分析化學(xué)樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展

1、邵鴻飛:分析化學(xué)樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展81分析化學(xué)樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展邵鴻飛(國防科工委化學(xué)計(jì)量一級(jí)站,濟(jì)南250031)摘要綜述分析化學(xué)中樣品前處理技術(shù)的重要地位、分類及研究進(jìn)展情況,并對(duì)超臨界流體萃取等幾種近年來發(fā)展較快的樣品前處理新方法的原理及特點(diǎn)作了介紹。這些技術(shù)能夠有效地減少分析過程中由樣品前處理過程帶來的誤差,具有前處理快速、簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)可與分析儀器聯(lián)用,實(shí)現(xiàn)分析的自動(dòng)化。關(guān)鍵詞分析化學(xué)樣品前處理研究進(jìn)展在分析工作中,試樣的前處理是一個(gè)十分重要的步驟,一些難分解的樣品有時(shí)成為分析測(cè)定中的主要問題。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,分析儀器的自動(dòng)化水平不斷提高,特別是應(yīng)用了各種高新技

2、術(shù)的精密分析儀器以及現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入極大地推動(dòng)了分析化學(xué)的發(fā)展。作為分析化學(xué)的重要組成部分樣品前處理技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。1樣品前處理在分析化學(xué)過程中的地位及分類1.1樣品前處理在分析化學(xué)過程中的地位1,2(3)樣品分離富集包括以下幾種方法:沉淀法:形成了無機(jī)沉淀、有機(jī)沉淀、共沉淀等完整的體系。蒸餾揮發(fā)法:掃集共蒸餾技術(shù)使蒸餾法應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展,事例。:、離-液萃取在有機(jī)物分析上是。離子交換法:新的離子交換劑的出現(xiàn),使這一傳統(tǒng)方法擴(kuò)展了應(yīng)用領(lǐng)域。吸附法:在無機(jī)領(lǐng)域使用黃原棉等吸附劑,在有機(jī)領(lǐng)域,硅膠、活性碳、多孔高分子聚合物等應(yīng)用最廣泛。色譜法:薄層色譜法、萃取色譜法、柱色譜法、

3、離心色譜法、高壓液相色譜法、毛細(xì)管色譜法等在各自的領(lǐng)域發(fā)展很活躍,色譜法的發(fā)展代表了分離富集技術(shù)發(fā)展的主要方向。3樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展3.1微量化在一個(gè)完整的樣品分析過程中,4驟:樣品采集;報(bào)告結(jié)果。,約占整個(gè)分析時(shí)間的三分之二。,而分析前的樣品處理卻要幾小時(shí)。因此樣品的前處理是分析過程中一個(gè)重要的步驟,樣品前處理過程的先進(jìn)與否,直接關(guān)系到分析方法的優(yōu)劣。由于樣品前處理過程的重要性,樣品前處理方法和技術(shù)的研究已經(jīng)引起了分析化學(xué)家的廣泛關(guān)注。1.2樣品前處理技術(shù)分類3按照樣品形態(tài)來分,樣品前處理技術(shù)主要分為固體、液體、氣體樣品的前處理技術(shù)。固體樣品的前處理技術(shù)主要有索氏提取、微波輔助萃取4,5

4、、超臨界流體萃取6,7和加速溶劑萃取8,9等。液體樣品的前處理技術(shù)主要有液-液萃取、固相萃取10、液膜萃取、吹掃捕集、液相微萃取11等。氣體樣品的前處理方法有固體吸附劑法、全量空氣法等。2樣品前處理技術(shù)的發(fā)展12隨著終端檢測(cè)儀器的迅速發(fā)展,用于檢測(cè)的樣品量越來越少,與之相對(duì)應(yīng)的樣品前處理體系也隨之向微量化方向發(fā)展。微量化首先在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的檢測(cè)中到廣泛的應(yīng)用。3.2新方法和新技術(shù)新方法和新技術(shù)的發(fā)展有的是對(duì)傳統(tǒng)方法的改進(jìn),有的則是引入新原理和技術(shù)。近年來發(fā)展較快的樣品前處理技術(shù)有以下幾種:3.2.1超臨界流體萃取在樣品前處理技術(shù)中,目前使用最廣泛的仍然是經(jīng)典方法,主要是技術(shù)上得到了進(jìn)一步完善,相應(yīng)

