破乳的常用方法

1、破乳的常用方法液-液萃取中非常重要的操作是急速地振動(dòng)樣品。此步驟可確保兩相的完全接觸，有助于質(zhì)量傳遞。在分液漏斗發(fā)生完全的混合，產(chǎn)生大量的界面區(qū)域使得有效的分配出現(xiàn)。由于物質(zhì)劇烈的振動(dòng)，在液-液萃取中乳化現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，特別是那些含有表面活性劑和脂肪的樣品。收集欲測(cè)物質(zhì)必須先進(jìn)行破乳。為了防止乳化形成，應(yīng)用采取加熱或加鹽的方法破乳。通過改變K）,改變?nèi)軇┗蚧瘜W(xué)平衡作用的添加劑，諸如使用緩沖劑調(diào)節(jié)pH,鹽調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度等。用于破乳的常用技術(shù)如下：加鹽；使用加熱-冷卻萃取容器；通過玻璃棉塞過濾乳化液樣品；通過相過濾紙過濾乳化液樣品；通過離心作用；（六）加進(jìn)少量的不同的有機(jī)溶劑。在液-液萃取過程中，有機(jī)

2、相、水相、乳化物和外力是乳化形成的主要因素，如果破壞乳化形成的條件就可以防止和避免乳化的形成。諸如，在臟器、血液等生物樣品的萃取前，在研缽中先加入等量的無(wú)水硫酸鈉與樣品同時(shí)研磨，直至干沙狀后，經(jīng)有機(jī)溶劑萃取就不會(huì)發(fā)生乳化現(xiàn)象，而且可獲得較高的萃取效率。但本法不適用溶液萃取。在水溶液樣品中加入氯化鈉使之飽和，再用有機(jī)溶劑萃取可有效地防止因?yàn)橛袡C(jī)相與水相比重接近易引起的乳化現(xiàn)象。在生物體試樣中含有蛋白、油脂等乳化物，它們具有降低有機(jī)相和水相界面張力的功能，將有機(jī)相液珠與水相粘合在一起，形成相對(duì)穩(wěn)定的乳狀液。如果除去這些乳化物就能避免乳化的形成。除去乳化物的方法很多，應(yīng)當(dāng)根據(jù)萃取的目的決定。例如，在

3、萃取生物試樣中不揮發(fā)性有機(jī)物時(shí)，常用的方法有：酸性乙醇浸取法、三氯乙酸沉淀蛋白法、冷凍除油脂法等等均可除掉樣品中的蛋白、脂肪等乳化物。此外，提高兩相的體積比，一般地保持兩相體積比為1:（5-10）時(shí)，可有效地防止乳化。在劇烈振搖時(shí)發(fā)生乳化，采用緩慢振搖可防止乳化。在液-液萃取過程中發(fā)生乳化現(xiàn)象時(shí)，可根據(jù)乳化的程度采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ榛?。如果樣品出現(xiàn)高度乳化（即全部乳化），可采用離心法破乳。破乳率隨離心轉(zhuǎn)數(shù)的增加而增大，也隨作用時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。通常采用2000r/min,作用2minj后的破乳率可達(dá)100%但離心法不適用微乳液的破乳。也可以采用無(wú)水硫酸鈉研磨法破乳，將乳濁液轉(zhuǎn)入研缽中，使用無(wú)水

4、硫酸鈉研磨至沙狀后再進(jìn)行萃取可消除乳化現(xiàn)象。還可以采用蒸干法，將乳濁液置入蒸發(fā)皿中，于100c沸水浴蒸干后，再用有機(jī)溶劑萃取。但本法不適用揮發(fā)性物質(zhì)的萃取。如果樣品出現(xiàn)中度乳化（乳化率達(dá)50%）,可加入電解質(zhì)破乳。諸如，如果是屬于兩相比重引起的乳化，加入可溶解性無(wú)機(jī)鹽（例如氯化鈉）于水相中，通過提高體系中水相的比重使兩相分層；如果仍然不能分層，可加入1mol/L的鹽酸消除乳化。如果屬于兩相比重相差較大形成的乳化，加入無(wú)水乙醇能溶解相互粘合的兩相液滴，破乳的效果也比較好。通常，破乳率與加入電解質(zhì)的量成正比。此外，將乳濁液經(jīng)過無(wú)水硫酸鈉漏斗過濾也可以完全地消除中度乳化。如果樣品出現(xiàn)輕度乳化（兩相間

