Phân tích sắc ký
Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình tách chất trong sắc ký khí (GC).
1. Sắc ký khí (GC) hoạt động như thế nào?
Tương tự các kỹ thuật sắc ký khác, sắc ký khí yêu cầu phải có pha động và pha tĩnh. Pha động (khí mang) gồm khí trơ, tức là heli, argon hoặc nitơ.
Pha tĩnh gồm một cột nhồi trong đó cột nhồi hay chất rắn hỗ trợ đóng vai trò như pha tĩnh. Được phủ bằng pha tĩnh lỏng (polymer sôi cao).
Hầu hết các máy phân tích sắc ký khí đều sử dụng cột mao quản. Trong đó, pha tĩnh phủ trực tiếp lên thành ống có đường kính nhỏ (tức là 0,25μm trong ống 0,32 mm).
Sự phân tách hợp chất dựa trên cường độ tương tác khác nhau của các hợp chất với pha tĩnh. Tương tác càng mạnh thì hợp chất tác động với pha tĩnh càng lâu. Do đó, càng mất nhiều thời gian để di chuyển qua cột, đồng nghĩa thời gian lưu sẽ lâu hơn.
Ví dụ, hợp chất X tương tác mạnh với pha tĩnh nên thời gian chuyển động qua cột sẽ lâu hơn hợp chất O. Kết quả là hợp chất O có thời gian lưu ngắn hơn nhiều so với hợp chất X.
2. Nhân tố nào ảnh hưởng đến quá trình tách chất trong sắc ký khí (GC)?
2.1. Áp suất hơi
Điểm sôi của hợp chất thường liên quan đến tính phân cực của nó. Điểm sôi càng thấp thì áp suất hơi của hợp chất càng cao và thời gian lưu thường ngắn hơn. Bởi hợp chất sẽ dành nhiều thời gian hơn trong pha khí.
Đó là một trong những lý do chính tại sao các dung môi có nhiệt độ sôi thấp (dietyl ete, diclorometan) được sử dụng làm dung môi để hòa tan mẫu. Nhiệt độ của cột không cần phải cao hơn điểm sôi.
Mọi hợp chất đều có áp suất hơi khác không ở nhiệt độ nhất định nào, kể cả chất rắn. Đó là lý do tại sao chúng ta có thể ngửi thấy các hợp chất như camphor (0.065 mmHg/25oC), isoborneol (0.0035 mmHg/ 25oC), naphtalen (0.084 mmHg/25oC)…
Tuy nhiên, áp suất hơi của chúng thấp so với chất lỏng (nghĩa là nước (24 mmHg/25oC), etyl axetat (95 mmHg/25oC), dietyl este (520 mmHg/25oC)).
2.2. Độ phân cực của cấu tử so với độ phân cực của pha tĩnh trên cột sắc ký khí
Nếu độ phân cực của pha tĩnh và hợp chất tương tự nhau thì thời gian lưu tăng. Do hợp chất tương tác mạnh hơn với pha tĩnh.
Kết quả, các hợp chất phân cực có thời gian lưu dài trên các pha tĩnh phân cực. Thời gian lưu ngắn hơn trên các cột không phân cực sử dụng cùng nhiệt độ.
Các pha tĩnh bất đối kháng dựa trên các dẫn xuất acid amin, cyclodextrin và silan. Bất đối kháng có khả năng tách các chất đồng phân đối quang vì một chất đồng phân đối quang tương tác mạnh hơn so với chất đối quang kia với pha tĩnh. Thường là do hiệu ứng không gian hoặc các tương tác cụ thể khác.
2.3. Nhiệt độ cột sắc ký khí
Nhiệt độ cột quá cao dẫn đến thời gian lưu ngắn nhưng cũng dẫn đến khả năng phân tách rất kém. Do tất cả các thành phần chủ yếu đều ở trong pha khí. Tuy nhiên, để sự phân tách xảy ra, các thành phần cần có khả năng tương tác với pha tĩnh.
Nếu hợp chất không tương tác với pha tĩnh thì thời gian lưu sẽ giảm. Đồng thời, chất lượng của quá trình phân tách bị suy giảm. Vì sự khác biệt về thời gian lưu không còn rõ rệt nữa.
Sự phân tách tốt nhất thường được quan sát đối với gradient nhiệt độ. Bởi sự khác biệt về độ phân cực và điểm sôi được sử dụng ở đây.
2.4. Tốc độ dòng khí mang
Tốc độ dòng chảy cao làm giảm thời gian lưu, ta có thể quan sát thấy sự phân tách kém. Giống như trên, các thành phần có rất ít thời gian để tương tác với pha tĩnh và chỉ được đẩy qua cột.
2.5. Chiều dài cột sắc ký khí
Một cột sắc ký khí dài hơn sẽ cải thiện sự phân tách. Đổi lại, thời gian lưu tang, tỷ lệ thuận với chiều dài cột. Sự mở rộng peak đáng kể sẽ được quan sát do sự khuếch tán dọc bên trong cột tăng lên.
Các phân tử khí không chuyển động theo một hướng mà còn chuyển động sang hai bên và ngược lại.
Sự mở rộng peak tỷ lệ nghịch với tốc độ dòng chảy. Sự mở rộng cũng được quan sát thấy do tốc độ truyền khối hữu hạn giữa các pha. Cũng như, do các phân tử đang đi những con đường khác nhau qua cột sắc ký khí.
2.6. Lượng vật liệu được bơm vào
Lý tưởng nhất là các đỉnh trong sắc ký đồ hiển thị hình dạng đối xứng (đường cong Gaussian). Nếu quá nhiều mẫu được bơm vào các pic thì sẽ có sự kéo dài đáng kể, dẫn đến sự phân tách kém hơn.
Hầu hết các máy dò đều tương đối nhạy. Không cần nhiều vật liệu để tạo ra tín hiệu vẫn có thể phát hiện được. Chính xác, trong điều kiện tiêu chuẩn, chỉ 1-2 % hợp chất được bơm vào cổng bơm đi qua cột sắc ký khí.
Hầu hết các thiết bị sắc ký khí được vận hành ở chế độ tách để tránh quá tải cho cột và đầu dò. Chế độ không phân chia chỉ được sử dụng nếu mẫu có nồng độ chất phân tích cực kỳ thấp.
Kết luận: Nhiệt độ cao và tốc độ dòng chảy cao làm giảm thời gian lưu, nhưng cũng làm giảm chất lượng tách.
3. Phương pháp sắc ký khí (GC) tại Techtra LAB
Techtra LAB là tên gọi tắt của Công ty cổ phần Nghiên cứu Khoa học & Chuyển giao Công nghệ Techtra. Tại đây, chúng tôi chuyên cung cấp dịch vụ kiểm định, phân tích định tính các hợp chất, phân tích hàm lượng độc tố, xác định chính xác mức độ các chỉ tiêu, đánh giá mức độ an toàn thực phẩm,…bằng phương pháp sắc ký.
Phương pháp sắc ký khí (GC) Techtra LAB là một trong những phương pháp được Công ty ứng dụng thường xuyên bởi độ chính xác cao trong kết quả phân tích cũng như kiểm nghiệm.
Khách hàng cần tư vấn và báo giá về dịch vụ sắc ký tại Techtra LAB xin vui lòng liên hệ:
Số hottline: 0376 968 518
Email: info@techtra.vn
Website:
Website: www.techtra.vn
Địa chỉ: Phòng 002, Tòa nhà I, Khu Công nghệ phần mềm Đại Học Quốc Gia, Số 3 Đường Võ Trường Toản, Phường Linh Xuân, TP Thủ Đức, TPHCM.