Ứng dụng của hệ thống khối phổ trong phân tích khí

Hệ thống khối phổ (Mass Spectrometry – MS) đóng vai trò không thể thiếu trong phân tích khí, là giải pháp tiêu chuẩn để xác định và định lượng chính xác các thành phần khí. Phương pháp này hoạt động dựa trên nguyên tắc ion hóa các phân tử khí và tách các hạt mang điện tích dựa trên tỷ số khối – điện tích (m/z) trong trường điện từ hoặc từ trường. Nhờ vậy, hệ thống có thể phát hiện ngay cả các thành phần tồn dư với độ nhạy và độ đặc hiệu vượt trội. Khả năng cung cấp thông tin phân tử chi tiết của máy khối phổ khiến nó trở thành công cụ thiết yếu trong việc phân tích khí chính xác trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng công nghiệp.

Trước khi đi sâu vào các ứng dụng cụ thể, ta có thể tóm lược các nguyên tắc cơ bản của phương pháp khối phổ trong phân tích khí như sau:

• Nguồn ion (Ion Source): Tạo ra các ion khí từ mẫu.
• Bộ phân tích (Analyzer): Tách các ion dựa trên tỷ số khối – điện tích.
• Bộ thu (Detector): Định lượng các ion, từ đó phân tích thành phần khí.

Hệ thống này cho phép ion hóa hiệu quả các phân tử khí và tách chúng theo tỷ số m/z, giúp nhận diện và định lượng các khí một cách nhanh chóng và chính xác, ngay cả với các thành phần tồn dư trong hỗn hợp phức tạp.

Dưới đây, chúng ta sẽ tìm hiểu hai ứng dụng cụ thể của máy khối phổ trong phân tích khí: phân tích khí theo thời gian thực và kết hợp sắc ký khí – khối phổ (GC-MS).

Ứng dụng của hệ thống khối phổ

Hệ thống khối phổ ứng dụng trong phân tích khí theo thời gian thực

Phân tích khí theo thời gian thực cho phép theo dõi và phân tích liên tục các khí và hơi, cung cấp dữ liệu định tính và định lượng liên tục về nồng độ hóa học cũng như sự hình thành của các loại phân tử mới trong các phản ứng đang diễn ra. Với khả năng thực hiện lên đến 650 phép đo mỗi giây, công nghệ này rất quan trọng trong việc nghiên cứu các phản ứng nhanh và các biến đổi đột ngột trong thành phần khí. Độ nhạy cao và khả năng phát hiện nồng độ ở mức phần tỷ (PPB) giúp công nghệ này trở nên lý tưởng để giám sát các nồng độ phân tích thấp.

Hệ thống phân tích khí theo thời gian thực có khả năng đồng thời theo dõi nhiều loại khí, bao gồm hydrogen, helium, methane, carbon dioxide và các khí hòa tan, tăng tính đa dạng và ứng dụng. Một số lĩnh vực ứng dụng bao gồm:

• Công nghệ sinh học
• Giám sát khí quyển
• Nghiên cứu hiệu suất chất xúc tác
• Tổng hợp hóa học
• Ngành công nghiệp hóa dầu
• Giám sát môi trường
• Phân tích độ tinh khiết khí trong pin nhiên liệu

Các lợi ích của công nghệ này rất đa dạng, bao gồm:

• Giảm thời gian ngừng hoạt động
• Tăng năng suất
• Cải thiện lưu lượng xử lý
• Nâng cao mức độ an toàn
• Giảm chi phí vận hành

Các công cụ trực quan hóa dữ liệu cho phép hiển thị thành phần khí theo thời gian thực, giúp đưa ra các điều chỉnh ngay lập tức. Hơn nữa, tính linh hoạt của máy phân tích khí theo thời gian thực cho phép xử lý nhiều loại mẫu khác nhau, đồng thời dễ dàng tích hợp vào các buồng phản ứng hoặc dòng quá trình sản xuất. Giao diện người dùng thân thiện giúp vận hành dễ dàng, chỉ cần đào tạo tối thiểu.

Nhìn chung, phân tích khí theo thời gian thực vượt trội so với các phương pháp truyền thống, giúp ra quyết định nhanh chóng, tối ưu hóa các phản ứng và đảm bảo kiểm soát chất lượng và an toàn nghiêm ngặt.

Hệ thống khối phổ kết hợp sắc ký khí (GC-MS)

Kết hợp sắc ký khí – khối phổ là một kỹ thuật phân tích lai, tích hợp khả năng của sắc ký khí (GC) và máy khối phổ (MS) để xác định và định lượng các hợp chất, chẳng hạn như các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi hay các thành phần khí trong mẫu.

Trong phần sắc ký khí, mẫu được bay hơi và mang đi bởi khí trơ qua một cột sắc ký được phủ lớp pha đứng. Lớp pha này tương tác với các hợp chất trong mẫu, giúp phân tách chúng dựa trên mức độ tương tác với pha đứng và điểm sôi của từng hợp chất. Các hợp chất này rời cột vào các thời điểm khác nhau, được gọi là thời gian giữ (retention time).

Sau khi thoát ra từ cột sắc ký khí, các hợp chất sẽ được đưa vào máy khối phổ. Tại đây, các hợp chất được ion hóa (thông thường bằng phương pháp ion hóa bằng electron), tạo ra các mảnh ion mang điện tích. Các ion sau đó được tách dựa trên tỷ số m/z trong bộ phân tích khối, tạo ra phổ khối đặc trưng cho từng hợp chất, từ đó hỗ trợ việc nhận dạng và định lượng.

Việc tích hợp GC và MS cho phép tách các hợp chất bằng sắc ký khí trước khi nhận dạng bằng khối phổ, nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của phân tích. Máy khối phổ cung cấp thông tin toàn diện về cấu trúc phân tử và số lượng của các hợp chất.

Ứng dụng của GC-MS được lan tỏa trong các lĩnh vực như:

• Giám sát môi trường
• An toàn thực phẩm
• Dược phẩm
• Pháp y học
• Phân tích hóa dầu

Việc ứng dụng GC-MS trong các lĩnh vực này xuất phát từ các đặc điểm vượt trội như:

• Độ nhạy cao
• Độ đặc hiệu cao
• Khả năng phân tích các hỗn hợp phức tạp

Tóm lại, phân tích bằng GC-MS phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ nhạy và độ đặc hiệu cao, cũng như phân tích thành phần chi tiết. Trong khi đó, phân tích khí theo thời gian thực thích hợp cho việc đo lường nhanh, giám sát liên tục và tính di động cao. Lựa chọn giữa hai kỹ thuật phụ thuộc vào yêu cầu cần có dữ liệu chi tiết hay kết quả đo ngay tại chỗ.

Tại Reecotech, chúng tôi cung cấp các giải pháp khối phổ đa dạng, được thiết kế riêng cho từng ứng dụng phân tích khí. Với kinh nghiệm phong phú trong các lĩnh vực từ giám sát môi trường, kiểm soát quy trình công nghiệp cho đến nghiên cứu tiên tiến trong công nghệ sinh học và dược phẩm, chúng tôi tự tin mang lại những giải pháp phân tích liên tục và chính xác về thành phần khí. Điều này giúp đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn quản lý nghiêm ngặt và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Nếu Quý khách hàng quan tâm đến hệ thống khối phổ trong phân tích khí, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo thông tin sau: