Đề tài Xăng máy bay và xăng ô tô thành phẩm-Xác định benzene và toluene bằng phương pháp sắc ký khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA –VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM š&› Đề Tài: Xăng máy bay và xăng ô tô thành phẩm-Xác định benzene và toluene bằng phương pháp sắc ký khí Trình độ đào tạo: Đại học Hệ đào tạo: Đại học chính quy Ngành: Công nghệ kỹ thuật Chuyên ngành: Hóa lọc dầu Khóa học: 2008 -2012 Giảng viên hướng dẫn: Nhóm SV thực hiện: PHAN THỊ KIỀU TRANG TRẦN MẠNH HÙNG NGUYỄN HUY NGUYÊN TRẦN CHÂU ANH TUẤN NGUYỄN THỊ ĐÔNG Vũng Tàu, năm 2011 I - Giới thiệu về xăng động cơ và xăng máy bay thành phẩm 1-Xăng động cơ a-Giới thiệu Xăng động cơ là một trong những sản phẩm quan trọng của công nghiệp chế biến dầu mỏ và ngày nay đã thực sự trở thành một sản phẩm quen thuộc đối với con người Xăng động cơ không phải đơn thuần chỉ là sản phẩm của một quá trình chưng cất từ một phân đoạn nào đó của dầu mỏ hay một quá trình chưng cất đặc biệt khác .Nó là một sản phẩm hỗn hợp được lựa chọn cẩn thần từ một số thành phần , kết hợp với một số phụ gia nhằm đảm bảo các yêu cẩu hoạt động của động cơ trong những điều kiện vận hành thực tế và trong các điều kiện tồn chứa ,lưu trữ khác nhau … Về bản chất hóa học,xăng động cơ là một hợp chất béo hydrocacbon với cấu trúc phân tử từ 7 đến 11 nguyên tử cacbon trong mạch liên kết Hydrocacbon. Trong điều kiện lý tưởng nhiều oxy khi dốt cháy xăng ta sẽ thu được cacbon dioxit từ các nguyên tử C có trong xăng động cơ,nước và rất nhiều nhiệt lượng.Khi đốt cháy một gallon xăng cho ta khoảng 132×106 Jun năng lượng,tương đương 125.000 BTU hay 36.650 W/h b-Các chỉ tiêu lý hóa quan trọng nhất: Xăng động cơ phải có các chỉ tiêu hóa lí phù hợp và phải được tiến hành kiểm nghiệm trong phòng thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu quan trọng lien quan đến những yêu cầu trên • Áp suất hơi: Độ bốc hơi là chỉ tiêu quan trọng nhất của xăng.Nó đảm bảo cho khả năng vận hành của động cơ.Khả năng khởi động nguội,khởi động nóng,tăng tốc và vận hành trong mùa hè cũng như mùa đông…đều phụ thuộc vào độ bốc hơi của nhiên liệu.Độ bốc hơi của xăng được đánh giá thong qua chỉ tiêu áp suất hơi bão hòa.Chỉ tiêu này cộng với thành phần cất được dung làm cơ sở để đánh giá ảnh hưởng của loại xăng đó đến khả năng khởi động,vận hành trên đường và xuất tiêu hao nhiên liệu của động cơ Áp suất hơi bão hòa là áp suất hơi đo được trong điều kiện của bình chịu áp tiêu chuẩn gọi là bom reid ở nhiệt độ 37.8ºC và thường được đo bằng các đơn vị như KPa,Psi.mmHg…Áp suất hơi bão hòa được xác định thep phương pháp reid và theo tiêu chuẩn ASTM Áp suất hơi bão hòa càng lớn,càng dễ bay hơi,dễ tạo nút hơi trong động cơ,gây ra hao hụt trong tồn chứa và ô nhiễm môi trường.Vì vậy trong chỉ tiêu kỹ thuật người ta giới hạn mức tồi ta mà ít khi giới hạn mức tối thiểu.