THIẾT bị sắc kí GC

Cơ sở lí thuyết Cơ chế tách và quy luật• Quá trình tách các hợp chất trong một hỗn hợp được tiến hành giữa một pha lỏng tĩnh và một pha khí động • Cột mà pha khí đi qua được đặt trong lò

T HIẾ T BỊ SẮC KÍ GC

-Nhóm 4

Nguyễn Quốc Trường Sơn Trưởng nhóm

Nguyễn Thanh Thảo

Nguyễn Văn Lợi Tổng hợp và làm ppt

Đào Nhật Anh

Phan Hồ Phương Duy

Nguyễn Trung Hậu

Nhóm 4

Danh sách thành viên

PART 1 ： Cơ sở lí thuyết

PART 1 ： Cơ sở lí thuyết THIẾT BỊ SẮC KÍ GC

Cơ sở lí thuyết Cơ chế tách và quy luật tách

• Thiết bị được dùng để tiến hành sắc ký khí được gọi là máy sắc

ký khí (hoặc là máy tách khí hoặc máy ghi khí)

Cơ sở lí thuyết Cơ chế tách và quy luật

• Các hợp chất ở dạng khí cần phân tích sẽ tương tác với thành cột – được phủ bởi pha tĩnh, dẫn đến từng hợp chất được tách ra tại những thời điểm khác nhau – gọi là thời gian lưu của hợp chất

• Khi các chất hóa học đi ra ở cuối cột, sẽ được phát hiện và xác định bằng điện tử

Cơ sở lí thuyết Cơ chế tách và quy luật

 Máy sắc ký khí

Ngoài ra, một số thông số khác có thể được sử dụng để thay đổi thứ tự hoặc khoảng thời gian lưu: tốc độ dòng khí mang, chiều dài cột và nhiệt độ Phân tích bằng sắc ký khí dựa trên việc so sánh thời gian lưu này.

Cơ sở lí thuyết Cơ chế tách và quy luật

• Quá trình tách các hợp chất trong một hỗn hợp được tiến hành giữa một pha lỏng tĩnh và một pha khí động

• Cột mà pha khí đi qua được đặt trong lò cột có thể điều chỉnh được nhiệt

độ khí

• Nồng độ của một hợp chất ở pha khí chỉ phụ thuộc vào áp suất bay hơi của khí

Cơ sở lí thuyết Cơ chế tách và quy luật

• Trong GC quá trình tách dựa vào 2 yếu tố:

• -Tương tác giữa chất với pha tĩnh: yếu tố này tùy vào khả năng tương tác hấp phụ, phân cực-phân cực, ion, chất nào càng tương tác mạnh với pha tĩnh càng ra sau và ngược lại

• -Nhiệt độ: cấu tử có nhiệt độ sôi càng thấp càng dễ bay hơi nên có xu hướng ra sớm hơn và ngược lại

PART 2 ： Thiết bị GC THIẾT BỊ SẮC KÍ GC

Thiết bị GC Sơ đồ cấu tạo của sắc ký khí

Khí mang Đầu bơm mẫu

Thiết bị GC Sơ đồ cấu tạo của sắc ký khí

• Khí mang (Pha động)

Thiết bị GC Vai trò các bộ phận

Yêu cầu

01 02 03 04 05

Thiết bị GC Sơ đồ cấu tạo của sắc ký khí

• Các loại khí mang

Hydrogen Ưu điểm: Hiệu suất tách lớn và thời gian phân

tích ngắn Nhược điểm: phản ứng với các hợp chất không

no và dễ bắt lửa, gây nổ

Thiết bị GC Sơ đồ cấu tạo của sắc ký khí

Helium, Argon

• Các loại khí mang

Ưu điểm: Khả năng dẫn nhiệt tốt Nhược điểm: giá thành đắt

Thiết bị GC Sơ đồ cấu tạo của sắc ký khí

Thiết bị GC Sơ đồ cấu tạo của sắc ký khí

• Vận tốc tuyến tính trung bình của 3 khí trên

Thiết bị GC Vai trò các bộ phận

• Máy tạo khí Hydro tinh khiết

Để có được độ tái lập tốt trong những lần tiêm người ta sử dụng

kỹ thuật tiêm Autosamplers.

