其他分離分析方法ppt課件

1、22.1.概論概論 隨分別分析技術(shù)開展，眾多適用于混合物試樣預(yù)分隨分別分析技術(shù)開展，眾多適用于混合物試樣預(yù)分別或樣品預(yù)處置、分別分析、制備分別的其他與色譜相別或樣品預(yù)處置、分別分析、制備分別的其他與色譜相關(guān)分別分析技術(shù)相繼出現(xiàn)，如超臨界流體色譜和萃取、關(guān)分別分析技術(shù)相繼出現(xiàn)，如超臨界流體色譜和萃取、逆流色譜、場(chǎng)流分別、多維色譜、膜色譜、固相萃取、逆流色譜、場(chǎng)流分別、多維色譜、膜色譜、固相萃取、固相微萃取等。固相微萃取等。 分析試樣預(yù)處置是儀器分析的首要步驟，約占分析分析試樣預(yù)處置是儀器分析的首要步驟，約占分析任務(wù)量的任務(wù)量的70%。這是試樣初步分別、凈化、痕量成分富。這是試樣初步分別、凈化、痕

2、量成分富集技術(shù)，是樣品分別分析的重要組成部分。集技術(shù)，是樣品分別分析的重要組成部分。22.2.1. 超臨界流體和超臨界流體色譜超臨界流體和超臨界流體色譜 超臨界流體色譜超臨界流體色譜(Supercritical Fluid Chromatography;SFC)是以超臨界流體是以超臨界流體Supercritical Fluid，SFS)為流動(dòng)相的色譜技為流動(dòng)相的色譜技術(shù)。術(shù)。 在三相點(diǎn)下，氣、固、液處在平衡形狀，存在一個(gè)臨界溫在三相點(diǎn)下，氣、固、液處在平衡形狀，存在一個(gè)臨界溫度度Tc和臨界壓力和臨界壓力Pc。在高于。在高于Tc時(shí)，無論施加多大壓力，物質(zhì)也時(shí)，無論施加多大壓力，物質(zhì)也不會(huì)液化，即

3、不會(huì)液化，即 Pc、Tc以上或臨界點(diǎn)以上條件下，物質(zhì)不會(huì)成以上或臨界點(diǎn)以上條件下，物質(zhì)不會(huì)成為液體或氣體，物質(zhì)聚集形狀為介于氣體和液體之間的流體，為液體或氣體，物質(zhì)聚集形狀為介于氣體和液體之間的流體，這種流體稱為超臨界流體。這種流體稱為超臨界流體。 從熱力學(xué)上看，超臨界流體的密度是氣體的1001000倍，和液體相近，具有和液體類似的溶解才干及與溶質(zhì)的作用力。而從動(dòng)力學(xué)上看，SFS的粘度比液體低，可以運(yùn)用比液相色譜更大的線速度;分散系數(shù)是液體的10-100倍，傳質(zhì)速率高，因此可以獲得比HPLC有更高的柱效和更快的分析速度。 從實(shí)際上講，SFC可分析不適用于GC高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性樣品和HPLC中短少

4、檢測(cè)功能團(tuán)的樣品，約占色譜分別中25%的化合物。但1990s年代后期，SFC開展趨向低落。 超臨界流體本身物理性質(zhì)帶來SFC方法局限性，這是人們?cè)赟FC開展初期認(rèn)識(shí)缺乏的。SFs兼具液體的溶劑化才干和氣體的低粘度、高分散系數(shù)很難在同一條件下實(shí)現(xiàn)。1.流動(dòng)相儲(chǔ)罐;2.調(diào)理閥;3.枯燥凈化器;4.截流閥;5.高壓泵;6.泵頭冷卻安裝;7.熱交換柱;8.進(jìn)樣閥;9.分流器;10.色譜柱;11.限流器;12.檢測(cè)器(FID)。 SFC可運(yùn)用HPLC和GC中各種固定相。填充柱微粒填料主要是硅膠化學(xué)鍵合固定相，用填充柱分析極性樣品時(shí)，大多需在流動(dòng)相中添加極性改性劑。開管柱固定相主要是聚甲基硅氧烷苯基甲基聚

5、硅氧烷、交聯(lián)聚乙二醇等。在手性分別中運(yùn)用較多的是環(huán)糊精類固定相。 SFC與GC分別操作條件不同，其操作壓力較高，普通為70450 x105Pa； 和HPLC也不一樣，其色譜柱任務(wù)溫度較高，從常溫到2500C。 流動(dòng)相的壓力和密度在每一溫度下以同樣方式影響保管值，甚至在類似GC區(qū)也一樣，添加壓力，k值降低。 而在較低溫度下與HPLC的保管行為類似，k值隨壓力添加而降低。 基于超臨界流體密度、分散系數(shù)、粘度等物理性質(zhì)介于氣體和液體之間，可以估計(jì)，在最小板高色譜條件下，分析速度和柱效SFC亦介于GC與HPLC之間。 根據(jù)速率實(shí)際方程，柱內(nèi)徑dC的毛細(xì)管柱最正確流速uopt及保管時(shí)間與柱效比(tR/N