Áp suất hơi bão hòa chỉ định không nên vượt quá 12Psi.Tuy nhiên áp suất hơi bão hòa quá thấp cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tính khởi động của động cơ. • Độ hóa hơi: Xăng động cơ là hỗn hợp chứa nhiều loại hydrocacbon khác nhau,chưa kể một lượng nhỏ chất phụ gia có trong xăng.Mỗi loại phân tử hydrocacbon đều có đặc tính hóa lý riêng và nhiệt đô sôi là một trong những đặc tính hóa lý đó.Các phân tử hydrocacbon khác nhau thì có nhiệt độ sôi khác nhau.Chính vì vậy xăng không có nhiệt độ sôi cố định mà sôi trong một khoảng nhiệt độ,thường nằm trong khoảng 30-200ºC Để đánh giá nhiệt độ sôi của xăng trong phòng thí nghiệm,người ta tiến hành chưng cất 100ml xăng và ghi giá trị nhiệt độ tại các điểm có nhiệt độ sôi khác nhau.Khi đó các phân tử hydrocacbon trong xăng sẽ chuyển riêng rẽ từ dạng lỏng sang dạng khí.Vì vậy tính chất sôi và bay hơi của xăng thường được đánh giá bằng nhiệt độ sôi đầu ,nhiệt độ sôi cuối và nhiệt độ sôi tương ứng với phần trăm thể tích chưng cất được của xăng ngưng tụ trong thiết bị chưng cất và được gọi chung là thành phần cất -Nhiệt độ sôi đầu( IPP ):Khi tiến hành gia nhiệt 100ml mẫu xăng trong thiết bị chưng tiêu chuẩn,nhiệt độ tại đó giọt nhiên liệu đầu tiên được ngưng tụ và rơi vào ống hứng,gọi là nhiệt độ sôi đầu.Giới hạn sôi đầu có ảnh hưởng đến khả năng khởi động của động cơ và nguy cơ tạo nút hơi.Nếu các giá trị này quá thấp động cơ dễ dàng khởi động nguội nhưng lại khó khởi động nóng và dễ tạo nút hơi,làm gián đoạn quá trình cung cấp xăng cho xylanh,hao hụt tồn chứa trong vận chuyển lớn.Nếu nhiệt độ này quá cao,động cơ sẽ khó khởi động nguội nhất là khi để qua đêm vào mùa đông.Hai giá trị này được khống chế trái chiều nhau,tức là quy định giá trị tối thiểu của nhiệt độ sôi đầu( min 30ºC ) và giá trị tối đa của nhiệt độ sôi 10% ( max 70ºC ).Nếu đã khống chế khoảng áp suất hơi thì có thể không khống chế nhiệt độ sôi đầu -Nhiệt độ sôi cuối ( FBP ):Là nhiệt độ cao nhất ghi được khi toàn bộ chất logn3 trong bình chưng đã bay hơi hết được gọi là nhiệt độ sôi cuối.Khi toàn bộ lượng xăng trong bình chưng bay hơi hoàn toàn ,được đánh dấu bằng việc nhiệt độ tăng nhanh kèm theo tạo khói trong bình xăng.Nhiệt độ sôi cuối được dùng để đánh giá mức độ tạo cặn trong buồng đốt,mức độ tan lẫn trong dầu bôi trơn,mức độ độc hại của khí xả động cơ.FBP càng cao thì khả năng trên càng lớn và ngược lại.Vì vậy FBP được khống chế bởi một giá trị tối đa,thường là 215-220ºC.Tuy nhiên FBP quá thấp,dưới 170ºC cũng không phải là một dấu hiệu tốt vì nó làm giảm trị số octan và tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ.Nhiệt độ sôi cuối còn được dùng để đánh giá mức độ lẫn các loại nhiên liệu khác váo trong xăng trên cơ sở với mẫu lưu trong phòng thí nghiệm - Khoảng nhiệt độ sôi tương đương với 10-90% cất được gọi là giới hạn sôi giữa và rất quan trọng với hiệu suất của động cơ khi chạy trên đường.Nó cũng ảnh hưởng tới khả năng tăng tốc sau khi khởi động và hạn chế hiện tượng chết máy khi dừng giữa đường.Các loại xăng thường có T90 vào khoảng 170-200ºC.Giá trị này