¸i c©n b»ng.

Ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh

Dïng c¸c dung dÞch ®èi chiÕu ®Ó x¸c ®Þnh tÝnh thÝch hîp cña cµi ®Æt thiÕt bÞ ®Ó cho ®¸p øng ®¹t yªu cÇu.   

§Þnh l­îng trùc tiÕp

LÇn l­ît cho vµo c¸c lä ®ùng mÉu t­¬ng tù nhau mÉu thö vµ c¸c mÉu ®èi chiÕu nh­ quy ®Þnh trong chuyªn luËn riªng, tr¸nh tiÕp xóc gi÷a mÉu thö vµ thiÕt bÞ lÊy mÉu. §Ëy kÝn lä vµ ®Æt trong buång æn nhiÖt ®· cµi nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt nh­ trong chuyªn luËn riªng. Sau khi ®¹t ®­îc tr¹ng th¸i c©n b»ng, tiÕn hµnh s¾c ký ‎ theo ®iÒu kiÖn quy ®Þnh trong chuyªn luËn riªng.

Ph­¬ng ph¸p thªm chuÈn

LÇn l­ît cho vµo c¸c lä ®ùng mÉu t­¬ng tù nhau ®ång thÓ tÝch mÉu thö. Thªm vµo mçi lä mét l­îng thÝch hîp dung dÞch ®èi chiÕu cña chÊt cÇn x¸c ®Þnh cã hµm l­îng ®· biÕt tr­íc ®Ó cã mét d·y dung dÞch cã nång ®é t¨ng dÇn mét c¸ch ®Òu ®Æn.

§Ëy kÝn lä vµ ®Æt trong buång æn nhiÖt ®· cµi nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt nh­ trong chuyªn luËn riªng. Sau khi ®¹t ®­îc tr¹ng th¸i c©n b»ng, tiÕn hµnh s¾c ký theo ®iÒu kiÖn quy ®Þnh trong chuyªn luËn riªng.

VÏ ®å thÞ trung b×nh c¸c nång ®é x¸c ®Þnh ®­îc theo l­îng dung dÞch ®èi chiÕu thªm vµo. LËp ph­¬ng tr×nh tuyÕn tÝnh cña ®å thÞ b»ng ph­¬ng ph¸p b×nh ph­¬ng tèi thiÓu vµ t×m ®­îc tõ ®ã nång ®é cña chÊt cÇn x¸c ®Þnh trong dung dÞch. Theo mét c¸ch kh¸c, kÐo dµi ®­êng nèi c¸c ®iÓm trªn ®å thÞ cho ®Õn khi gÆp trôc nång ®é. Kho¶ng c¸ch gi÷a ®iÓm nµy vµ giao ®iÓm cña c¸c trôc thÓ hiÖn nång ®é chÊt cÇn x¸c ®Þnh trong dung dÞch.

 

Ph­¬ng ph¸p rót ra liªn tôc

NÕu ®­îc quy ®Þnh, ph­¬ng ph¸p rót ra liªn tôc ®­îc m« t¶ ®Çy ®ñ trong chuyªn luËn riªng.