5、的新材料、新試劑、新方法得到了發(fā)展,更方便實(shí)用的設(shè)備被不斷開發(fā)出來。(1)制樣:開發(fā)出了精巧高效的粉碎設(shè)備,如高速粉碎機(jī)、超聲粉碎機(jī)等,這些粉碎機(jī)的研發(fā)極大地提高了制樣的效率和試樣的質(zhì)量。(2)樣品分解及提取:形成了完整的各類熱分解、酸分解、堿分解、融熔鹽分解、酶分解體系,包括干法、濕法等各種方法。設(shè)備方面有自動(dòng)控制高溫爐、自控振蕩器、超聲波提取器等。超臨界流體是流體界于臨界溫度及壓力時(shí)的一種狀態(tài),超臨界流體萃取的分離原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系,即利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行萃取的。它克服了傳統(tǒng)的索式提取費(fèi)時(shí)費(fèi)力、回收率低、重現(xiàn)性差、污染嚴(yán)重等弊端,使樣品的

6、提取過程更加快速、簡(jiǎn)便,同時(shí)消除了有機(jī)溶劑對(duì)人體和環(huán)境的危害,并可與許多分析檢測(cè)儀器聯(lián)用。在醫(yī)藥、食品、化學(xué)、環(huán)境等領(lǐng)收稿日期:200720722882域應(yīng)用最為廣泛12-14?；瘜W(xué)分析計(jì)量2007年,第16卷,第5期3.2.8熱解吸3.2.2固相微萃取熱解吸是將固體、液體、氣體樣品或吸附有待測(cè)物的吸附管置于熱解吸裝置中,當(dāng)裝置升溫時(shí),揮發(fā)性、半揮發(fā)性組分從被解吸物中釋放出來,通過惰性載氣帶著待測(cè)物進(jìn)入GC、GC-MS中進(jìn)行分析的一種技術(shù)。該技術(shù)具有靈敏度其原理是將各類交聯(lián)鍵合固定相融溶在具有外套管的注射器內(nèi)芯棒上,使用時(shí)將芯棒推出,浸于粗制樣液中,待測(cè)組分被吸附在芯棒上,然后將樣針芯棒直接插

7、入氣相或液相色譜儀的進(jìn)樣口中,被測(cè)組分在進(jìn)樣口中將被解析下來進(jìn)入色譜分析。這項(xiàng)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、分析時(shí)間短、樣品用量小、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。固相微萃取通過利用氣相色譜、高效液相色譜等作為后續(xù)分析儀器,可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種樣品的快速分離分析。通過控制各種萃取參數(shù),可實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量被測(cè)組分的高重復(fù)性、高準(zhǔn)確度的測(cè)定15-18。3.2.3凝膠自動(dòng)凈化裝置高、環(huán)境污染小等特點(diǎn),當(dāng)其與氣相色譜或質(zhì)譜聯(lián)用時(shí),可進(jìn)行復(fù)雜樣品的分析測(cè)定,應(yīng)用范圍較廣23-25。3.2.9微波消解法在微波磁場(chǎng)中,被消解樣品極性分子快速轉(zhuǎn)動(dòng)和定向排列,從而產(chǎn)生振動(dòng)。在較高溫度和壓力下消解樣品,可以激化化學(xué)物質(zhì),從而使氧化劑的氧化能力大大加強(qiáng),使

8、樣品表層擾動(dòng)破裂,并不斷產(chǎn)生新的與試劑接觸的表面,加速了樣品的消解。微波消解法是一種高效省時(shí)的現(xiàn)代制樣技術(shù),普遍用于原子光譜分析的樣品前處理26。3.3在線技術(shù)凝膠滲透色譜是液相分配色譜的一種,其分離基礎(chǔ)是溶液中溶質(zhì)分子的體積大小不同。凝膠自動(dòng)凈化就是利用凝膠滲透色譜原理來凈化樣品的技術(shù),近年來被廣泛應(yīng)用于生物、環(huán)境、醫(yī)藥等樣品的分離和凈化。3.2.4固相萃取技術(shù)起實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的技術(shù),節(jié)省人力,更,、準(zhǔn)確度與重現(xiàn)性。固相萃取是20世紀(jì)70年代后期發(fā)展起來的樣品前處理技術(shù),它利用固體吸附劑將目標(biāo)化合物吸附,使之與樣品的基體及干擾化合物分離,率和富集倍數(shù)高、等優(yōu)點(diǎn),。在很多情況下,傳統(tǒng)的液液萃取法,