nếu quá thấp sẽ làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu,giảm công suất động cơ xuống dưới mức thiết kế. • Trị số octan : Trị số octan là một đơn vị đo quy ước dùng để đặc trưng cho khả năng chống kích nổ của nhiên liệu và nó được đo bằng phần trăm thể tích của izo-octan trong hỗn hợp của nó với n-heptan,tương đương với khả năng chống kích nổ của nhiên liệu ở điều kiện chuẩn. Trị số octan đặc trưng cho khả năng chống kích nổ của nhiên liệu trong động cơ.Đối với động cơ 4 thì,ở cuối giai đoạn nén,hỗn hợp(NL+KK) đi vào xylanh sẽ được bugi phát tia lửa điện để đốt cháy.Quá trình cháy xảy ra rất nhanh(bình thường từ 15 đến 40 m/s) ,nhưng không đồng thời trong toàn bộ xylanh mà lan truyền theo từng lớp ,phân chia không gian của xylanh thành 2 phần :phía trong ngọn lửa bao gồm các sản phẩm đã cháy 2-Xăng máy bay II – Xác định hàm lượng của toluene và benzene bằng phương pháp sắc ký khí 1.Giới thiệu về sắc ký • Sắc ký (Chromatography) là phương pháp tách, phân ly, phân tách các chất dựa vào sự phân bố khác nhau của chúng giữa hai pha động và tĩnh. Khi tiếp xúc với pha tĩnh, các cấu tử của hỗn hợp sẽ phân bố giữa pha động và pha tĩnh tương ứng với tính chất của chúng (tính bị hấp phụ, tính tan, …). -Trong sắc ký khí gồm có: +Bốc hơi mẫu +Tách các cấu tử trong cột nhờ vào sự phân bố trong pha động và pha tĩnh +Pha động : pha khí ( N2,He,H2…) +Pha tĩnh : pha rắn hoặc pha lỏng phủ lên pha rắn được giữ ở trong cột -Mẫu phân tích được nhờ: +Đưa vào bộ phận nạp mẫu (heated injector) +Di chuyển qua cột phân tách (Seperating column) nhờ một dòng khí mang trơ(inert carrier gas) +Phát hiện và ghi lại các peaks khi các cấu tử đi ra khỏi cột • Sắc ký khí là một phương pháp chia tách trong đó pha động là 1 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. Tuỳ thuộc bản chất pha tĩnh chia thành hai loại sắc ký khí:       -Sắc ký khí rắn (gas solid chromatography - GSC): Chất phân tích được hấp phụ trực tiếp trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn. -Sắc ký khí lỏng (gas liquid chromatography - GLC): Pha tĩnh là 1 chất lỏng không bay hơi. •Ứng dụng của sắc ký khí -Áp dụng đối với các mẫu bốc hơi và ổn định nhiệt đến vài trăm ºC -Có khả năng phát hiện và phân tích rất nhiều chất và hỗn hợp -Được ứng dụng rộng rãi và xác định các cấu tử trong các mẫu từ nhiều chủng loại khác nhau 2 .Xác định hàm lượng benzene và toluene bằng phương pháp sắc ký khí Một máy sắc ký khí gồm có những bộ phận chính: + Nguồn cung cấp khí mang: thường là bình khí hoặc máy sinh khí + Hệ thống điều khiển áp suất hoặc tốc độ dòng khí mang,điều khiển cơ chế điện tử + Lò cột: dùng để điều chỉnh nhiệt độ cột tách + Injector + Cột sắc ký khí : là nơi xảy ra quá trình tách chất + Detector : dùng để phát hiện chất và định lượng + Hệ thống ghi nhận và xử lý tín hiệu : dùng để ghi nhận và tính toán kết quả A . Vật liệu a- Hóa chất Khí mang : Heli tinh khiết 99.99 % Là loại khí trơ rất thích hợp cho sắc ký khí Chất