5、形成一薄乳化層），可使用玻璃棒攪動(dòng)乳化層，削弱乳化物分子的吸附作用；或者使用細(xì)金屬絲與容器壁摩擦，破壞膠體粒子的雙電層。這種方法能消除輕度乳化，既簡(jiǎn)單又避免了雜質(zhì)的引入。由于乳濁液是液體雜質(zhì)以微小珠滴散布在液體溶劑中的一種分散體系，是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，如果將其靜置一定的時(shí)間后，可自然分層。此種方法比較費(fèi)時(shí)間，但是不會(huì)引入雜質(zhì)。6 .在線萃取動(dòng)態(tài)在線液-液萃取系統(tǒng)是采用流動(dòng)注射分析的原理。流動(dòng)注射分析與液相色譜基本一樣，只是它使用開口窄孔管（萃取環(huán)），而液相色譜使用填充柱。在最簡(jiǎn)單的液-液萃取"流動(dòng)注射分析（如圖10-2-2）中，欲測(cè)物質(zhì)連續(xù)地被引入含有活性的或者絡(luò)合試劑水相中，或者有

6、機(jī)樣品溶液連續(xù)地或間歇性地被引入含有活性的或者絡(luò)合試劑水相中?；瘜W(xué)反應(yīng)或者絡(luò)合作用在混合反應(yīng)環(huán)中發(fā)生并生成可萃取的組分。然后，含有萃取組分的多水蒸氣在相沉淀器中應(yīng)用有機(jī)不相容的溶劑被沉淀，在那兒，以另一種形式形成小的可再生成的液珠。由于沉淀的溶劑部分通過萃取環(huán)運(yùn)動(dòng)，有機(jī)或多水溶劑弄濕了內(nèi)壁，根據(jù)萃取環(huán)的彎管類型，產(chǎn)生了一個(gè)薄膜并由此作為一個(gè)界面，進(jìn)行欲測(cè)物質(zhì)的分配過程。過程的萃取效率是萃取環(huán)中保持時(shí)間、沉淀量、環(huán)直徑尺寸和結(jié)構(gòu)材料的函數(shù)。在萃取環(huán)的終端，水或有機(jī)溶劑在相沉淀器中被不斷地分離。含有被測(cè)物質(zhì)的部分常常使用流過監(jiān)測(cè)器測(cè)量，不想要的部分被直接地排除掉。也有學(xué)者研究了更復(fù)雜的在線萃取系統(tǒng)

7、，應(yīng)用膜分離器件、吸收水的微柱分離器、預(yù)濃縮裝置等濃縮欲測(cè)定物質(zhì)。圖用話院?jiǎn)蔚囊?液萃取流動(dòng)注射分析系統(tǒng)I需功顰混合反底盤?。?一相混合器：4一萃取件d一相分離常結(jié)檢利器在線萃取系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，可用于非常小的樣品體積（低于100ml）,使用小量的試劑和有機(jī)溶劑（費(fèi)用降低），閉環(huán)系統(tǒng)（樣品不會(huì)暴露到大氣中，防止了污染和對(duì)人的毒性及溶劑的可燃性），高的樣品萃取產(chǎn)率，可充分自動(dòng)化，流動(dòng)系統(tǒng)的接口可直接與分析儀器相連接。缺點(diǎn)是，與批萃?。ㄊ褂妙A(yù)濃縮技術(shù)除外）濃縮技術(shù)相比，靈敏度較低，要求更復(fù)雜的硬件（泵、相沉淀器、相分離器）。通常，人們不愿接受常規(guī)樣品制備中的流動(dòng)萃取系統(tǒng)。7 .自動(dòng)液-液萃取傳統(tǒng)的液-