9、如美國環(huán)保署將其用于水中農(nóng)藥含量的測(cè)定。3.2.5液相微萃取樣品前處理在分析化學(xué)過程中占有重要的地位,它的進(jìn)步對(duì)分析化學(xué)的發(fā)展具有重大影響,各種樣品前處理新技術(shù)、新方法的探索和研究已成為當(dāng)代分析化學(xué)的主要發(fā)展方向之一?？焖?、簡(jiǎn)便、自動(dòng)化的前處理技術(shù)不僅省時(shí)、省力,而且可以減少由于不同人員操作及樣品多次轉(zhuǎn)移帶來的誤差,還可以避免使用大量的有機(jī)溶劑并減少對(duì)環(huán)境的污染。樣品前處理技術(shù)的深入研究必將對(duì)分析化學(xué)的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。參考文獻(xiàn)1PsillakisE,etal.TrendsAnalChem,2003,22(10):565-574.2黃駿雄.環(huán)境化學(xué),1994,13(1):95-105.3

10、江桂斌,等.環(huán)境樣品前處理技術(shù)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版液相微萃取的原理是利用待測(cè)物在兩種不混溶的溶劑中溶解度和分配比的不同而進(jìn)行萃取的方法。該項(xiàng)技術(shù)集萃取、凈化、濃縮、預(yù)分離于一體,具有萃取效率高、消耗有機(jī)溶劑少,快速、靈敏等優(yōu)點(diǎn),是一種較環(huán)保的萃取方法19,20。3.2.6吹掃捕集法吹掃捕集法利用待測(cè)物的揮發(fā)性,直接抽取樣品頂空氣體進(jìn)行色譜分析,利用載氣盡量吹出樣品中的待測(cè)物后,用冷凍捕集或吸附劑捕集的方法收集被測(cè)物。吹掃捕集技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、高靈敏度、高富集效率等優(yōu)點(diǎn),在食品、飲料、蔬菜、藥物等樣品的前處理中展示了廣闊的應(yīng)用前景。3.2.7膜分離技術(shù)社,2004.4李核,等.分析化學(xué),20

11、03,31(10):1261-1268.5潘學(xué)軍,等.化學(xué)通報(bào),1999(5):7-14.6KingJW.JAOACInt,1998,81(1):9-17.7LangQY,etal.Talanta,2001,53:771-782.8ConteE,etal.JChromatogrA,1997,765:121-125.9ErlandB,etal.TrendsAnalChem,2000,19(7):434-445.10PawliszynJ.TrendsAnalChem,1995,14(3):113-122.11陶敬奇,等.分析測(cè)試學(xué)報(bào),2001,20(6):80-84.12張鏡澄.超臨界流體萃取M.

12、北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.13LeeML,etal.Science,1987,235:1342-1347.14CastroMD,etal.AnalyticalSupercriticalFluidExtraction:Chap2ter3M.Berlin:Springer-verlag,1994:79-168.15張道寧,等.化學(xué)通報(bào),1998(3):1-8.16蔡亞岐,等.化學(xué)進(jìn)展,2004,16:708-716.17EisertR,etal.CritRevAnalChem,1997,27(2):103-135.膜分離技術(shù)是指以選擇性透過膜為分離介質(zhì),通過在膜兩側(cè)施加某種推動(dòng)力,如壓力差、

13、濃度差等,使樣品一側(cè)中的欲分離組分選擇性地通過膜,低分子溶質(zhì)通過膜,大分子溶質(zhì)被截留,以此來分離溶液中不同分子量的物質(zhì),從而達(dá)到分離提純的目的。一般膜分離是在壓力的作用下進(jìn)行的,分離過程瞬間完成,因此具有裝置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備體積小、更易于操作和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。膜分離技術(shù)在眾多領(lǐng)域里可以代替離心、沉降、蒸發(fā)、吸附等傳統(tǒng)的分離手段,提高了分離效率,降低運(yùn)行成本,簡(jiǎn)化操作21,22。邵鴻飛:分析化學(xué)樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展18LordH,etal.JChromatogrA,2000,885:153-193.19PsillakisE,etal.TrendsAnalChem,2003,22(

14、10):565-574.20王少明,等.化學(xué)分析計(jì)量,2005,14(4):59-62.21鄭領(lǐng)英,等.膜技術(shù)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.22張玉忠,等.液體分離膜技術(shù)及應(yīng)用M.北京:化學(xué)工業(yè)出2001.8324劉虎威.氣相色譜方法及應(yīng)用M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.25迪安JA.分析化學(xué)手冊(cè)M.常文保,等譯.北京:科學(xué)出版社,2003.26KingstonHM,等.分析化學(xué)中的微波制樣技術(shù)-原理及應(yīng)用M.郭振庫,等譯.北京:氣象出版社,1992:25-50.版社,2004.23王立,等.色譜分析樣品處理M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,RESEARCHPROGRESSOFSAMPLEP

15、RETREATMENTTECHNOLOGYINANALYTICALCHEMISTRYShaoHongfei(TheFirst-RankChemometricStationoftheCommissionofScience,TechnologyandIndustryforNationalDefence,Jinan250031,China)ABSTRACTTheimportanceposition,classificationandtheprogressofsamplepretreatmenttechnologyintheanalyticalchem2istryweredescribed.Thepr

16、incipleandcharacteristicofthesupercriticalfluidextractionmethodwereintroduced.Thesetechnologiescandecreasetheanalysiserroreffectively.Thesequickandconvenientmethodswhichareusedwithanalyticalinstrumenttorealizetheanalyticalautomation.KEYWORDSanalyticalchemistry,samplepretreatment,researchprogress計(jì)測(cè)技術(shù)

17、計(jì)測(cè)技術(shù)創(chuàng)刊于1958年,)主辦,面向國內(nèi)外公開發(fā)行的計(jì)量測(cè)試技術(shù)類期刊,計(jì)測(cè)技術(shù)(,中國期刊全文數(shù)據(jù)庫、。國際刊號(hào):ISSN1002-6061,國內(nèi)刊號(hào):CN11-5347/TB。、民用計(jì)量測(cè)試部門、工廠、研究所、院校、相關(guān)設(shè)備制造商和各大公司服務(wù)。廣泛刊載長、熱、力、電、無線電、光學(xué)、化學(xué)、放射性、聲學(xué)等計(jì)量測(cè)試、動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)與管理稿件。設(shè)有理論與實(shí)踐、新技術(shù)新儀器、測(cè)試與校準(zhǔn)、計(jì)測(cè)管理、計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用、綜合評(píng)述、誤差分析、經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)、信息與動(dòng)態(tài)、等主要欄目。歡迎訂閱2007年度雜志。全國各地郵局均可訂閱,郵發(fā)代號(hào):80441。國內(nèi)全年定價(jià):48元。通訊地址:北京市1066信箱雜志社郵政編碼:100095電話編輯部)廣告部),傳真稿、咨詢Email:mmt304;hkjc網(wǎng)址:計(jì)測(cè)技術(shù)2007年第4期目次綜合評(píng)述小型非球面光學(xué)元件測(cè)量技術(shù)研究質(zhì)量基準(zhǔn)研究的最新進(jìn)展理論與實(shí)踐一種跟蹤電網(wǎng)頻率的新方法縱向單屏蔽滯止式溫度傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)研究帶旋轉(zhuǎn)的三面互檢法基于包絡(luò)分析的空測(cè)數(shù)據(jù)壓縮傳輸一種基于三消隱點(diǎn)的攝像機(jī)自標(biāo)定算法也談“軍事計(jì)量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)價(jià)值分析”新技術(shù)新儀器激光測(cè)速儀校準(zhǔn)技術(shù)研究飛機(jī)鉚接電阻專用測(cè)