nhồi : gạch chịu lửa đã nghiền,rửa bằng acid, sang qua rây 60mesh-80mesh và 80mesh-100mesh. Pha lỏng : 1,2,3-tris(2-cyanoetoxy)propan (TCEP) và metyl silicon Dung môi : metylen clorua và axeton dùng làm sạch các cột Chất chuẩn nội : metyl etyl keton (MEK) độ tinh khiết tồi thiểu 99.5% dùng để triệt tiêu sự thay đổi lượng mẫu vào cột sắc ký ở những lần tiêm lặp giữa dung dịch mẫu và dung dịch chuẩn.Khi phân tích mẫu bạn phải lập đường chuẩn và mỗi dung dịch phân tích nên tiêm lặp lại nhiều lần để lấy giá trị trung bình. Chất chuẩn : benzene 99% mol,isooctane 99%mol,toluene,n-nonan 99%mol b- Các pha Pha động : khí trơ heli,không tương tác với mẫu chất,phải có độ tinh khiết cao vì một lượng nhỏ tạp chất cũng có thể làm phân hủy pha tĩnh gây hiện tượng chảy máu côt làm phá hủy cột Pha tĩnh : Có hai loại pha tĩnh : phân cực và không phân cực Trong phương pháp này ta dung pha tĩnh phân cực: polydimetylsiloxan và TCEP • Các yêu cầu chung cho pha tĩnh: + ít bay hơi + bền nhiệt + trơ về mặt hóa học + thường pha tĩnh được chọn trong phân tích dựa trên độ phân cực + pha tĩnh của cột và các chất phân tích cần có độ phân cực tương tự thì mới tách tốt ( các chất giống nhau hòa tan tốt vào nhau ). • hàm lượng pha tĩnh được quyết định bởi các yếu tố sau: + Chiều dài cột + Mức độ tải trọng cần thiết của cột + Mức độ bao phủ cần thiết của bề mặt chất mang: độ bao phủ lớn => sự hấp phụ trên bề mặt giảm,độ bao phủ thấp => lớp fim trên bề mặt chất mang chất lỏng mỏng = > trao đổi giữa hai pha lớn + Tỷ lệ giữa diện tích bề mặt và tỷ trọng chất mang Dimetylpolysiloxan là khung cơ bản để tạo thành các pha tĩnh khác B . Injector • Dùng thiết bị sắc ký bơm mẫu chia dòng,có trang bị hệ thống thổi ngược có van đổi chiều.Mẫu được tiêm vào qua septum, khí mang vào injector và đẩy mẫu đã được hóa hơi trong buồng đi vào cột ,nhưng trước khi đi vào cột thì một lượng khí đã được thoát ra ngoài theo tỉ lệ nhất định và để đảm bảo cho lượng khí đi qua cột phù hợp,lượng mẫu khí được qua cột có thể là nhỏ nhất.Trong cột còn có một loại bong thủy tinh có nhiệm vụ giữ lại những thành phần không hóa hơi của mẫu ở nhiệt độ cao để tránh gây nghẹt cột. • Cấu tạo hệ thống injector cho cột nhồi: Bao gồm một ống thạch anh chứa trong buồng gia nhiệt làm bằng kim loại. Nó được đốt nóng ở nhiệt độ sôi trung bình của mẫu được phân tích,ống tiêm chứa mẫu được tiêm qua septum làm bằng nhựa silicon bịt kín một đầu của injector,đầu còn lại được nối trực tiếp với cột.Những mẫu là chất lỏng được đưa vào ống tiêm ngay lập tức được hóa hơi và được khí mang đẩy vào cột hoàn toàn trong vài giây C. Cột Thiết bị sắc ký khí có hai cột mắc nối tiếp và sử dụng cột nhồi ( ID: 2 – 4 mm, L: 2 – 3 m) Chuẩn bị hai chất nhồi cột (một loại chứa 10% khối lượng dimetylpolysiloxan trên chromosorb W ,một loại 20% khối lượng TCEP[1,2,3-tris(2-cyanoetoxy)propan] trên chromosorb P. (Chromosorb là Na2CO3 nung ở 9000C với trợ dung:silica =>cristobalite,các kim loại tác dụng với silica gây màu hồng cho vật liệu) Thông thường chất mang ở dạng thô không đủ trơ nên hay xảy ra tương tác giữa chất nghiên cứu và chất mang,gây biến dạng cho peak.Vì vậy nên ta phải rửa chất mang bằng acid để loại ion kim loại C.1-Chuẩn bị chất nhồi cột a-Chất nhồi dimetylpolysiloxan Cân 45g chromobord W có cỡ hạt sang 60 mesh đến 80 mesh và đổ vào bình dung tích 500mL.Hòa tan 5g dimetylpolysiloxan trong khoảng 50mL cloroform.