8、液萃取需要大量的手工操作，當(dāng)樣品負(fù)荷增加，并超過了合理的程度，人們就會(huì)考慮自動(dòng)化。許多儀器廠家研制了全部自動(dòng)或者部分自動(dòng)地完成樣品萃取和濃縮的裝置。某些氣相色譜或者高壓液相色譜的自動(dòng)進(jìn)樣器和工作站可以完成自動(dòng)液！液萃取過程。這種自動(dòng)系統(tǒng)大多應(yīng)用于液體易于分散和混合的體系，在小樣品瓶中進(jìn)行液-液萃取。某些自動(dòng)化系統(tǒng)通過自動(dòng)進(jìn)樣器針頭交替地抽取和注入溶劑和樣品的方法在小樣品瓶中進(jìn)行液-液萃取。也有這樣的裝置，使用渦流混合的方法使樣品瓶高速旋轉(zhuǎn)，完成液-液萃取。然后靜置樣品瓶，直等到樣品瓶中液體分層分離時(shí)，通過控制自動(dòng)進(jìn)樣器的針頭長(zhǎng)度，或者抽取上層或者下層液體進(jìn)行儀器分析測(cè)定。此種方法通常處理小體積

9、的樣品（ml水平），對(duì)于大體積樣品的液-液萃取處理還需要進(jìn)行改進(jìn)，諸如1L水樣品（美國(guó)EPA要求的方法）的液-液萃取。I15J?SJO-Z-3自劭液-灌萃取裝置I一溶劑和消鏤劑入口這一聿取咕;3一風(fēng)機(jī);4高壓電陰;§一N品按匚構(gòu)期.器缽一組：7一空取期以生理律一樣品時(shí)美國(guó)OI分析公司根據(jù)EPA-SW846方法3510-3520,研制了ExCell自動(dòng)液-液萃取系統(tǒng)。此系統(tǒng)使用二氯甲烷作為萃取劑，在約+9時(shí)間內(nèi)可同時(shí)處理6個(gè)1L水樣品中半揮發(fā)性物質(zhì)的液-液萃取。此系統(tǒng)的萃取過程與傳統(tǒng)的分液漏斗的液-液萃取不同，如圖10-2-3所示。在萃取池中裝有二氯甲烷溶劑，溶劑液體表面上通過風(fēng)機(jī)作用

10、使萃取池形成輕微的真空，水樣品以液滴方式連續(xù)地被引進(jìn)到萃取溶劑中。水樣品液滴在進(jìn)入二氯甲烷溶劑過程中，先通過一個(gè)專用的由外部電極產(chǎn)生的電場(chǎng)區(qū)域。電場(chǎng)促使萃取溶劑中的水滴進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，液滴形狀產(chǎn)生扭曲并分裂成更小的液滴。這種分裂在水相和二氯甲烷相之間的界面上大量增加，導(dǎo)致水滴中的欲測(cè)定有機(jī)物分子快速地?cái)U(kuò)散進(jìn)入二氯甲烷中。在萃取之后，這個(gè)電場(chǎng)的另一個(gè)區(qū)域是促使碎裂的液滴融合并重新聚集，因?yàn)檩腿∵^程具有這一特性，所以不會(huì)發(fā)生乳化。此裝置還可以處理像淤泥和塵粒這樣的多水樣品。所有的水樣品通過電場(chǎng)之后，樣品被分成兩層。二氯甲烷萃取液可以被自動(dòng)地輸送到收集器中用于蒸發(fā)濃縮或者再進(jìn)一步地樣品制備。如果必要的話，

11、一個(gè)任選的在線干燥裝置可用于除去萃取液中殘存的水。萃取完成時(shí)，萃取池可自動(dòng)地使用溶液清洗四次。ExCell系統(tǒng)可使用3個(gè)串聯(lián)的80ml萃取器同時(shí)回收目標(biāo)化合物。在配制的6個(gè)含50mg/L濃度酚和多環(huán)芳煌的水溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品中，此系統(tǒng)提供萃取回收率等同于可接受的連續(xù)液-液萃取方法，平均標(biāo)準(zhǔn)偏差為2%-5%4.微萃取微萃取是另一種形式的液-液萃取技術(shù)，采用0.001-0.01范圍的相比率值（V）進(jìn)行萃取過程。與傳統(tǒng)的液-液萃取相比，它采用小體積有機(jī)溶劑。微萃取提供的回收率較差，但是在有機(jī)相中的欲測(cè)物質(zhì)的濃縮大大地增高。此外，使用的溶劑量也大大地減少。在容量瓶中進(jìn)行萃取，可以選擇比水密度低的有機(jī)溶劑，結(jié)