Bộ tiêm split / splitless

Thiết bị GC Vai trò các bộ phận

 Lò cột

Là bộ phận điều khiển nhiệt độ, lò có

thể gia nhiệt rất nhanh khoảng 1000C

/phút

Mức độ điều nhiệt chính xác tới 0,10C

Lò được đặt thông với bình chứa khí

CO2, N2 nên có thể thực hiện ở nhiệt

độ thấp

Thiết bị GC Vai trò các bộ phận

• Cột sắc ký khí

Thường được làm từ silicat có

độ tinh khiết cao

Thiết bị GC Vai trò các bộ phận

• Cột mao quản

Kích thước của cột mao quản:

- Chiều dài cột: 10 – 60m (thông thường 30m)

- Đường kính trong của cột: 0,1 – 0,53 mm

- Bề dày lớp phim của pha tĩnh: 0,1 – 0,25 µm

Thiết bị GC Vai trò các bộ phận

Cột tách sắc ký khí cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

• Đảm bảo trao đổi chất tốt giữa pha động và pha tĩnh nhờ việc tối ưu hóa các thông số của pt Van Deemter

• Độ giảm áp suất nhỏ với tốc độ khí mang nhất định

• Khả năng tải trọng cao của cột

• Có khoảng nhiệt độ sử dụng rộng và chịu nhiệt độ cao

loại đầu dò khác nhau tùy theo

mục đích phân tích như Đầu

dò ion hóa ngọn lửa

(FID-Flame Ioniation Detetor)

• Đầu dò quang hóa ngọn lửa (FPD-Flame Photometric Detector) (1)

• Đầu dò NPD (NPD-Nitrogen Phospho Detector (2)

Thiết bị GC Vai trò các bộ phận

Thiết bị GC Vai trò các bộ phận

• Đầu dò khối phổ (MS-Mass Spectrometry

các thông số liên quan đến

peak như tính đối xứng, hệ số

phân giải,… đồng thời tính

toán, xử lý các thông số liên

quan đến kết quả phân tích.

Thiết bị GC Pha tĩnh, pha động và cột

• PHA TĨNH RẮN

• Chủ yếu sử dụng để tách các hợp chất có khối lượng phân tử nhỏ và các chất khí

• Sử dụng phổ biến: Silica, alumina, rây phân tử như zeolites, carbon blacks

Thiết bị GC Pha tĩnh, pha động và cột

• PHA TĨNH LỎNG

• Trên 300 loại pha tĩnh khác nhau được sử dụng rộng rãi

• Các nhóm pha lỏng thường dùng là: Non-polar, polar,

• Pha lỏng Polymer

• Pha tĩnh Polymers

• Khung Siloxane

• Arylene ( độ phân cực trung bình)

Được xem là không phân cực

Độ phân cực phụ thuộc vào R

Thiết bị GC Pha tĩnh, pha động và cột

Pha không phân cực

• Sự tách dựa vào độ bay hơi của các chất

• Sự giải hấp các chất ra khỏi cột phụ thuộc vào nhiệt độ sôi của mỗi chất.

• Pha phổ biến: dimethylpolysiloxane, dimethylphenylpolysiloxane

Thiết bị GC Pha tĩnh, pha động và cột

• PHA ĐỘNG

Bao gồm một loại khí có thể là: heli, argon, hoặc nitơ

Các pha tĩnh bao gồm một cột đóng gói, nơi đóng gói hoặc hỗ trợ mạnh của chính nó đóng vai trò như một pha tĩnh, hoặc được phủ với pha tĩnh lỏng (= polymer có điểm sôi cao) Hầu hết các phương pháp sắc ký khí phân tích sử dụng cột mao quản, nơi các lớp pha tĩnh được tráng lên thành một ống có đường kính nhỏ trực tiếp (tức 0,25 m phim trong một ống 0,32mm).

Thiết bị GC Pha tĩnh, pha động và cột

• Cột phân tích

Có 2 loại cột: cột nhồi và cột mao quản.