Đổ dung dịch metyl silicon chloroform vào trong bình chứa sẵn chromobord W.Lắp bình này với thiết bị cô quay nối với nguồn chân không và khởi động môtơ .Bật đèn hồng ngoại và để chất nhồi trộn đều đến khô. b-Chất nhồi 1,2,3-tris(2-cyanoetoxy)propan (TCEP) Cân 80g chromosorb P,80 mesh đến 100 mesh và đổ vào bình có dung tích 500mL.Hòa tan 20g TCEP trong 200mL methanol và rót vào bình chứa chromosorb P.Gắn bình này với thiết bị bay hơi ,nối với bơm chân không và khởi động môtơ .Bật đèn hồng ngoại và để chất nhồi trộn đều đến khô (không gia nhiệt vật liệu này quá 180ºC) • Cột A : Sử dụng cột bằng thép không gỉ có chiều dài 0.8m( 2.5 ft ),đướng kính ngoài 3.5mm( 1/8 in ) nhồi với dimetylpolysiloxan 10% khối lượng chromosorb W,60 mesh đến 80 mesh. •Cột B: Sử dụng cột bằng thép không gỉ có chiều dài 4,6m( 15ft ),đường kính ngoài 3,2mm nhồi với TCEP 20% khối lượng chromosorb P, 80 mesh đến 100 mesh C.2-Chuẩn bị cột a-Làm sạch cột Làm sạch ống thép không gỉ như sau: Lắp phiễu kim loại với một đầu của ống thép .Giữ hoặc dựng ống thép ở vị trí thẳng đứng và đặt một cốc hứng dưới đầu ra của ống .Rót khoangmL metylen clorua vào phễu và để chảy qua ống thép xuống cốc hứng.Lặp lại quy trình rửa với 50mL axeton.Lấy phễu ra và gắn ống thép với ống dẫn không khí ,dung ống vinyl để nối.Loại bỏ sạch hoàn toàn dung môi ra khỏi ống thép không gỉ bằng cách thổi không khí đã qua lọc,không chứa dầu vào ống thép hoặc dung cách hút chân không b-Nhồi cột Tạo trước cột A và cột B riêng rẽ để phù hợp với máy sắc ký.Nhồi cột dài 0.8m (cột A) bằng chất nhồi dimetylpolysiloxan và nhồi cột dài 4.6m (cột B) bằng chất nhồi TCEP theo quy trình sau: Bịt một đầu cột bằng nút bông thủy tinh nhỏ và nối đầu này với nguồn chân không bằng ống đã nhồi bông thủy tinh .Lắp đầu kia với một phễu polyetylen nhỏ bằng đoạn ống vinyl ngắn.Bật máy bơm chân không và đổ vật liệu nhồi thích hợp qua phễu cho đến khi đầy cột.Trong khi nhồi cột,rung nhẹ cột bằng máy rung điện để các chất nhồi lắng xuống.Lấy phễu ra,tắt nguồn chân không.Lấy 6mm vật liệu nhồi phía đầu ống ra rồi nhồi nút bông thủy tinh vào đầu cột đó. C.3-Luyện cột Lắp cột A và cột B theo sơ đồ Hình 1.Không nối đầu ra của cột B với dejector cho đến khi cột đã được luyện xong.Cho khí heli chạy qua cột với vận tốc khoảng 40cm3/min.Luyện cột theo nhiệt độ và khoảng thời gian xác định sau: Nhiệt độ,ºC Thời gian,h 50 1/2 100 1/2 150 1 170 3 C.4-Lắp ráp Nối đầu ra của cột B với đầu vào của dejector.