Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

31/46
• Pha rắn hay chất chiết (dạng cột chiết hay đĩa chiết) phải có tính chất hấp
thụ hay trao đổi chọn lọc với một chất, hay một nhóm chất phân tích nhất
định, tức là tính chọn lọc của pha tĩnh chiết.
• Các chất chiết và dung môi rửa giải phải có độ sạch cao theo yêu cầu của
cấp hàm lượng phân tích.
• Hệ số phân bố nhiệt động K
fb
của cân bằng chiết phải lín, để có được hiệu
suất chiết cao.
• Quá trình chiết phải xẩy ra nhanh và nhanh đạt cân bằng, nhưng không có
tương tác phản ứng hoá học làm mất hay hỏng pha rắn và chất phân tích.
• Quá trình chiết phải có tính thuận nghịch, để còn có thể rửa giải được tốt
chất phân tích ra khỏi pha chiết bằng một pha động phù hợp.
• Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích trong quá trình chiết bởi bất kỳ
từ nguồn nào.
• Sự chiết phải được thực hiện trong điều kiện nhất định phù hợp, phải lặp
lại được tốt và tất nhiên là càng đơn giản dễ thực hiện thì càng tốt.
5.3.3. Các kiểu chiết và cơ chế chiết pha rắn
5.3.3.1. Chiết theo cơ chế hấp phụ pha thường
Trong kiểu này, chất chiết (pha tĩnh) là các Silica trung tính, có bề mặt
xốp phân cực. Nó tác dụng tốt với các chất mẫu không phân cực và ít phân
cực. Đó là sự tương tác hấp phụ. Tuỳ theo bản chất và cấu trúc phân tử của
mỗi nhóm chất phân tích, bản chất hấp phụ của Silica trung tính và các điều
kiện thực hiện chiết, mà nhóm chất phân tích nào bị pha tĩnh hấp phụ và giữ
lại trên cột chiết và hoàn toàn tương tự như sự tương tác hấp phụ trong cột
sắc ký NP-HPLC.
Dung môi để giải chiết chất phân tích trong loại này thường là các dung môi
hữu cơ không phân cực hay ít phân cực và kị nước (không tan vào nước ),

phụ trong cột sắc ký lỏng hiệu năng cao hấp thụ pha ngược (RP-HPLC ).
Kiểu chiết này dễ thực hiện, đơn giản và được ứng dụng nhiều. Vì do tính
tiện lợi của hệ dung môi rửa giải tan trong nước, dung môi chứa chất phân
tích. Chúng ta có minh hoạ sự tương tác này như mô hình sau.
♦ Ví dụ: Chiết để xử lý mẫu xác định một số hoá chất BVTV trong
nước. Lấy 250 mL mẫu nước, chỉnh pH=5, lọc bỏ cặn. Lấy dung dịch dội
qua cột chiết (loại LR-C18 ) với tốc độ 2-4 mL/phút. Sau đó rửa cột bằng 5
mL nước cất, hút chân không cho cột 3 phút. Rửa giải chất BVTV trong cột
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

33/46
bằng 20 mL dung môi Etyl-axetat. Lấy dung dịch rửa giải này dội qua cột
hấp phụ thứ hai ( cột có: Na
2
SO
4
+ Al
2
O
3
+ than hoạt tính) để làm sạch và
làm khô mẫu. Sau đó lại rửa giải chất BVTV trong cột này bằng 10 mL Etyl-
Axtat. Thu dung dịch, làm bay hơi bằng dòng khí nitơ sạch ( tốc độ 0,8
mL/phút) đến còn dung dịch sánh, định mức thành 2 mL bằng Etyl-Axetat,
làm khô bằng Na
2
SO
4
khan. Lấy dung dịch mẫu này để xác định các hoá
chất BVTV (Metyl-parathion, Diazinon & Sumithion) bằng phương pháp

)
n
-Me + nNa
+

Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

34/46
( Chất chiết ) ( chất PT )
Trong đó: Mat: Mạng rắn của chất trao đổi ion; Me
n+
: Cation của chất phân
tích. Na
+
: Cation trao đổi của chất chiết. -SO
3
Na: Nhóm chức trao đổi ion.
b). Loại trao đổi Anion
Tổng quát quá trình trao đổi Anion:
nMat-OH + X
n-
→ (Mat)
n
-X + nOH
-

hay nMat-Cl + X
n-
→ (Mat)
n

35/46
míi vào Việt nam ta từ năm 1997. Hiện nay đã có một số hãng sản xuất và
cung cấp ra thị trường nhiều loại chất chiết và dụng cụ chiết khác nhau cho
nhiều đối tượng rất tiện dụng. Chất chiết thường là các chất Silica được hoạt
hoá để chúng có khả năng hấp thụ cao và chọn lọc các chất theo từng nhóm.
Kỹ thuật chiết này có các ưu và nhược chính điểm sau đây:
• Có tính chọn lọc đối với một nhóm hợp chất phân tích,
• Cân bằng chiết nhanh đạt được và có tính thuận nghịch,
• Thích hợp cho mẫu lượng nhỏ và phân tích lượng vết các chất,
• Thao tác đơn giản và nhanh hơn các kỹ thuật chiết khác,
• Trong quá trình chiết luôn luôn có cả sự làm giầu chất phân tích,
• Chất chiết pha rắn không đắt (khoảng 50.000 đ.VN/1cột chiết).
Chính vì thế mà nó đang được sử dụng rất phổ biến trong phân tích, đặc biệt
là phân tích đối tượng môi trường các chất vi lượng độc hại.
5.4. Kỹ thuật chiết hấp phụ pha khí (rắn-khí)
5.4.1. Nguyên tắc chung
Kỹ thuật này dựa trên cơ sở là ở một nhiệt độ nhất định thích hợp, khi thổi
một dòng khí trơ nóng (argon hay hêli) dẫn mẫu ở dạng khí vào cột chiết, thì
một nhóm các chất phân tích bị pha tĩnh rắn trong cột hấp phụ giữ lại, còn
các chất khác thì đi qua. Vì thế về bản chất nó cũng là sự chiết giữa hai pha
khí và rắn (pha chiết là rắn, chất phân tích được chiết ở dạng khí) không tan
vào nhau. Sự chiết ở đây là theo cơ chế hấp phụ. Sau đó có thể:
• Người ta lại làm nóng cột hấp phụ và cũng dùng dòng khí trơ nóng để giải
hấp các chất phân tích đưa trực tiếp chúng vào hệ cột của máy GC hay cho
chúng tan vào một dung môi hữu cơ phù hợp để xác định bằng cách khác,
như HPLC hay phổ UV-VIS.
• Hay cũng có thể giải chiết chất phân tích ra khỏi cột chiết bằng một dung
môi hữu cơ thích hợp hoà tan tốt chất và xác định chúng bằng HPLC hay IR.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa


, hay He).
+ Hệ máy bơm khí và nén khí mẫu vào cột chiết.
Các loại trang bị này hiện nay đều đã có cung cấp trên thị trường do các
hãng sản xuất các dụng cụ phân tích.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

37/46
♦ Ví dụ 2: Chiết lấy một số hợp chất pesticide dễ bay hơi trong các loại
nước hay mẫu rắn, bùn (Method 502.2b. EPA). Cột hấp phụ là chất chiết
pha rắn loại LC2-25x1 cm. Mẫu được giữ ở 150
o
C và dòng khí trơ Argon
thổi qua bình mẫu với tốc độ 0,8-1,0 mL/phút để đưa chất phân tích vào cột
hấp phụ. Các chất phân tích sẽ được hấp phụ vào cột này. Sau đó cũng giải
hấp các chất trong cột hấp phụ bằng dòng khí trơ đó nhưng ở 200
o
C, để dẫn
vào máy GC/MS để tách và xác định các chất.
5.5. Kỹ thuật vi chiết pha rắn (SPME)
Kỹ thuật này cũng vẫn dựa trên cơ sở sự phân bố của chất phân tích X giữa
hai pha không hoà tan vào nhau, trong đó pha mẫu chứa chất X là lỏng, còn
pha chiết là chất rắn. Song ở đây pha chiết (que chiết) là các hạt chất rắn xốp
cỡ hạt vài micromet (àm) được tẩm lên thanh que nhỏ kim loại hay PE (1x4
mm) tạo thành líp màng chất chiết dầy khoảng 0,3-0,5 mm bao xung quanh
tạo ra que chiết. Que chiết được để trong hệ xy lanh và kim tiêm, để có thể
cắm qua chiết vào qua nút cao su của bình chứa mẫu cần chiết.
Quá trình chiết xẩy ra khi ta nhúng que chiết vào trong bình mẫu theo một
trong hai kiểu:
+ Không gian mẫu (chất ở dạng lỏng). Với cách này pha mẫu phải được lắc
đều (hay khuấy) liên tục khi chiết và qua chiết chìm trong pha mẫu.

trang bị chiết riêng. Kiểu chiết này cũng như kiểu chiết lỏng lỏng, nên về
bản chất của sự chiết nó vẫn là dựa trên cơ sở quy luật phân bố chất trong
hai pha không trộn vào nhau. Song ở đây pha mẫu là ở trạng thái lỏng, bột,
hạt hay dạng mảnh, hay dạng lá đều được cả. Còn dung môi chiết (chất hữu
cơ) là ở dạng lỏng. Ví dụ như chiết lấy dầu melton từ lá cây bạc hà bằng
dung môi hữu cơ n-Hexan, hay benzen. Chiết các thuốc trừ sâu hay
HCBVTV trong mẫu rau quả, mẫu đất bằng n-Hexan.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

39/46
Vì thế đây là kiểu chiết của hệ chiết có thể cả đồng thể và dị thể. Trong thực
tế được dùng chủ yếu là hệ dị thể, mà chất phân tích ở trong mẫu rắn, bột, lá,
sợi, v.v mà các kỹ thuật chiết đã nêu ở trên không làm được tốt, đặc biệt là
chiết các chất hữu cơ trong các mẫu không ở dạng lỏng (hệ chiết dị thể).
5.6.2. Các trang thiết bị và ví dụ
Trang thiết bị của kỹ thuật chiết này có hai loại là:
1. Các hệ chiết Soxhlet thường và đơn giản.
2. Các hệ chiết Soxhlet tự động (Auto-Soxhlet).
Cách chiết theo hệ loại 1 là đơn giản, vận hành bằng tay, còn cách chiết theo
hệ máy loại 2 là vận hành một cách tự động theo chương trình. Kỹ thuật
chiết này chủ yếu được sử dụng để chiết tách các chất hữu cơ nằm trong mẫu
ở dạng rắn, hay dạng bột, hay mảnh nhỏ, hay các vật liệu mẫu khô (như lá
cây, dược liệu, ). Vì thế nó là các hệ chiết dị thể.
♦ Ví dụ 1: Chiết Soxhlet thường lấy một số hoá chất BVTV từ mẫu rau
quả. Lấy 10 g. mẫu đã được nghiền nhỏ và trộn đều vào cốc đựng mẫu của
hệ chiết, thêm 25-30 g. Na
2
SO
4
khan, trộn đều, 50 mL dung môi chiết n-