- Cột nhồi (packed column): pha tĩnh

được nhồi vào trong cột, cột có đường

kính 2-4mm và chiều dài 2-3m.

- Cột mao quản (capillary): pha tĩnh

được phủ mặt trong (bề dày 0.2-0.5µm),

cột có đường kính trong 0.1-0.5mm và

chiều dài 30-100m.

PART 3 ： Ứng dụng THIẾT BỊ SẮC KÍ GC

Thiết bị GC Pha tĩnh, pha động và cột

• PHA TĨNH LỎNG

Các hydrocarbon: Các ether, ester: Các muối hữu cơ dạng lỏng, Các poly(siloxane)

Ứng dụng Đặt vấn đề

• Trong danh mục các hoạt chất BVTV sử dụng ở Việt Nam chủ yếu là

các chất thuộc nhóm phốt pho hữu cơ bởi theo các chất này có phổ tác động rộng và thời gian bán phân hủy trong môi trường nhanh nên được dùng phổ biến

• Vì vậy đề tài đã lựa chọn các chất diazion, dimethoate, triclofon và

methyl parathion để nghiên cứu nhằm góp phần xây dựng quy trình phân tích được đồng thời một số loại chất BVTV trong một số loại rau quả, từ đó bước đầu áp dụng quy trình để phân tích xác định và đánh giá mức độ ô nhiễm các hoạt chất nghiên cứu trên một số loại rau quả tiêu thụ trên thị trường Hà Nội

Ứng dụng Trang thiết bị sử dụng

• Máy sắc kí khí HP 5890 với detector NPD (Detector nitơ - phốt pho); cột mao quản HP-5 kích thước cột: 30m x 0,32mm x 0,25µm

• Máy nghiền Blender

• Bộ cất quay chân không

• Cân phân tích Ohau, sai số d = ± 0,1 mg

• Các loại dụng cụ thuỷ tinh

Ứng dụng Trang thiết bị sử dụng

• Các loại dung môi: axeton, n-hecxan, etyl axetat

• Silicagel đã hoạt hoá qua đêm ở 1300C sau đó giảm hoạt bằng 5% nước khử ion được rửa bằng n-hecxan rồi được để trong bình nút nhám 24 giờ trước khi sử dụng

• Các chất chuẩn thuốc trừ sâu: Diazinon,Demethoate,Triclofon,

Methylparathion có nồng độ 100 µg/ml của Hà Lan

• Na2SO4 khan được nung ở 4000C trong 4 giờ, bông thuỷ tinh

Ứng dụng Chương trình làm việc máy sắc kí

• Chương trình nhiệt độ cột tách: nhiệt độ ban đầu 600C giữ trong 2

phút, nâng lên 2600C với tốc độ gia nhiệt 100C/phút, giữ trong 20 phút

• Nhiệt độ injectơ : 2500C

• Nhiệt độ detectơ: 3000C

• Tốc độ dòng 1,5ml/phút, bơm ở chế độ không chia dòng

Sử dụng phương pháp ngoại chuẩn

-Đường ngoại chuẩn được xây dựng ở các mức nồng độ 0,08; 0,16;

0,24; 0,32 mg/ml, mỗi mức nồng độ được bơm lặp lại 3 lần

Ứng dụng Quy trình phân tích

Xử lí mẫu

và 100ml etyl axetat

Xay ở tốc độ cao trong 2-3 phút

Để lắng và lọc qua phễu lọc

Tráng rửa Blender 2 lần, mỗi lần

bằng 20 ml etyl axetat Toàn bộ

dịch lọc đem cô cất chân không

đến 2ml sau đó li tâm với vận

tốc 3000 vòng/phút để thu pha

dung môi phía trên rồi làm sạch

qua cột silicagel

• Tiến hành rửa giải bằng hai phân đoạn:

• Phân đoạn một dùng 50ml n-hecxan

• Phân đoạn hai dùng 80 ml hỗn hợp n-hecxan/etyl axetat tỉ lệ 3:1 (v:v)