Điều chỉnh các điều kiện vận hành theo các thong số ở Bảng 1,nhưng không bật cấp điện cho detector.Kiểm tra sự rò rỉ của hệ thống C.5-Thiết lập hệ thống cột cho dòng thổi ngược bằng van -Đặt van ở vị trí dòng xuôi (Hình 1.A) và điều chỉnh bộ điều tiết dòng A để có lưu lượng mong muốn.Đo lưu lượng đầu ra của detector ,phia buồng mẫu. -Chuyển van sang vị trí thổi ngược (Hình 1.B),đo lưu lượng ở đầu ra của đầu dò,phía buồng mẫu.Nếu lưu lượng thay đổi,điều chỉnh bộ điều tiết dòng B để có lưu lượng chính xác (±1cm3/min) -Đổi vài lần vị trí van từ dòng xuôi sang dòng ngược và quan sát đường nền .Sau khi van bị giật lần đầu tiên do sự tăng đột ngột áp suất đường nền phải không được thay đổi hoặc xê dịch.Nếu có sự dịch chuyển đường nền,thì tăng hoặc giảm nhẹ bộ điều tiết dòng B để cân bằng đường nền.(Nếu độ chênh lệch tồn tại lâu chứng tỏ có sự rò rỉ tại nơi nào đó trong hệ thống). C.6-Xác định thời gian chuyển sang dòng thổi ngược Mỗi hệ thống cột có thời gian chuyển sang dòng thổi ngược khác nhau và thời gian này phải được xác định bằng thực nghiệm như sau: Chuẩn bị hỗn hợp gồm 5% thể tích isooctane trong n-nonan.Sử dụng kỹ thuật nạp mẫu và hệ thống thích hợpở chế độ vận hành dòng xuôi chiều,bơm 1µL hỗn hợp isooctan – n-nonan.Chạy sắc phổ cho đến khi n-nonan được tách ra và tín hiệu đầu tiên trên dejector về đường nền .Đo thời gian theo giây ,kể từ khi tiêm mẫu cho đến khi tín hiệu dejector trở về đường nền giau74 các peak isooctane và n-nonan.Tại điểm này toàn bộ lượng isooctan,nhưng đặc biệt không có n-nonan được tách ra.Thời gian chuyển sang chế độ dòng thổi ngược bằng xấp xỉ một nửa thời gian đã xác định được và nằm trong khoảng 30s đến 60s.Lặp lại thao tác treb6,kể cả việc nạp mẫu nhưng chuyển sang chế độ dòng thổi ngược tại “thời gian chuyển sang thổi ngược” được xác định trước .Điều này dẫn đến kết quả sắc ký đồ của isooctane có rất ít hoặc không có n-nonan.Nếu cần thiết lặp lại thao tác,điều chỉnh thời gian chuyển sang dòng thổi ngược cho đến khi tất cả isooctane được tách ra nhưng có rất ít hoặc không có n-noan .Thời gian chuyển sang dòng thổi ngược được thiết lập như trên bao gồm cả việc vận hành thực tế các van phải được sử dụng trong tất cả các lần phân tích và hiệu chuẩn tiếp theo. C.7-Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của cột sắc ký - Tốc độ dòng của pha động : Hminimum( hiệu quả cao nhất ) xuất hiện ở vùng tốc độ thấp (0,1 – 0,2 m.s-1: LC và 1-2 m.s-1: GC) - Kích thước hạt của pha tĩnh đối với cột nhồi - Chiều dày mỏng hơn của lớp cố định khi pha tĩnh là chất lỏng hấp thụ trên chất rắn - Tăng nhiệt độ làm giảm sự giãn peak đối với tất cả các trường hợp - Giảm độ nhớt của pha động D. Dejector Máy ghi băng biểu đồ là một thiết bị điện tử tích hợp hoặc máy tính có khả năng thể hiện sắc ký phổ dạng đồ thị.Nó phải có khả năng đo được 0.1 % thể tích MEK cùng tín hiệu nhiễu nền phù hợp.Nếu dung máy ghi băng niểu đồ thì ghi điện thế có dải đo từ 0mV đến 1mV,với thời gian phản hồi là 2s hoặc nhỏ hơn và mức nhiễu nền tồi đa bằng ±0.3% của toàn thang đo.Tổ hợp máy ghi biểu đồ dejector phải ghi được một tín hiệu 4mm cho 2µL mẫu có chứa 0.1% thể tích MEK khi vận hành ở độ nhạy tối đa. Dejector có nhiệm vụ chuyển hóa 1 đại lượng không điện ( trong trường hợp này là nồng độ của các chất được tách khỏi cột sắc ký ) thành đại lượng điện và có chức năng phát hiện và đo độ lớn của các cấu tử khi ra khỏi cột sắc ký.Vì vậy dejector quyết định một phần độ nhạy cũa như độ chính xác của phương pháp Trong phương pháp này ta dung đầu dò dẫn nhiệt TCD Dejector Giới hạn phát hiện Khoảng tuyền tính Độ nhạy (A.s/g) Áp dụng Dẫn nhiệt ( TCD) 2.5 ×10-6 1÷105 2000÷9000 Cho tất cả các chất không làm hỏng dây nung Dựa trên nguyên tắc cầu wheatstone,tức là đo liên tục độ dẫn điện của khí mang giữa buồng đo và buồng so sánh trong đó có lắp các dây điện trở. Các điện trở của cầu được làm bằng kim loại trơ,có độ dẫn nhiệt tốt .Dynamic range là khoảng giới hạn mà trong đó dejector vẫn còn cho tín hiệu thay đổi đáng kể khi thay đổi khối lượng hay nồng độ khí.Giới hạn phát hiện chình là giới hạn dưới của dynamic range.Trong dynamic range người ta chú ý đến linear ragge: đây là khoảng tín hiệu xuất ra của đầu dò tỉ lệ thuận với khồi lượng hoặc nồng độ khí phân tích.linear ragge phụ thuộc vào: nhiệt độ cột,nhiệt độ của dejector,lưu lượng khí. Cấu tạo gồm 2 buồng : + Buồng so sánh + Buồng đo Khí mang là heli đi qua buồng so sánh,khí được sắc ký khi đi ra khỏi cột thì được vào buồng đo.Nếu thành phần khí ở buồng đo và buồng so sánh là như nhau thì tín hiệu nhận được bằng không Độ nhạy của dejector của loại này phụ thuộc vào: Khả năng dẫn điện của khí mang Độ nhạy tỉ lệ thuận với dòng điện ( dòng điện này được điều chỉnh tùy thuộc vào loại và lưu lượng khí mang, nhiệt độ dejector và nhiệt độ cột tách) Đây là loại đầu dò không có chọn lọc,tín hiệu đo dựa trên khả năng làm nguội điện trở khác nhau giữa chất phân tích và khí mang. Với dejector loại này,diện tích của các peak không chỉ phù thuộc vào hàm lượng thể tích mà cón phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa độ dẫn nhiệt của cấu tử và của khí mang.Điều này giải thích tại sao phải dung hệ số hiệu chỉnh trong phân tích định lượng. E. Thiết lập đường chuẩn và chuẩn hóa E.1-Mẫu chuẩn Chuẩn bị 7 mẫu chuẩn từ 0% đến 5% thể tích benzene và từ 0% đến 20% thể tích toluene như sau: Đối với mẫu chuẩn,lấy một thể tích benzene và toluene theo quy định dưới đây cho vào bình định mức 100mL.Pha loãng với isooctane (2,2,4-tri-metyl pentan) đến thể tích đã định.Tất cả các chất và các dụng cụ thủy tunh đều ở nhiệt độ môi trường. Benzen Toluen % thể tích mL % thể tích mL 5 5.0 20 20.0 2.5 2.5 15 15.0 1.25 1.25 10 10.0 0.67 0.67 5 5.0 0.33 0.33 2.5 2.5 0.12 0.12 1 1.0 0.06 0.06 0.5 0.5 E.2-Hỗn hợp chất chuẩn Lấy chính xác 1.0mL MEK cho vào bình định mức 25mL và rót mẫu chuẩn đầu tiên ở bảng trên vào bình tới vạch mức.Tiếp tục làm như vậy cho tới khi các hỗn hợp được chuẩn bị xong E.3-Nạp mẫu - Nên sử dụng hệ thống tiêm mẫu chất lỏng tự động .Nếu tiêm mẫu theo cách thủ công,cần theo kỹ thuật tiêm như quy định dười đây,như vậy sẽ thu được các peak đối xứng. + Rửa sạch microxylanh 5µL ít nhất là 3 lần bằng hỗn hợp mẫu và sau đó cho vào 3µL mẫu ( tránh bọt trong xylanh ).Từ từ bơm mẫu cho đến khi còn 2.0µL mẫu trong xy lanh,dung giấy mỏng lau sạch kim tiêm và kéo ngược pitong của xylanh để cho 1µL đến 2µL không khí vào xylanh.