12、果有機(jī)溶劑積累在瓶頸部分并且便于抽取它們。在有機(jī)相中的被測(cè)物質(zhì)的濃縮可以通過鹽析作用得到加強(qiáng)?？梢圆捎脴悠芳尤雰?nèi)標(biāo)和萃取校正標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行測(cè)定。5.萃取小柱（Cartridges）技術(shù)使用萃取夾代替分液漏斗完成液-液萃取，將一種液相混合到一種惰性介質(zhì)中并經(jīng)過一會(huì)兒地滲濾，與色譜相類似的方式，不相容相進(jìn)入不流動(dòng)相。這些萃取小柱同固相萃取小柱一樣，在聚乙烯管中填充經(jīng)煨燒助溶的高純硅藻土。這些管的體積從0.3-300ml（有商品出售）。具有大表面的填充物可提高萃取效率、防止水溶液樣品（被硅藻土吸附的）和有機(jī)萃取溶劑之間的乳化。此技術(shù)操作簡(jiǎn)單，可以用于含有誤用藥物的體液的萃取。可先使用樣品潤(rùn)濕萃取小柱

13、中的吸附劑幾分鐘后，再將有機(jī)萃取溶劑加入到萃取小柱中。當(dāng)有機(jī)溶劑還保存在萃取小柱中時(shí)（已經(jīng)含有萃取物質(zhì)），分別調(diào)節(jié)pH值在4.5和9.0時(shí)，以萃取樣品中的酸性或堿性物質(zhì)。3.逆流萃取逆流萃?。–ountercurrentDistribution）裝置可以提供1000或的者更多的塔板數(shù)用于更有效的液-液萃取，但是它需要很長(zhǎng)時(shí)間和工作量。逆流萃取可以回收分配系數(shù)KD值相當(dāng)小的組分。從原理上講，可以在一系列的分液漏斗中進(jìn)行逆流萃取，每一個(gè)漏斗含有一個(gè)指定的較低的相。樣品被引進(jìn)到分液漏斗中上層液相并且在含有被測(cè)物質(zhì)的上層液相平衡以后轉(zhuǎn)換到第二漏斗中。然后，引入新的上層溶劑相到第一漏斗中。重復(fù)這個(gè)平衡過

14、程許多次。隨著自動(dòng)逆流萃取裝置出現(xiàn)，此過程會(huì)進(jìn)行數(shù)百次傳遞。逆流萃取過程非常類似于低分辨柱色譜，通過幾個(gè)萃取管分布著樣品的組分。對(duì)于難度大的樣品，逆流萃取過程是最有用的大范圍分離制備技術(shù)。逆流色譜與逆流萃取緊密相關(guān)，逆流色譜是液-液分布技術(shù)，其中離心力和重力保持著固定相。據(jù)調(diào)查，一種較新的逆流技術(shù)叫做離心萃取色譜，從水樣品中萃取欲測(cè)物質(zhì)。在離心萃取色譜中，一系列的盤分立和相互無(wú)關(guān)的分配通道中的離心力保持著液體固定相。流動(dòng)相以微小的液珠形式連續(xù)地通過固定相。樣品組分在流動(dòng)相和固定相之間進(jìn)行分配，并且依據(jù)它們的分配系數(shù)被分離。一個(gè)已知體積的樣品已經(jīng)通過離心萃取色譜柱以后，流動(dòng)方向變成反向并且新鮮的

15、萃取溶劑被引進(jìn)柱中將液體固定相中的被測(cè)物質(zhì)淋洗出來(lái)。此技術(shù)已經(jīng)被用于提純?cè)S多種化合物，包括廢水中的生物堿、脂肪酸、抗生素（amtiboitics）和表面活性劑，廢棄（spiked）試劑和廢水中的酚、有機(jī)氯殺蟲劑。已有的研究中，與傳統(tǒng)的液1液萃取相比，此項(xiàng)技術(shù)具有重要改進(jìn)，諸如測(cè)定酚的溶劑用量少、濃縮倍數(shù)高、回收率好。但是，有機(jī)氯殺蟲劑的回收率差異較大。2.連續(xù)液-液萃取如果KD值小或者需要的樣品量大，多次萃取是不實(shí)際的。根據(jù)式（10-2-3）可能會(huì)需要很多的萃取次數(shù)，并且萃取的總體積也太大。在某些情況下，萃取的動(dòng)力學(xué)可能是很慢的，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能建立平衡。在這些情況下，可以使用連續(xù)液-液萃取技

