BÁO CAO SẮC KÝ KHÍ (GC) TT CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

SV Công nghệ kỹ thuật hóa học ĐHCT liên hệ anh tặng free: 0817.342.352 (zalo)

Câu 1: Trình bày cách chuẩn bị mẫu phân tích sắc ký khí?

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

- -

BÁO CÁO THỰC TẬP CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN

TÍCH HIỆN ĐẠI SẮC KÝ KHÍ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIÊN: NHÓM 01 PGS.TS Huỳnh Liên Hương Nguyễn Thanh Hoài MSSV: B1706373

Dương Xuân Thạnh MSSV: B1706418 Nguyễn Thị Bé Ngọc MSSV: B1706393

Cần Thơ 11/2020

Câu 1.Trình bày cách chuẩn bị mẫu phân tích sắc ký khí

- Mẫu sẽ được hòa tan trong dung môi trước khi tiêm, dung môi không tương tác pha tĩnh Mẫu phải được hòa tan hoàn toàn trong dung môi để đảm bảo không gây nghẽn đầu tiêm hoặc cột Sau đó dung dịch lọc qua phễu vi lọc (0.2), hàm lượng mẫu vài chục đến vài trăm ppm

- Mẫu được tiêm vào buồng tiêm sử dụng vi tiêm( microliter syringe) Thông thường nhiệt độ buồng tiêm được cài đặt trong khoảng 250- 3000C

Câu 2: Trình bày phương pháp phân tích định lượng và định tính trong phân tích sắc ký khí

2.1 Định tính

Xác định thành phần của một hỗn hợp bằng sắc ký

- So sánh thời gian lưu tR của chất phân tích với tR của chất chuẩn đối chiếu trong điều kiện sắc ký

- So sánh sắc ký đồ của mẫu phân tích với sắc ký đồ của mẫu phân tích đã cho thêm vào chuẩn đối chiế Peak ứng với chất cho thêm vào sẽ có chiều cao Peak tăng lên

- Dựa vào thời gian lưu của các chất được tách ra bằng sắc ký để đ5inh tính thường không cho kết quả tin cậy Để có kết quả chính xác hơn cần phải kết nối máy quang phổ hồng ngoại hoắc khối phổ Dựa vào thư viện phổ lưu ở máy IR hoặc MS để so sánh nhận điện chất phân tích

2.2 Định lượng

❖ Cơ sở tính toán:

+Diện tích Peak tỉ lệ với nồng độ tiêm vào cột

+Diện tích Peak xác định bằng thước hoặc bằng phần mềm

❖ Chuẩn hóa diện tích

+Giả định rằng % diện tích Peak bằng % khối lượng => Hàm lượng X của chất phân tích cũng là % diện tích X

%𝑘ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑋 = %diện tích X = 𝐴𝑋 × 𝑓𝑋

∑ (𝐴𝑖 𝑖× 𝑓𝑖)× 100%

Trong đó

𝑓𝑖 là hệ số đáp ứng, đối với chất X là 𝑓𝑋 = 𝑓𝑆 × (𝐴𝑆

𝐴𝑋) × (𝑊𝑋

𝑊𝑆) A: diện tích

W: khối lượng

❖ Kỹ thuật ngoại chuẩn:

Kỹ thuật so sánh một chuẩn

-Tiêm một mẫu chuẩn vào máy và có diện tích Peak (S) ứng với nồng độ C

S=kC→ K=𝑆

𝐶

-Tiêm mẫu xác định vào máy sắc ký và có diện tích Peak Sx → Cx = 𝑆𝑥

𝐾

Kỹ thuật đường chuẩn

-Dựng một dãy chuẩn, tiêm vào máy sắc ký có các diện tích Peak Si tương ứng với nồng độ Ci của chất phân tích trong mẫu thứ i

-Thiết lập mối tương quan S=f(Ci) bằng phương trình hồi quy tuyến tính

-Thực hiện tương tự trên mẫu, có tín hiệu Sx Thế giá trị Sx vào phương trình hồi quy → Cx

❖ Kỹ thuật nội chuẩn:

Nội chuẩn một chuẩn

-Cho vào mẫu và chuẩn một chất chuẩn khác, chất chuẩn này được gọi là nội chuẩn

-Tỷ lệ giữa tín hiệu của chất phân tích và tín hiệu nội chuẩn sẽ không bị ảnh hưởng khi có bất kỳ sai số nào trong quá trình (ví dụ như định mức không chính xác, hay số ml mẫu lấy không lặp lại)

Dung dịch có chất phân tích A nồng độ CA, SA

Nội chuẩn có nồng độ CIS, SIS

=>SA=kACA và SIS=kISCIS

𝑆𝐴

𝑆𝐼𝑆 =

𝑘𝐴× 𝐶𝐴

𝑘𝐼𝑆× 𝐶𝐼𝑆 = 𝐾

𝐶𝐴

𝐶𝐼𝑆

𝑆𝑥

𝑆𝐼𝑆 =

𝑘𝑥 × 𝐶𝐴

𝑘𝐼𝑆× 𝐶𝐼𝑆 = 𝐾

𝐶𝑥

𝐶𝐼𝑆

(*)Yêu cầu của nội chuẩn:

-Được rửa giải ở gần các Peak của các chất phân tích

-Phân giải tốt với các Peak của chất phân tích

-Tương tự về mặt hóa học với chất phân tích, nhưng không phải chất phân tích

và không phản ứng với bất kỳ thành phần nào trong nền mẫu

-Giống như chuẩn, phải có độ tinh khiết cao

-Nội chuẩn được thêm vào mẫu với nồng độ tương tự nồng độ chất phân tích và trước lúc tạo dẫn xuất hóa học cũng như trước các phản ứng, cũng có trường hợp thêm nội chuẩn vào trước khi đo mẫu

Câu 3: Các thông số nào cần phải có khi vận hành thiết bị GC ?

❖ Chuẩn bị mẫu: cũng như mọi phương pháp khác, mẫu đem phân tích được lấy

mẫu sao đại diện đúng cho cả lô nguyên liệu hay sản phẩm Các quy tắc lấy mẫu cần phải tuân thủ cho từng loại mẫu Mẫu cần được làm sạch trước khi tiêm mẫu và GC

Việc này nếu làm không tốt có thể gây nên mất cấu tử cần xác định

❖ Tiêm mẫu: khi chất lỏng tiêm vào buồng tiêm mẫu thì nhiệt độ thiết lập nếu quá

cao có thể gây nên sự phân hủy mẫu, hoặc mẫu có tham dự vào một phản ứng nào đó

Kỹ thuật tiêm cũng có thể gây sai số

❖ Mẫu bị phân hủy hoặc bị hấp phụ: có nhiều trường hợp có sự phân hủy hoặc hấp

phụ trong buồng tiêm mẫu, trong cột, trong detector có thể làm cho các peak đó không đại diện cho lượng của chúng có trong mẫu Để khắc phục điều này ta nên dùng phương pháp lập đường chuẩn để biết diện tích hay chiều cao của peak có tỉ lệ tuyến tính với

lượng mẫu đưa vào hay không

❖ Đáp ứng của detector: mỗi detector đáp ứng khác nhau với các hợp chất khác

nhau vì vậy cần biết rõ các hệ số đáp ứng này Hơn nữa khi điều kiện làm việc thay đổi thì đáp ứng của detector cũng thay đổi Trong GC có thể sử dụng phương pháp nội chuẩn

để khắc phục điều này

❖ Kỹ thuật lấy tích phân: trong GC có nhiều cách thết lập quan hệ giữa thông tin

nhận được từ peak sắc ký với hàm lượng của cấu tử: Đo chiều cao peak, dùng máy ghi

và tích phân, cắt và cân giấy Các cách này có thể có những sai số riêng trong quá trình

xử lí Ngày nay với sự ghép nối máy tính và các phần mềm hỗ trợ việc tích phân hóa diện tích các peak trở nên dễ dàng và thông dụng Kết quả được báo cáo đầy đủ các

thông tin của peak như chiều cao, diện tích, phần trăm trong mẫu,…

❖ Chương trình hóa nhiệt độ và áp suất: Việc lựa chọn chương trình nhiệt phù hợp

không chỉ giúp rút ngắn thời gian phân tích mà còn cho dãi sắc ký đồ tối ưu cũng như khả năng phân tách của các cấu tử trong mẫu phân tích Việc kiểm soát áp suất có thể làm giảm thời gian lưu, tăng độ phân giải,… Vì vậy ảnh hưởng không nhỏ đến kết quả phân tích

❖ Khuếch tán trục: các phân tử chất tan khuếch tán dọc theo cột từ vùng có nồng

độ cao đến nồng độ thấp, cùng hướng hoặc ngược hướng với pha động

❖ Khuếch tán xoáy: pha động đi qua kẽ hở giữa các hạt nhồi trong cột→ các phân

tử chất tan di chuyển theo nhiều hướng khác nhau làm cho thời gian đi qua cột khác nhau, kết quả là làm peak giãn rộng

❖ Quá trình chuyển khối: quá trình chuyển khối không diễn ra tức thời, các phân

tử chất tan ở pha động và pha tĩnh chịu những kéo khác nhau từ pha tĩnh và pha động làm cho quá trình chuyển khối không cân bằng

❖ Tốc độ dòng của pha động

❖ Yếu tố khác: lựa chọn dung môi, thao tác khi phân tích, điều kiện tiến hành thí

nghiệm …cũng ảnh hưởng không nhỏ đến kết quả phân tích

Câu 4: Dựa trên kết quả phân tích GC sử dụng các chương trình nhiệt khác nhau Hãy cho nhận xét về kết quả thu được Theo bạn chương trình nhiệt ảnh hưởng đến kết quả phân tích như thế nào từ đó cho biết một chương trình nhiệt tối ưu phải thỏa mãn những yếu tố nào?

Hình 1: Hình so sánh giữa Dầu Gừng1-Dầu Gừng2-Dầu Gừng3

Hình 2: Hình so sánh giữa Dầu Gừng1-Dầu Gừng2-Dầu Gừng3-Dầu Gừng4

Hình 3: Hình so sánh giữa Dầu Gừng2-Dầu Gừng3-Dầu Gừng4-Dầu Gừng6

Hình 4: Hình so sánh giữa Dầu Gừng1-Dầu Gừng2-Dầu Gừng3-Dầu Gừng4- Dầu Gừng6

- Nhìn chung dãy tín hiệu của các mẫu là giống nhau Đa phần các hợp chất trong mẫu có nhiệt độ sôi dưới 150 0C Mẫu dầu gừng 2 có chương trình nhiệt hợp lý hơn các mẫu còn lại, thể hiện được nhiều peak có độ phân giải tốt, độ chọn lọc tốt, thời gian ngắn

+ So sánh mẫu 1, mẫu 2 và mẫu 3 Hình 1 Các tín hiệu của mẫu 2 và mẫu 1 có

độ chọn lọc tốt, thời gian lưu thích hợp Nhưng mẫu 2 có độ phân giải cao hơn Mẫu số 3 xuất hiện ít peak hơn, độ phân giải thấp, thời gian lưu quá dài,

độ chọn lọc thấp So sánh kết quả và chương trình nhiệt của ba mẫu trên ta thấy nhiệt độ buồng tiêm mẫu thấp sẽ cho độ chọn lọc cao hơn, độ phân giải cao hơn Bước nhiệt 10 oC/ phút là thích hợp hơn Hầu hết các hợp chất có nhiệt độ sôi dưới 150 0C

+ So sáng mẫu 1, mẫu 2, mẫu 3, mẫu 4 Hình 2 Mẫu 4 cho dãy tín hiệu gần với

mẫu ba nhưng độ phân giải kém hơn mẫu ba So sánh chương trình nhiệt của

3 và 4 ta rút ra được thời gian giữ đẳng nhiệt lâu hơn sẽ làm tăng độ phân giải của các peak có nhiệt độ sôi nằm nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ được giữ đẳng nhiệt

+ So sánh mẫu 2, mẫu 3, mẫu 4, mẫu 6 Hình 3 Ta thấy các mẫu 3, 4, 6 có cùng

dãy tính hiệu do có cùng tốc độ gia nhiệt trong khoảng nhiệt độ sôi của các

hợp chất chứa trong dầu gừng Mẫu 6 có độ phân giải cao, độ chọn lọc tốt hơn mẫu 3&4 So sánh chương trình nhiệt của 3 mẫu này ta rút ra được việc giữ đẳng nhiệt tai nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độ sôi sẽ cho peak có độ phân giải

và độ chọn lọc tốt hơn

+ So sánh tất cả các mẫu với nhau, Hình 4 Ta thấy mẫu số 6 có độ phân giải

và độ chọn lọc tốt hơn so với tất cả các mẫu còn lại So sánh mẫu 2 & 6 ta tháy mẫu 2 vẫn thể hiện đầy đủ các peak có trong mẫu 6 với độ phân giải cao,

độ chọn lọc tốt đặc biệt thời gian của mẫu 2 ngắn hơn gấp đôi so với mẫu 6

- Phương trình nhiệt ảnh hưởng lớn đến kết quả phân tích Đối với các mẫu phức tập việc tách các cấu tử phải dựa vào sự thay đổi nhiệt độ sôi nên cần có chương trình nhiệt thích hợp Chương trình nhiệt độ làm tăng khả năng tách của cột nhờ ngưng tụ rồi bốc hơi dung môi, từ đó giúp cải thiện độ phân giải và hệ số dung lượng Nhiệt

độ của buồng tiêm được giữ dưới nhiệt độ sôi của dung môi khi tiêm mẫu (cool inlet),

sau đó tăng dần và bắt đầu quá trình sắc ký sẽ làm giảm tối thiểu sự phân hủy, giảm

sự phân biệt đối xử giữa các chất có mức độ hóa hơi khác nhau trong mẫu phân tích, đồng thời làm tăng độ nhạy và độ lặp lại của quá trình sắc ký khí

- Chương trình nhiệt tối ưu cần thỏa mãn các yếu tố sau:

+ Nên thay đổi nhiệt với tốc độ thích hợp Nếu không xác định được tốc độ gia nhiệt thì nên gia nhiệt với tốc độ châm tuy nhiên sẽ làm mất nhiều thời gian + Nhiệt độ buồn tiêm nên thấp hơn nhiệt độ sôi của dung môi

+ Nhiệt độ cuối phải cao hơn nhiệt độ sôi của chất rửa giải cuối cùng

+ Chèn vào thời gian đẳng nhiệt giúp tăng độ chọn lọc cho các peak và độ phân giải cho các peak

Câu 5: Chọn một peak nhất định trong một sắc ký đồ, hãy xác định thời gian lưu

và diện tích peak đó?

*Chọn peak ở khoảng thời gian 8.8-9.2 min của mẫu Dầu gừng 6

-Thời gian lưu tr= 0.3+9= 9.3 phút

-Area=15×2.5= 37.5 mm2

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 min -0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

1.05

1.10

1.15

1.20

1.25

1.30