Đâm kim tiêm qua nắp cao su của máy sắc ký và đẩy cho đến khi than xylanh tựa vào nắp,sau đó đẩy pitong để bơm hết và rút ngay xylanh ra khỏi máy sắc ký E.4-Lập dường chuẩn Đo diện tích cả 2 peak của chất thơm và của chất chuẩn nội.Tính tỉ lệ diện tích peak benzene với diện tích peak MEK.Vẽ đồ thị biểu thị mối tương quan của hàm lượng benzene theo tỉ lệ.Tương tự tính và vẽ đồ thị cho toluene.Lập đường chuẩn để đảm bảo rằng toàn bộ hệ thống sắc ký được vận hành chính xác và đảm bảo để nồng độ của tất cả các thành phần không vượt quá dải đặc trưng tuyến tính của các bộ phận trong hệ thống như: cột,dejector,vi mạch và các thành phần khác.Đường chuẩn phải là đường tuyến tính. G. Tính toán kết quả Tính tỉ lệ diện tích peak của benzene và toluene so với diện tích peak cùa MEK .Từ đường chuẩn xác định phần trăm thể tích chất lỏng của benzene và toluene tương ứng với tỉ lệ diện tích peak đã tính Nếu tính kết quả theo khối lượng,thì chuyển sang phần trăm khối lượng như sau: Benzen,% khối lượng = (VB/D) ×0.8844 Trong đó : + VB là phần trăm thể tích của benzene + D là khối lượng riêng tương đối của mẫu tại 15.6/15.6ºC ( 60/60ºF ) Toluen,% khối lượng = (VT/D) × 0.8719 Trong đó : + VT là phần trăm thể tích của toluene + D là khối lượng riêng tương đối của mẫu tại 15.6/15.6ºC ( 60/60ºF ) Sau đây là bảng các thong số của thiết bị: Bảng 1 – Các thông số của thiết bị Detector Dẫn nhiệt Cột Hai cột,bằng thép không gỉ + Chiều dài,m (A)0.8 ; (B)4.6 + Đường kính ngoài,mm 3.2 + Pha tĩnh (A)metyl silicon , 10% khối lượng (B)TCEP , 20% khối lượng + Chất nền (A)chromosorb W , 60 mesh đến 80 mesh (B)chromosorb P , 80 mesh đến 100 mesh Cột so sánh Sử dụng cột bất kì hoặc có quy định Nhiệt độ , ºC + Hệ thống nạp mẫu 200 + Detector 200 + Cột 145 Khí mang Heli + Vận tốc tuyến tính của khí ,cm/s 6 + Lưu lượng ,cm3/s Khoảng 30 + Áp suất đầu cột ,kPa(pSi) Khoảng 200(30) Khoảng ghi ,mV 0 đến 1 Tốc độ ghi ,cm/min 1 Cỡ mẫu , µL 2 Tổng thời gian chạy sắc ký 8 Thời gian sử dụng dòng thổi ngược Khoảng 0.75A H. Cách tiến hành - Chuẩn bị mẫu :Lấy chính xác 1.0mL MEK vào bình định mức 25mL.Rót mẫu thử vào bình đến vạch mức và lắc đều - Chạy sắc ký mẫu,chú ý thời gian chuyển sang dòng thổi ngược và phương pháp nạp mẫu.Các van hải chuyển sang chế độ dòng thổi ngược tại thời điểm xác định sao cho các cấu tử không thích hợp không đi vào cột B - Xác định trên sắc ký đồ các peak benzene,toluene và chất chuẩn nội MEK theo thời gian lưu của các mẫu chuẩn - Tính diện tích peak của benzene và toluene và MEK theo phương pháp thong thường