Sắc ký khí là một phương pháp chia tách trong đó pha động là 1 chất khí (được gọi là khí mang) và pha tĩnh chứa trong cột là một chất rắn hoặc chất lỏng phủ trên bề mặt chất mang trơ dạng rắn hay phủ đều lên thành phía trong của cột.
Sắc ký được phân làm hai loại:
Sắc ký khí rắn(gas solid chromatography - GSC): Chất phân tích được hấp phụ trực tiếp trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn.
Sắc ký khí lỏng(gas liquid chromatography - GLC): Pha tĩnh là 1 chất lỏng không bay hơi.
Đầu dòChất phát hiện đượcKhả năng phát hiệnĐầu dò thông thườngTCDTất cả các chất, trừ khí mang10ppm (10ng)FIDCác chất hữu cơ0.1ppm (0.1ng)Đầu dò nhạy và chọn lọc caoECDChất hữu cơ chứa halogenSắc ký khí rắn(gas solid chromatography - GSC): Chất phân tích được hấp phụ trực tiếp trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn.
Sắc ký khí lỏng(gas liquid chromatography - GLC): Pha tĩnh là 1 chất lỏng không bay hơi.
Hình 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động hệ thống sắc ký khí
Hệ thống sắc ký khí được cấu tạo bởi các phần: cột sắc ký, detecto, hệ thống cung cấp khí mang và hệ thống thu ghi và xử lý số liệu. Trong đó, cột sắc ký được coi là trái tim của phương pháp. Cột sắc ký có hai loại cột nhồi và cột mao quản. Trong đó cột mao quản đường kính nhỏ, chiều dài lớn, lượng mẫu nhỏ hơn nhưng có khả năng tách cao hơn do tăng chiều dài cột và phân tích được nhiều mẫu phức tạp so với cột nhồi.Hình 2. So sánh hiệu quả tách của cột nhồi và cột mao quản
Vai trò của detecto hay đầu dò trong sắc ký khí là ghi nhận sự thay đổi liên tục của nồng độ hay các tham số khác trong dòng khí thoát ra khỏi cột sắc ký.Bảng 1. Một số Detecto (đầu dò)
Hợp chất cơ-kim0.1ppm (0.1ng)FTDChất hữu cơ chứa N và P1ppb (1pg)
0.1ppb (0.1pg)FPDCác chất chứa S, P, Sn10ppb (10pg)
Nguồn cung cấp khí mang có thể sử dụng bình chứa khí hoặc các thiết bị sinh khí (tách N2 từ không khí, cấp khí H2 từ nước cất,) hoặc bình chứa áp suất cao (pressurized tank) có dụng cụ điều chỉnh áp suất (pressure regulator) và điều khiển lưu lượng dòng khí (Flow controller). Khí mang sử dụng hiện nay có ba loại H2, N2 và He trong đó N2 chi phí thấp, an toàn, H2 chi phí thấp, nguy cơ cháy nổ và He được sử dụng thông thường nhưng giá thành cao.
Sắc ký khí có ưu điểm tốc độ tách nhanh, có thể phân tích đồng thời nhiều hợp chất, không cần làm bay hơi mẫu, độ phân giải cao nhờ quá trình tách trên cột, độ nhạy cao nhờ đầu dò, thể tích mẫu phân tích nhỏ (1-100mL). Nhưng nhược điểm ít chọn lọc do không loại trừ hết được ảnh hưởng của nền mẫu, đặc biệt thường áp dụng phân tích các chất dễ bay hơi.
Ứng dụng sắc ký khí để xác định hàm lượng hóa chất bảo vệ thực vật thuộc nhóm lân hữu cơ
- Nguyên tắc: Chiết mẫu bằng aceton và xác định bằng GC trực tiếp với detecto FPD.
- Tiến hành:
+ Xây dựng đường chuẩn: chất chuẩn thuốc BVTV nhóm photpho hữu cơ pha với các nồng độ 5, 10, 20ppm bơm vào máy chạy để lập đường chuẩn và xác định thời gian lưu, diện tích pic
+ Chiết mẫu: Cân 100g mẫu (đã nghiền nhỏ)Bình tam giác 250ml +200ml aceton nghiền (1 phút)Lọc và lấy 80ml vào phễu chiết + 100ml ete petro, 100ml diclometan lắc (1 phút)Lọc qua giấy lọc chứa Na2SO4 khan (loại chất hữu cơ)Dịch lọc được cô quay chân không 450C đến khi còn 2ml + 10ml aceton tiếp tục cô lần 2Cặn hòa bằng aceton đến 10ml.
+ Chạy GC: Bơm 1dịch vào máy GC và chạy với điều kiện:
1. Cột SPB-5 (30m x 0.25mm x 0.25, nhiệt độ cột 500C (1 phút), tăng 200C/phút1200C, tăng 500C/phút2500C
2. Chế độ bơm không chia dòng
3. Nhiệt độ buồng bơm mẫu 2500C
4. Áp suất khí mang 100kPa
- Kết quả:![]()
Sắc ký khí có ưu điểm tốc độ tách nhanh, có thể phân tích đồng thời nhiều hợp chất, không cần làm bay hơi mẫu, độ phân giải cao nhờ quá trình tách trên cột, độ nhạy cao nhờ đầu dò, thể tích mẫu phân tích nhỏ (1-100mL). Nhưng nhược điểm ít chọn lọc do không loại trừ hết được ảnh hưởng của nền mẫu, đặc biệt thường áp dụng phân tích các chất dễ bay hơi.
Ứng dụng sắc ký khí để xác định hàm lượng hóa chất bảo vệ thực vật thuộc nhóm lân hữu cơ
- Nguyên tắc: Chiết mẫu bằng aceton và xác định bằng GC trực tiếp với detecto FPD.
- Tiến hành:
+ Xây dựng đường chuẩn: chất chuẩn thuốc BVTV nhóm photpho hữu cơ pha với các nồng độ 5, 10, 20ppm bơm vào máy chạy để lập đường chuẩn và xác định thời gian lưu, diện tích pic
+ Chiết mẫu: Cân 100g mẫu (đã nghiền nhỏ)Bình tam giác 250ml +200ml aceton nghiền (1 phút)Lọc và lấy 80ml vào phễu chiết + 100ml ete petro, 100ml diclometan lắc (1 phút)Lọc qua giấy lọc chứa Na2SO4 khan (loại chất hữu cơ)Dịch lọc được cô quay chân không 450C đến khi còn 2ml + 10ml aceton tiếp tục cô lần 2Cặn hòa bằng aceton đến 10ml.
+ Chạy GC: Bơm 1dịch vào máy GC và chạy với điều kiện:
1. Cột SPB-5 (30m x 0.25mm x 0.25, nhiệt độ cột 500C (1 phút), tăng 200C/phút1200C, tăng 500C/phút2500C
2. Chế độ bơm không chia dòng
3. Nhiệt độ buồng bơm mẫu 2500C
4. Áp suất khí mang 100kPa
- Kết quả:
Trong đó:
- Xi: Hàm lượng hóa chất BVTV i có trong 1kg mẫu (mg/kg)
- Si: Diện tích pic chất i
- Sm: Diện tích pic chất chuẩn
- Ci: Hàm lượng chất i có trong 1ml chất chuẩn (
- V: thể tích dịch chiết mẫu cuối cùng (ml)
- m: khối lượng mẫu phân tích (g)