Tìm hiểu về hệ thống sắc ký khí GC – Gas Chromatography

1. Giới thiệu sơ lược về sắc ký

Sắc ký, trong tiếng Anh là Chromatography và được phát âm là /ˌkroʊməˈtɒɡrəfi/, có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp “χρῶμα – chroma” nghĩa là màu sắc và “γράφειν – graphein” nghĩa là viết. Sự kết hợp này xuất phát từ việc kỹ thuật này ban đầu được sử dụng để tách các chất màu. Sắc ký là một trong những kỹ thuật phân tích phổ biến trong phòng thí nghiệm hóa học phân tích, được dùng để tách các chất trong một hỗn hợp.

Sắc ký được chia thành hai loại: sắc ký điều chế và sắc ký phân tích. Mục đích của sắc ký điều chế (preparative chromatography) là tách các thành phần của hỗn hợp, do đó nó được coi là một phương pháp tinh chế. Quá trình này thường có chi phí cao hơn do phương thức sản xuất đặc thù của nó. Sắc ký phân tích (analytical chromatography) được thực hiện với lượng vật liệu nhỏ hơn, nhằm xác định sự hiện diện hoặc đo tỷ lệ tương đối của các chất phân tích trong một hỗn hợp. Hai loại này không loại trừ lẫn nhau và có thể được sử dụng phối hợp trong nhiều trường hợp.

2. Hệ thống sắc ký khí là gì?

Sắc ký khí (Gas Chromatography: GC) là một phương pháp chia tách trong đó pha động là một 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.

3. Sơ lược về hệ thống sắc ký khí GC

Mẫu được bơm vào và di chuyển theo dòng khí mang (thường là N2) đến cột sắc ký (pha tĩnh). Khi mẫu đi qua cột, các thành phần sẽ bị hấp phụ lên pha tĩnh. Sau đó, các chất lần lượt tách khỏi cột và theo dòng khí ra ngoài, được đầu dò ghi nhận. Máy tính xử lý các tín hiệu nhận được và biểu thị kết quả dưới dạng sắc ký đồ. Các chất được xác định dựa trên giá trị thời gian lưu trên sắc ký đồ.

Hệ thống sắc ký khí bao gồm các thành phần cơ bản sau:

1. Nguồn cung cấp khí mang: Có thể sử dụng bình chứa khí hoặc các thiết bị sinh khí như thiết bị tách khí N2 từ không khí hoặc thiết bị cung cấp khí H2 từ nước cất.

2. Lò cột: Dùng để điều khiển nhiệt độ của cột phân tích.

3. Bộ phận tiêm mẫu: Dùng để đưa mẫu vào cột phân tích với thể tích bơm có thể thay đổi. Mẫu có thể được đưa vào bằng chế độ chia dòng (split) hoặc không chia dòng (splitless). Có hai cách tiêm mẫu vào cột: tiêm mẫu thủ công và tiêm mẫu tự động (Autosampler) – có hoặc không có bộ phận hóa hơi (headspace).

4. Cột phân tích: Có hai loại cột là cột nhồi và cột mao quản.

• • Cột nhồi (packed column): Pha tĩnh được nhồi vào trong cột, với đường kính 2-4mm và chiều dài 2-3m.
  • Cột mao quản (capillary column): Pha tĩnh được phủ mặt trong cột, với độ dày 0.2-0.5µm, đường kính trong 0.1-0.5mm và chiều dài 30-100m.

5. Đầu dò: Đầu dò dùng để phát hiện tín hiệu và xác định định tính cũng như định lượng các chất cần phân tích. Có nhiều loại đầu dò khác nhau tùy theo mục đích phân tích, bao gồm:

• • Đầu dò ion hóa ngọn lửa (FID – Flame Ionization Detector)
  • Đầu dò dẫn nhiệt (TCD – Thermal Conductivity Detector)
  • Đầu dò cộng kết điện tử (ECD – Electron Capture Detector)
  • Đầu dò quang hóa ngọn lửa (FPD – Flame Photometric Detector)
  • Đầu dò nitơ-phospho (NPD – Nitrogen Phosphorus Detector)
  • Đầu dò khối phổ (MS – Mass Spectrometry)

6. Bộ phận ghi nhận tín hiệu: Bộ phận này ghi lại tín hiệu do đầu dò phát hiện. Trong các hệ thống HPLC hiện đại, phần mềm hệ thống sẽ ghi nhận, lưu trữ các thông số, sắc ký đồ và các thông số liên quan đến peak như tính đối xứng, hệ số phân giải,… Đồng thời, phần mềm cũng tính toán và xử lý các thông số liên quan đến kết quả phân tích.

7. In dữ liệu: Sau khi phân tích xong, dữ liệu sẽ được in ra thông qua máy in kết nối với máy tính có cài đặt phần mềm điều khiển.

4. Hệ thống sắc ký khí tự động tại công ty Reeco Tech

Cùng với sự phát triển của kỹ thuật sắc ký, sắc ký khí là công cụ hữu hiệu trong nghiên cứu khoa học đặc biệt trong lĩnh vực hóa học phân tích. Phương pháp sắc ký khí là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến trong việc phân tích các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong các loại nền mẫu.

Tại công ty Reecotech, các hệ thống sắc ký khí của hãng Chromatotec với các đầu dò như FID, MS,.. có khả năng phân tích được các hợp chất hữu cơ có bản chất khác nhau. Hệ thống GC được ứng dụng để phân tích các thành phần hợp chất hữu cơ trong các nền mẫu và môi trường khác nhau bao gồm:

• Hệ thông sắc ký khí tự động ứng dụng phân tích khí trong công nghiệp
• Hệ thống sắc ký khí tự động ứng dụng phân tích khí tinh khiết, khí sản xuất và khí ăn mòn.
• Hệ thống sắc ký khí tự động ứng dụng phân tích khí đốt tự nhiên, khí sinh học và khí hóa lỏng LPG
• Hệ thống sắc ký khí ứng dụng trong hệ thống quan trắc giám sát khí thải tự động, liên tục (CEMS)
• Hệ thống sắc ký khí tự động ứng dụng giám sát không khí môi trường xung quanh