Thiết bị sắc khí lỏng hiệu năng cao hoạt động thế nào?
5 (100%) 1 vote

Trong bài viết trước Thiết bị sắc khí lỏng hiệu năng cao (HPLC) là gì? đã đề cập thông tin về cấu tạo, ứng dụng và đặc điểm sử dụng của hệ thống sắc khí lỏng hiệu năng cao (HPLC). HPLC tỏ ra là một hệ thống mạnh mẽ trong việc phân tích các mẫu vật môi trường và trong nhiều ngành khác. Đây thực sự là thiết bị cần có trong bất cứ phòng thí nghiệm phân tích môi trường nào. Bài viết sau đây sẽ thông tin đến bạn cách thức mà hệ thống HPLC hoạt động.

Thiết bị sắc khí lỏng hiệu năng cao hoạt động thế nào?

Thiết bị sắc khí lỏng hiệu năng cao hoạt động thế nào?

Xem thêm:

Tổng hợp các thiết bị phân tích môi trường phổ biến nhất

Nguyên lý hoạt động hệ thống sắc ký khí – quang phổ khối

Hệ thống thiết bị sắc khí lỏng hiệu năng cao

Như trong bài viết trước đã đưa ra, phương pháp sắc ký lỏng hiệu suất cao là phương pháp ra đời trên cơ sở phát triển cải tiến phương pháp sắc ký cột. Đây là một phương pháp phân chia pha động và pha tĩnh. Pha động chứa thành phần là chất lỏng và pha tĩnh chứa trong cột là chất rắn được phân chia dưới dạng tiểu phân hoặc một chất lỏng phủ lên chất rắn hoặc là chất mang có liên kết hóa học với các nhóm hữu cơ.

Ưu điểm của phương pháp này có độ nhạy cảm cao, có khả năng định lượng tốt, đặc biệt thích hợp để tách các chất khó bay hơi và các chất dễ bị phân hủy nhiệt.

Quá trình hoạt động của hệ thống máy sắc khí lỏng hiệu năng cao HPLC

Hình ảnh dưới đây thể hiện rõ quá trình hoạt động của hệ thống máy sắc khí lỏng hiệu năng cao.

Quá trình các dải vật chất đi qua cột trong máy HPLC

Quá trình các dải vật chất đi qua cột trong máy HPLC

Dung môi từ pha động đi vào cột từ bên trái, đi qua lớp hạt và thoát ra bên phải. Hướng dòng chảy được thể hiện bằng mũi tên màu xanh lá cây.

Cột bên trên đại diện cho cột tại thời điểm tiêm mẫu vào dòng dung môi từ pha động, khi mẫu vào cột và bắt đầu tạo thành một dải. Mẫu được hiển thị ở đây là một hỗn hợp thuốc nhuộm màu vàng, đỏ và xanh lam, xuất hiện ở đầu vào của cột dưới dạng một dải màu đen duy nhất. Trong thực tế, mẫu này có thể là bất cứ thứ gì có thể hòa tan trong dung môi; thông thường các hợp chất sẽ không có màu hoặc có màu mờ đục, vì vậy cần một máy dò để xem các hợp chất tách ra khi rửa giải.

Hình ảnh cột bên dưới là cột sau vài phút hoạt động. Pha động di chuyển liên tục và đều đặn qua các hạt vật liệu trong cột, các thuốc nhuộm riêng lẻ đã di chuyển trong các dải riêng biệt ở tốc độ khác nhau. Điều này là do có một sự cạnh tranh giữa pha động và pha tĩnh để thu hút từng loại thuốc nhuộm hoặc chất được phân tích.

Thiết bị xử lý nước thải khác:

Máy li tâm khử bùn trong xử lý nước thải là gì?

Thiết bị UV trong xử lý nước thải

Cấu tạo thiết bị xử lý nước thải bằng tia UV

Theo hình vẽ, dải nhuộm màu vàng di chuyển nhanh nhất và sắp thoát khỏi cột. Thuốc nhuộm màu vàng bị thu hút bởipha động hơn các thuốc nhuộm khác. Do đó, phầnthuốc nhuộm có màu vàng di chuyển với tốc độ nhanh hơn, gần tương đương với tốc độ của pha động.

Dải nhuộm màu xanh bị thu hút bởi vật liệu trong cột hơn pha động. Sức hút mạnh mẽ hơn của vật liệu trong cột đối với các hạt làm cho các hạt này di chuyển chậm hơn đáng kể. Hay nói cách khác, đây là hợp chất được giữ lại nhiều nhất trong hỗn hợp mẫu này

Dải nhuộm màu đỏ có chịu lực hút trung bình cho pha động và do đó di chuyển với tốc độ trung bình qua cột. Vì mỗi dải thuốc nhuộm di chuyển ở tốc độ khác nhau nên có thể tách riêng biệt bằng sắc ký.

Máy dò là gì?

Khi các dải thuốc nhuộm tách rời khỏi cột ngay lập tức được chuyển ngay vào máy dò. Máy dò chứa một ô lưu lượng có khả năng phát hiện từng dải hợp chất tách biệt với nền của pha động (trong hình). Trong thực tế, các hợp chất ở nồng độsử dụng trong phân tích HPLC thường là hỗn hợp là không màu. Một máy dò thích hợp có khả năng cảm nhận sự hiện diện của hợp chất và gửi tín hiệu điện tương ứng đến máy tính xử lý và ghi dữ liệu.