6、)的極限值分別為: SFC與GC比較，由于超臨界流體分散系數(shù)比氣體低，粘度比氣體高，較低線速下SFC色譜峰較窄，柱效優(yōu)于GC; 超臨界流體密度比氣體高，參與分別，以提高分別選擇性;SFS溶劑化才干比氣體強(qiáng)，能在比GC較低溫度下分別高分子化合物、天然產(chǎn)物和熱不穩(wěn)定化合物。CMoptdDCBu2 . 4202)()1 (241)(kfkPPDdNtiMCR SFC可彌補(bǔ)GC和HPLC在分析性能上的某些缺乏，分別效能和分析速度介于兩種色譜方法之間。幾種色譜技術(shù)可分別樣品的相對(duì)分子質(zhì)量范圍 乙二醇齊聚的SFC分別色譜圖 超臨界流體萃取(supercritical fluid extraction;SF

7、E)是用超臨界流體為萃取溶劑的萃取分別、富集技術(shù)。其出現(xiàn)和開展均早于SFC。22.3.1. 超臨界流體萃取的特點(diǎn) 基于SFS獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，SFE具有傳統(tǒng)液-液萃取不可比較的優(yōu)點(diǎn)： 1. 萃取速度快 2. 容易控制溶劑強(qiáng)度并調(diào)理選擇性 3. 后處置簡(jiǎn)單 4. 操作自動(dòng)化 5. 平安性好1.SFS儲(chǔ)瓶;2，4.高壓開關(guān)閥;3.高壓注射泵;5.萃取池;6.溫度控制器;7.限流器;8.搜集器。萃取操作主要有兩種: 1. 靜態(tài)萃取2. 動(dòng)態(tài)萃取影響SFS萃取效率的要素主要是: 1. 超臨界流體選擇2. 萃取條件選擇3. 樣品量及流體流速4. 萃取物搜集 SFE的運(yùn)用可分為兩方面，一是作為分析化學(xué)樣

8、品處置技術(shù)，特別是各種分別分析方法的樣品前處置，即分別測(cè)定組分的前分別富集。SFE的另一個(gè)運(yùn)用是制備分別，包括工業(yè)規(guī)模分別，即分別工程的組成部分。1. SFE與各種色譜和儀器方法聯(lián)用 2. 樣品處置 3. 工業(yè)消費(fèi)中運(yùn)用 22.4.1.根本安裝和特點(diǎn)根本安裝和特點(diǎn) 固相微萃取固相微萃取(Solid Phase Micro-Extraction，SPME)是在固相萃取是在固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE)根底上開展起來的。根底上開展起來的。 SPME具有無需溶劑、萃取快速、樣品耗具有無需溶劑、萃取快速、樣品耗費(fèi)量小、分析重現(xiàn)性好、操作簡(jiǎn)便、可進(jìn)展現(xiàn)費(fèi)量小、分析重現(xiàn)性

9、好、操作簡(jiǎn)便、可進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)分析并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作等特點(diǎn)。它將樣場(chǎng)分析并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作等特點(diǎn)。它將樣品的富集和基底去除相結(jié)合，集取樣、萃取、品的富集和基底去除相結(jié)合，集取樣、萃取、富集、進(jìn)樣于一體，導(dǎo)致分析速度和靈敏度提富集、進(jìn)樣于一體，導(dǎo)致分析速度和靈敏度提高，因此在短短的十幾年間，高，因此在短短的十幾年間，SPME很快實(shí)現(xiàn)很快實(shí)現(xiàn)與與GC、HPLC、SFC、CE等分別分析技術(shù)的聯(lián)等分別分析技術(shù)的聯(lián)用，在萃取涂層研制、運(yùn)用方式及根底實(shí)際研用，在萃取涂層研制、運(yùn)用方式及根底實(shí)際研討方面均得到很大的開展。討方面均得到很大的開展。 SPME技術(shù)的原理是基于分析物在固相涂層和樣品中的分配平衡，因此

10、分析物的萃取量隨著萃取時(shí)間的延伸而不斷添加直到到達(dá)萃取平衡，普通在230min內(nèi)可到達(dá)平衡。在萃取平衡時(shí)，吸附在固相涂層的樣品量為: 當(dāng)Vs非常大時(shí)，即VsKVf，分析物在固相涂層的吸附量可簡(jiǎn)化為: 由于慢傳質(zhì)過程，在一定時(shí)間內(nèi)，平衡未完全實(shí)現(xiàn)，固相涂層吸附分析物的物質(zhì)的量為:0CVKVVKVnfssf0CVKnf0212121)222exp(1CVKVVKVtVVKmVVmVmmKVmmAnsfsffsfssf 萃取頭是SPME安裝的中心。按萃取頭構(gòu)造有兩種根本類型： 1. 纖維 2. 毛細(xì)管(In-tube SPME) 無論是纖維或是萃取毛細(xì)管，其涂層資料根據(jù)它們的不同性質(zhì)大致可分為非極性

