• Sắc ký khí (GC) là một phương pháp phân tích hiện đại và cực kỳ hiệu quả trong hóa học, được sử dụng để tách và phân tích các hợp chất phức tạp có khả năng bay hơi mà không làm phân hủy mẫu. Đây là công nghệ phổ biến và không thể thiếu trong các phòng thí nghiệm hiện đại.
• Điểm nổi bật của sắc ký khí nằm ở khả năng chia tách các thành phần của một mẫu thông qua hai pha chính: pha động và pha tĩnh. Trong đó, pha động là một dòng khí mang đóng vai trò “vận chuyển” các phân tử của mẫu qua cột phân tích. Còn pha tĩnh là lớp chất rắn hoặc chất lỏng phủ trên chất mang trơ, giúp giữ lại và tách các thành phần khi chúng tương tác với nhau.

1. Sắc ký khí là gì ?

• Sắc ký khí (GC) là một loại sắc ký phổ biến được sử dụng trong hóa học phân tích để tách và phân tích các hợp chất có thể bay hơi mà không bị phân hủy. Các ứng dụng điển hình của GC bao gồm thử nghiệm độ tinh khiết của một chất cụ thể hoặc tách các thành phần khác nhau của hỗn hợp. Trong sắc ký chuẩn bị, GC có thể được sử dụng để chuẩn bị các hợp chất tinh khiết từ hỗn hợp.

2. Phân loại sắc ký khí 

Sắc ký khí hiện nay được phân làm hai loại:

• Sắc ký khí rắn (gas solid chromatography – GSC): Chất phân tích sẽ được hấp phụ trực tiếp trên pha tĩnh là những tiểu phân rắn.
• Sắc ký khí lỏng (gas liquid chromatography – GLC): Pha tĩnh là 1 loại chất lỏng không bay hơi.

3. Lịch sử ra đời của sắc ký khí

• Phép sắc ký lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1903 do nhà khoa học người Nga tên là Mikhail Semenovich Tswett .
• Sau đó năm 1947 thì một sinh viên người Đức tên là Fritz Prior đã phát triển sắc ký khí khối rắn.
• Archer John Porter Martin là người đã được nhận giải Nobel về công trình của ông khi nghiên cứu phát triển sắc ký lỏng (1941). Ông là người đã đặt nền tảng cho sự phát triển sắc ký và sản xuất sắc ký khí lỏng năm 1950.

4. Ứng dụng của sắc ký khí

• Sắc ký khí được ứng dụng rộng rãi với nhiều mục tiêu phân tích quan trọng. Một trong những ứng dụng chính là kiểm tra độ tinh khiết của một chất cụ thể, hoặc tách riêng các thành phần khác nhau từ một hỗn hợp phức tạp. Thông qua phương pháp này, các chất có thể được phân tích và xác định khối lượng một cách tương đối, đảm bảo kết quả chính xác và đáng tin cậy.
• Đặc biệt, sắc ký khí còn được sử dụng để xác định chính xác danh tính của một hợp chất nhất định trong hỗn hợp – điều rất quan trọng trong nghiên cứu và kiểm soát chất lượng.
• Trong trường hợp sắc ký điều chế, kỹ thuật này không chỉ giúp phân tích mà còn là công cụ tinh chế hiệu quả các hợp chất từ hỗn hợp, tách riêng từng thành phần để sử dụng cho các mục đích khác nhau. Đây là lý do tại sao sắc ký khí được coi là giải pháp hàng đầu cho nhiều lĩnh vực khoa học và công nghiệp, từ y học, hóa học đến sản xuất.

5. Nguyên tắc sắc ký khí

• Trong sắc ký khí sẽ có pha động hay có tên gọi là pha chuyển động là một khí mang. Thường thì khí mang này là 1 loại khí trơ như Heli hoặc khí Nitơ.
• Còn pha tĩnh là một vi lớp chất lỏng hay Polyme được phủ lên một lớp rắn đặt trong chiếc ống thủy tinh hoặc kim loại được gọi tên là cột (tương tự như cột tách phân đoạn được sử dụng trong phương pháp chưng cất).
• Thiết bị được dùng để tiến hành sắc ký khí được gọi tên là máy sắc ký khí, máy tách khí hoặc gọi là máy ghi khí).
• Các hợp chất ở dạng khí cần được phân tích sẽ tương tác với bề mặt thành cột –  đã được phủ bởi pha tĩnh. Dẫn đến từng hợp chất sẽ được tách ra tại các thời điểm khác nhau hay thời gian lưu của hợp chất khác nhau.
• Khi các chất hóa học đi ra ở phần cuối cột, sẽ được nhận diện xác định bằng điện tử. Ngoài ra, khi sắc ký khí, một số thông số khác như tốc độ dòng khí mang, chiều dài cột và nhiệt độ có thể được sử dụng để thay đổi thứ tự hay khoảng thời gian lưu. Máy phân tích sắc ký khí dựa trên việc so sánh về thời gian lưu này.

6. Cấu tạo máy hệ thống sắc ký khí

6.1. Cấu tạo và cách hoạt động 

• Cũng như đã nói ở trên thì hệ thống sắc ký khí được cấu tạo bao gồm các thành phần: cột sắc ký, detecto, hệ thống để cung cấp khí mang và hệ thống bộ phận thu ghi và xử lý số liệu.
• Trong đó, cột sắc ký được coi là trái tim quan trọng của phương pháp phân tích này.
• Cột sắc ký có hai loại là cột nhồi và cột mao quản. Trong đó cột mao quản có đường kính nhỏ hơn, chiều dài lớn. Dù lượng mẫu nhỏ hơn nhưng lại có khả năng tách cao hơn do được tăng chiều dài cột và phân tích được nhiều hơn mẫu phức tạp so với cột nhồi.
• Các detecto hay đầu dò trong phương pháp sắc ký khí là việc ghi nhận sự thay đổi liên tục về nồng độ hay các tham số khác trong dòng khí đã thoát ra khỏi cột sắc ký.
• Nguồn cung cấp khí mang có thể sử dụng các bình chứa khí chất lượng hoặc các thiết bị sinh khí (tách N2 từ không khí, cấp khí H2 từ nước cất,…).
• Hoặc là bình chứa áp suất cao (Pressurized Tank) có dụng cụ để điều chỉnh áp suất (Pressure Regulator) và điều khiển về lưu lượng dòng khí (Flow controller).

6.2. Ưu điểm của hệ thống sắc ký khí

• Khí mang sử dụng phổ biến hiện nay có ba loại H2, N2 và He. Trong đó khí N2 khí chi phí thấp, an toàn cao, khí H2 cũng có chi phí thấp, có nguy cơ cháy nổ và He được sử dụng thông thường nhưng giá bán lại cao.
• Như vậy phương pháp sắc ký khí có ưu điểm là tốc độ tách nhanh, có thể phân tích cùng lúc nhiều hợp chất.
• Cách này không cần làm bay hơi mẫu, lại có độ phân giải cao nhờ quá trình tách trên cột, độ nhạy cao nhờ các đầu dò, thể tích mẫu phân tích nhỏ (1-100mL).
• Ngoài ra, dễ dàng điều chỉnh được mức nhiệt độ khí so với các loại sắc ký thông thường

Nếu các bạn muốn tìm hiểu thêm về phương pháp sắc kí khí hay máy sắc ký khí hoặc có loại khí hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để được tư vấn và hỗ trợ.