Như trong bài viết trước đã phân tích, cần lựa chọn giữa nhiều loại máy dò khác nhau, tùy thuộc vào đặc tính và nồng độ của các hợp chất cần được tách và phân tích. Ví dụ như máy dò hấp thụ tia cực tím, máy dò huỳnh quang, máy dò phát quang…

Tìm hiểu thêm:

Thu hồi dầu mỡ thải bằng hệ thống lọc bùn li tâm

Cấu tạo và cách vận hành hệ thống lọc bùn li tâm

Chất keo tụ (COA) tự nhiên trong xử lý nước thải

Sắc ký đồ là gì?

Sắc ký đồ là sự thể hiện của sự phân tách đã xảy ra về mặt hóa học (sắc ký) trong hệ thống HPLC. Một loạt các đỉnh tăng từ đường cơ sở được vẽ trên trục thời gian. Mỗi đỉnh đại diện cho phản ứng dò cho một hợp chất khác nhau. Sắc ký đồ được vẽ bởi máy tính kết nối điều khiển và xử lý dữ liệu của hệ thống HPLC.

Quá trình vẽ sắc ký đồ của thiết bị HPLC

Quá trình vẽ sắc ký đồ của thiết bị HPLC

Trong hình vẽ, dải màu vàng đã hoàn toàn đi qua máy dò; tín hiệu điện được tạo ra đã được gửi đến dữ liệu máy tính và hiển thị. Sắc ký kết quả đã xuất hiện trên màn hình.

Lưu ý rằng sắc ký bắt đầu khi mẫu được tiêm thêm vào. Khi chưa có mẫu qua máy dò, sắc ký đồ dạng một đường thẳng được đặt gần dưới cùng của màn hình. Đây được gọi là đường cơ sở,  đại diện cho pha động đi qua máy dò theo thời gian. Khi dải phân tích màu vàng đi qua máy dò, tín hiệu mạnh hơn sẽ được gửi đến máy tính. Đường sắc ký đồ, đầu tiên hướng lên, rồi xuống dưới, tỷ lệ với nồng độ của thuốc nhuộm màu vàng trong mẫu. Điều này tạo ra một đỉnh trong sắc ký đồ. Sau khi dải màu vàng vượt qua hoàn toàn khỏi máy dò, mức tín hiệu sẽ trở về đường cơ sở. Vì dải màu vàng di chuyển nhanh nhất, tách ra trước tiên từ cột, đây là đỉnh đầu tiên được vẽ.

Tiếp theo đó một khoảng thời gian ngắn, dải màu đỏ chạm tới máy dò. Tín hiệu tăng lên từ đường cơ sở khi dải màu đỏ đầu tiên đi vào và đỉnh đại diện cho dải màu đỏ bắt đầu được vẽ. Trong sơ đồ này, dải màu đỏ chưa được truyền hoàn toàn qua máy dò. Biểu đồ cho thấy dải màu đỏ và đỉnh sắc ký đồ vì hầu hết dải màu đỏ đã đi qua tế bào, mức đỉnh đã được vẽ và thể hiện bởi các đường liền nét. Nếu hệ thống ngừng thì dải sắc ký đồ này sẽ chỉ dừng ở đây còn nếu tiếp tục để hệ thống hoạt động thì các dải nét đứt sắc ký đồ màu đỏ tiếp theo sẽ được nối liền.

Dải màu xanh, được giữ lại mạnh nhất, di chuyển với tốc độ chậm nhất, tiến đến máy dò sau dải màu đỏ. Đường nét đứt cho thấy sắc ký đồ sẽ xuất hiện như thế nào nếu để hệ thống HPLC chạy đến hoàn thành. Chiều rộng của đỉnh màu xanh sẽ là rộng nhất vì dải này di chuyển chậm hơn qua lớp vật liệu trong cột và cần nhiều thời gian và thể tích dung môi pha động hơn để được rửa giải hoàn toàn. Pha động liên tục chảy với tốc độ cố định nghĩa là dải màu xanh mở rộng và loãng hơn. Do máy dò phản ứng tỷ lệ với nồng độ của dải, đỉnh màu xanh lam có chiều cao thấp hơn, nhưng chiều rộng lớn hơn.

Đến đây quá trình hoạt động của của hệ thống HPLC, các quá trình xảy ra bên trong hệ thống HPLC trên thực tế tương tự như vậy. Có nhiều loại thiết bị HPLC được sử dụng hiện nay và có một số sự khác biệt nhất định về bố trí cấu tạo của hệ thống. Tuy nhiên nhìn chung tất cả các hệ thống sắc khí lỏng hiệu năng cao đều có cấu tạo và cách thức hoạt động giống nhau.

Tin đã đăng gần đây:

Hệ thống lọc bụi túi vải là gì?

Lọc Cartridge là gì? Các loại sản phẩm Cartridge hiện nay

Hệ thống thu bụi sử dụng vật liệu lọc vải không dệt tổng hợp

Lưu ý trong thiết kế hệ thống lọc bụi túi vải

Mua bán piano Nhật