11、、中等極性和較強(qiáng)極性等三類。 目前運(yùn)用最多的資料有聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯酸酯(PA)、聚苯基甲基硅氧烷、聚乙二醇(CW)、聚苯乙烯/二乙烯基苯等。 溶膠-凝膠技術(shù)是當(dāng)今 SPME萃取頭涂層的主要制備技術(shù)，得到的萃取涂層熱和化學(xué)穩(wěn)定性高，耐溶劑，且本錢低。 SPME固相層以非鍵合、鍵合、部分交聯(lián)或高度交聯(lián)的方式涂敷在石英纖維或毛細(xì)管上。 SPME作為樣品采集、處置技術(shù)，主要用作各種分析方法進(jìn)樣手段，并與其聯(lián)用，根據(jù)最終的分析結(jié)果判別SPME的優(yōu)劣。SPME和分析儀器聯(lián)用可分為離線方式和在線方式兩種。 離線操作分析物吸著(吸收)和解吸分別在樣品進(jìn)樣口兩處、分兩步進(jìn)展。 SPME的吸附或

12、萃取操作方式主要是兩種:浸取法和頂空法。 提高萃取效率的根本方法是對(duì)影響萃取效率根本操作條件進(jìn)展優(yōu)化，如萃取時(shí)間，樣品攪拌速度，萃取溫度，無機(jī)鹽濃度，樣品基底pH值等。 除了萃取的條件外，解吸操作對(duì)于最終分析結(jié)果的影響視后續(xù)儀器或方法進(jìn)樣條件而異。 1. SPME-GC：最早開展、較為完善、廣泛運(yùn)用的技術(shù)。SPME安裝可在GC儀進(jìn)樣口直接進(jìn)樣。 2. SPME-HPLC：SPME-HPLC聯(lián)用需求一個(gè)接口，接口安裝多種式樣，均基于對(duì)六通閥的改造而成。 3. SPME-CE或CEC：SPME- CE在線聯(lián)用是將150220m的較大內(nèi)徑熱縮Teflon毛細(xì)管與CE分別毛細(xì)管銜接，涂層纖維完成樣品萃

13、取后，插入該大口徑毛細(xì)管中，施加電壓，被萃取分析物經(jīng)緩沖溶液解吸，進(jìn)展電泳分別。 4. 其他聯(lián)用技術(shù) 1.SPME推拉桿，2.SPME針管,3.密封緊縮墊片，4.解吸池，5.SPME頭，6.六通閥,7.接注射器，8.廢液排 出 , 9 . H P L C 流 動(dòng) 相 儲(chǔ) 瓶 ，10.HPLC色譜柱，11.HPLC檢測(cè)器。 這是一種無固相載體的液液分配色譜，分別柱為空心螺旋型或串連的直型聚四氟乙烯或玻璃管，互不相溶的兩溶劑中的一相在重力或離心力作用下保管在柱內(nèi)作為固定相，另一相在泵驅(qū)動(dòng)下作為流動(dòng)相攜帶樣品從柱內(nèi)流過，利用流膂力學(xué)平衡體系兩相延續(xù)、高效混合，樣品中各組分基于在兩相中分配系數(shù)差別實(shí)現(xiàn)

14、分別。 各種不同類型CCC色譜儀最大區(qū)別是色譜柱和作用力場(chǎng)，高效逆流色譜儀設(shè)計(jì)那么同時(shí)利用重力和離心力場(chǎng)實(shí)現(xiàn)分別。基于分別原理，溶劑系統(tǒng)成為決議CCC分別選擇性的首要要素。 逆流色譜具有如下一些特點(diǎn): 1. 無固相載體。2. 適用范圍廣。3. 適用分別樣品容量范圍寬。4. 可與質(zhì)譜、紅外光譜等構(gòu)造分析儀器聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)定性、定量分析。5. 儀器柱構(gòu)造系統(tǒng)較為復(fù)雜，操作技術(shù)較繁復(fù)，自動(dòng)化程度不及HPLC等方法，是一個(gè)正在開展、有待進(jìn)一步完善的分別技術(shù)。 亦稱為場(chǎng)流分級(jí)，它是利用載液流經(jīng)空的柱槽時(shí)各流層具有非均勻流速，使溶質(zhì)在外加物理力場(chǎng)作用下，基于各溶質(zhì)質(zhì)量、體積、分散系數(shù)、電荷等物理性質(zhì)差別實(shí)現(xiàn)分別的方法。 場(chǎng)流分別儀由載液儲(chǔ)瓶、輸液泵、進(jìn)樣閥、柱槽、檢測(cè)器、控制和數(shù)據(jù)處置系統(tǒng)組成。 場(chǎng)流分別柱槽是分別技術(shù)中心，通常柱槽是在兩塊平行板之間放置薄的塑料或金屬片組成一個(gè)兩頭呈三角形的矩形帶狀管道。 場(chǎng)流分別的主要特點(diǎn)是: 1. FFF主要用于大分子分別測(cè)定。2. 可采用的載流溶劑和外加力場(chǎng)眾多，適用樣品范圍廣。3. 具有較