Sắc ký ion là kỹ thuật tách các cấu tử anion hoặc cation từ hỗn hợp qua cột sắc ký dựa trên ái lực khác nhau của mỗi ion đối với pha tĩnh và pha động.
Hệ thống sắc ký Ion thường dùng để tách các hạt mang điện tích từ một dung dịch chất lỏng và đo nồng độ của chất này với độ chính xác tới ppb (part per billion – phần tỷ). Sắc ký Ion (từ đây gọi tắt là IC) có thể phân tích được các anion như F–, Cl–, NO–3, NO–2 , các cation như Li+, Na+, NH4+, K+, Ca2+, và Mg2+; các muối hữu cơ như các axit carboxylic và nhóm amin; và các protein.
Sắc ký ion là một kỹ thuật hiện đại và hiện đang có những tiến bộ nhanh vượt bậc. Thành tựu phát triển gần đây nhất đó là hệ thống sắc ký ion cao áp dạng mao quản (high-pressure capillary IC system) và sự kết hợp giữa IC với Sắc ký khối phổ (MS) trong các kỹ thuật phân tích.
Hệ thống IC có ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như môi trường, sản xuất, thực phẩm, dược phẩm và hóa chất. Thường được sử dụng trong phân tích thành phần hóa học của nước, xác định các tạp chất trong nước uống hoặc nước dùng trong sản xuất công nghiệp, ngoài ra IC còn có một số ứng dụng khác như:
- Đánh giá tác động của các hoạt động hóa học lên mẫu đất;
- Kiểm soát nồng độ muối, đường hoặc nitrat trong thực phẩm và đồ uống;
- Tách các protein dựa vào độ phân cực.
Qui trình và cấu tạo hệ thống IC
Quy trình phân tích bằng hệ thống IC thông thường sẽ diễn ra như sau: Mẫu lỏng được chuẩn bị bằng tay hoặc bằng bộ đưa mẫu tự động. Để phân tích các cation (ion dương), mẫu được bơm qua cột có chứa các hạt nhựa mang điện tích âm. Bất kỳ cation nào có trong mẫu sẽ bị các hạt này giữ lại. Sau đó dung môi rửa giải mang điện tích dương sẽ được bơm qua cột và giành vị trí thay thế các ion dương đã được giữ lại trước đó. Độ mạnh yếu của lực liên kết giữa các gốc cation với hạt mang nhựa trong cột dẫn tới thời gian lưu của từng ion trong cột sẽ khác nhau và từ đó có thể phát hiện ra các gốc khác nhau trong cùng một mẫu.
Các ion và dung dịch rửa giải đi qua bộ triệt để trung hòa điện tích của chất rửa giải. Các ion được phát hiện bằng cách sử dụng đầu dó điện tích; các tín hiệu được phân tích, xử lý đưa tới bộ ghi thu dữ liệu
Trong phân tích anion, quá trình cũng diễn ra tương tự nhưng dung môi rửa giải tích điện âm được dùng với pha tĩnh mang điện dương (hạt nhựa nhồi cột mang điện dương).
Hiệu suất của hệ thống IC phụ thuộc vào tốc độ, độ chọn lọc, độ nhạy và dung tích mẫu.
Một hệ thống IC thông thường sẽ bao gồm các thành phần sau: (1) hệ thống bơm mẫu tự động; (2) Bộ phận tạo và tái tạo dung môi rửa giải; (3) Đầu cột; (4) Cột tách; (5) Bộ triệt nhiễu nền; (6) Đầu dò và (7) Hệ thống xử lý dữ liệu sắc ký.
(nguồn: thermoscientific.com)
Các điểm cần cân nhắc khi lựa chọn hệ thống sắc ký ion IC:
Bộ phận
|
Tính năng
|
Yếu tố cần cân nhắc
|
| Bộ phận bơm mẫu tự động | Chuẩn bị mẫu lỏng, giảm thiểu nguy cơ nhiễm bẩn mẫu và tăng tính đồng nhất của mẫu. | – Số vị trí mẫu bơm;- Dải thể tích bơm mẫu và bước tăng;- Các đặc tính khác như độ nhiễm bẩn, độ chính xác bơm mẫu; số lần bơm mẫu và các phụ kiện kèm theo. |
| Bộ tạo và tái tạo dung môi rửa giải | – Tạo dung môi rửa giải từ nước đã khử ion. Chất rửa giải được đưa trực tiếp tới đầu cột giảm thiểu khả năng nhiễm bẩn.- Tái tạo chất rửa giải giúp giảm chi phí bảo trì. | Bộ phận này không bắt buộc trong hệ thống IC, có thể sử dụng dung dịch rửa giải pha sẵn hoặc tự pha để dùng, tuy nhiên có thể gây nhiễu do có chứa tạp chất không mong muốn.- Hệ thống bạn đang xem xét có bộ phận tạo và tái tạo dung môi rửa giải hay không?- Sau bao lâu thì phải thêm nước khử ion vào hệ thống? |
| Đầu cột | – Bơm mẫu và chất rửa giải vào cột;- Lựa chọn đầu cột dựa trên công nghệ cột được sử dụng (cột phân tích, cột mao quản, cột microbo, cột bán điều chế..) | Các thông số bơm ví dụ như áp suất hoạt động tối đa, tốc độ dòng, độ dao động áp suất khi bơm, tốc độ và độ chính xác khi tỷ lệ trộn mẫu thay đổi (gradient). |
| Công nghệ cột | Công nghệ cột ảnh hưởng tới tính chọn lọc của hệ thống nên cần lựa chọn loại cột phụ thuộc vào loại ion cần phân tích. Trên thị trường có nhiều loại cột khác nhau phù hợp với từng ứng dụng cụ thể của IC. | – Có nhiều lựa chọn về tính năng cột cho hệ thống bạn đang xem xét- Bộ ổn nhiệt cho cột;+ Kích thước của ngăn chứa cột;+ Khoảng gia nhiệt và tốc độ thay đổi nhiệt độ;
+ Độ chính xác và ổn định nhiệt độ;
|
| Bộ triệt nhiễu nền | – Là bộ phận rất quan trọng của hệ thống IC.- Giúp trung hòa chất rửa giải để phát hiện ra điện tích của ion đang phân tích | – Lựa chọn phụ thuộc vào chất rửa giải sử dụng- Dung tích bộ triệt nền và tốc độ dòng tối đa của dung môi rửa giải.- Có dễ dàng khử nhiễu từ chất rửa giải xuống tới điểm 0 (zero) hay không để tránh có peak của nước trên sắc ký đồ. |
| Đầu dò (Detector) | Đầu dò độ dẫn là bộ phân đơn giản nhất trong hệ IC. Các hạt tích điện bị hút về cực âm hoặc cực dương. Dòng điện được đo liên tục và dữ liệu sẽ được chuyển qua phần mềm để phân tích kết quả | – Độ nhạy và độ ổn định của đầu dò |
| Hệ thống phần mềm điều khiển và xử lý dữ liệu | Phần mềm của hệ thống giúp phân tích, xử lý và hiển thị số liệu. Mỗi nhà cung cấp sẽ có phần mềm riêng có giao diện và các tính năng bổ trợ khác nhau. | – Dễ dàng sử dụng;- Báo cáo dữ liệu rõ ràng;- Các chức năng khác của phần mềm |
(nguồn: labcompare.com)