• Thu giữ lại phân đoạn hai và đem cô cất chân không đến khoảng 2ml, thổi bằng khí N2 đến 1ml rồi đem phân tích trên GC/NPD

Ứng dụng Độ thu hồi của phương pháp

• Mỗi loại rau đều được tiến hành tính độ thu hồi bằng cách chia mẫu đồng nhất thành hai mẫu (mỗi mẫu 50g) trong đó một mẫu được cho thêm 1ml hỗn hợp chuẩn 4 thuốc trừ sâu nồng độ 0,24 mg/ml (mẫu giả)

• Mẫu còn lại giữ nguyên (mẫu trắng)

• Hai mẫu được để qua đêm trong tủ lạnh rồi tiến hành phân tích song song để tính độ thu hồi

Ứng dụng Độ thu hồi của phương pháp

• Độ thu hồi được xác định bởi công thức

• Trong đó

R: Độ thu hồi (%)

m1: lượng chất thu lại được trong mẫu giả (mg)

m2: lượng chất thu được trong mẫu trắng (mg)

m0: lượng chất chuẩn cho vào mẫu giả (mg)

Ứng dụng Độ thu hồi của phương pháp

• Áp dụng quy trình phân tích các chất nghiên cứu đã được xây dựng (vừa nêu ở trên) để phân tích một số mẫu rau lấy tại các chợ Ngã Tư

Sở, chợ Cầu Giấy, chợ Long Biên và chợ Hôm Mỗi loại rau tại mỗi chợ lấy thành nhiều mẫu đơn đựng trong túi polyetylen, bảo quản lạnh bằng đá và chuyển về phòng thí nghiệm

• Các mẫu đơn của mỗi loại rau tại mỗi chợ được đồng nhất thành mẫu

tổ hợp rồi được phân tích lặp lại ba lần để lấy giá trị trung bình và

đánh giá độ lệch tiêu chuẩn của các lần phân tích lặp lại

Ứng dụng Độ thu hồi của phương pháp

Đường chuẩn của Diazinon, Demethoate,

Triclofon, Methylparathion

Giá trị R 2 trong mỗi phương trình

ngoại chuẩn của các chất đều

lớn hơn 0,99 Độ dốc của đường

chuẩn chất diazinon lớn nhất

nên nó là chất cho nhạy cao nhất

trong 4 chất nghiên cứu khi phân

tích bằng GC/ NPD

Ứng dụng Độ thu hồi của phương pháp

Độ thu hồ của phương pháp (%) được chỉ ra trong bảng sau

Ứng dụng Độ thu hồi của phương pháp

Kết quả phân tích các mẫu rau ở một số chợ trên địa bàn Hà Nội

Ứng dụng Độ thu hồi của phương pháp

Ứng dụng Độ thu hồi của phương pháp

• Từ đồ thị trên ta thấy tỉ lệ các mẫu rau xuất hiện thuốc BVTV khá cao, đặc biệt 100% các mẫu dưa chuột, 75% các mẫu đậu đỗ và cải ngọt đều xuất hiện Diazinon Trên rau muống tỉ lệ này rất ít.

• Từ đồ thị trên hình 3 ta thấy có tới 50% các mẫu đậu đỗ và dưa chuột có thuốc BVTV vượt TCCP theo Quyết định 46/2007/QĐ-BYT của Bộ Y tế [1].

Ứng dụng Kết luận

• Sử dụng dung môi tách chiết là etyl axetat và hệ dung môi

n-hexan/etyl axetat (3/1,v/v) để rửa giải để phân tích các chất Diazinon, Dimethoate, Triclofon và Methyl parathion trong một số loại rau quả

và tiến hành phân tích trên máy sắc ký khí với deterto NPD đã cho độ thu hồi của phương pháp đạt từ 73,5% đến 96,4%

• Đã xác định được dư lượng 4 loại thuốc BVTV nhóm phốt pho hữu cơ nêu trên trong một số loại rau tiêu thụ trên thị trường Hà Nội; một số loại rau có chứa một số chất vượt ngưỡng TCCP theo quy định của Bộ

Y tế