16、術(shù)。在連續(xù)液-液萃取中，新鮮的有機(jī)溶劑可以循環(huán)地連續(xù)使用，通過含有被萃取的水相。圖10-2-1表明一個(gè)連續(xù)液-液萃取器的結(jié)構(gòu)，使用比水重的有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取。這種萃取溶劑從燒瓶中被加熱蒸儲(chǔ)，上升到冷凝器被冷凝，并淋漓出兩種不混合的水和帶有萃取物的溶劑。最后，溶劑和萃取物返回到燒瓶中。此過程連續(xù)地進(jìn)行直到足夠量的被測(cè)物質(zhì)被萃取出來(lái)。在某些模塊中，燒瓶也作為濃縮器使用，連續(xù)萃取之后便于蒸發(fā)和除去萃取溶劑。圖10-2-1所示的裝置也可以使用比水輕的有機(jī)溶劑進(jìn)行連續(xù)萃取。可以撤去溶劑返回管，由兩個(gè)塞子堵住接口，并將一端有玻璃篩板的漏斗管放進(jìn)萃取器中，在萃取器中放入樣品和溶劑。冷凝的溶劑掉入漏斗并由于冷凝

17、液的靜壓高差通過玻璃篩板。較輕的溶劑通過液體上升并且由于在萃取管中溢出而返回到燒瓶中。如果使用玻璃微珠充填萃取管內(nèi)空間以減少萃取體積，給萃取溶劑提供彎曲的途徑以改進(jìn)液-液接觸。另一種連續(xù)萃取器在回流管中安裝有憎水膜，如圖10-2-1,有商品的一步快速濃縮器（USA產(chǎn)品）。膜將水隔離出濃縮器，因此，由于水引進(jìn)的干擾被消除了，減少了整個(gè)萃取過程所需的時(shí)間，這樣通過蒸發(fā)也可以定量回收小于1ml的樣品。與液-液萃取相比，連續(xù)液-液萃取具有如下優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需人工操作，可以處理低Kd萃取，使用較少的溶劑，較高的效率。缺點(diǎn)是：在蒸儲(chǔ)過程中可能會(huì)損失高揮發(fā)性的化合物，熱不穩(wěn)定化合物也可能會(huì)降解，除非他們能夠接受沸

18、騰溶劑的溫度。如果膜安裝到系統(tǒng)中，可能會(huì)阻止廢水粒子，諸如泥巴等。mjo-?-i連續(xù)液-液草取裝置結(jié)構(gòu)示意圖I一草聚清劑收菜爵杳溫劑t3一耳竄海列：4一碑目國(guó)tf一萃取液用一溶劑退瓦昔，?一基岐港以返臼到收生器X一漏斗管一茨青箍掖液-液萃取常用于樣品中被測(cè)物質(zhì)與基質(zhì)的分離，在兩種不相容液體或相之間通過分配對(duì)樣品進(jìn)行分離而達(dá)到被測(cè)物質(zhì)純化和消除干擾物質(zhì)的目的。在大部分情況下，一種液相是水溶劑，另一種液相是有機(jī)溶劑?？赏ㄟ^選擇兩種不相容的液體控制萃取過程的選擇性和分離效率。在水和有機(jī)相中，親水化合物的親水性越強(qiáng)，憎水性化合物將進(jìn)入有機(jī)相中的程度就越大。通常，分析化學(xué)家首先在有機(jī)溶劑中分離出感興趣的

19、被測(cè)物質(zhì)，然后，由于常用的溶劑具有較高的蒸氣壓，可以通過蒸發(fā)的方法將溶劑除去，以便濃縮這些被測(cè)物質(zhì)。液-液萃取技術(shù)利用樣品中不同組分分配在兩種不混溶的溶劑中溶解度或分配比的不同來(lái)達(dá)到分離、提取或純化的目的。Nemat分配定律指出：物質(zhì)將分配在兩種不混溶的液相中。如果以有機(jī)溶劑和水兩相為例，將含有有機(jī)物質(zhì)的水溶液用有機(jī)溶劑萃取時(shí)，有機(jī)化合物就在這兩相間進(jìn)行分配。在一定的溫度下有機(jī)物在兩種液相中的濃度比是一常數(shù)：%=端心卜<10-2-1）式中，KD是分配系數(shù)，Co是有機(jī)相中物質(zhì)的濃度，Gb是水相中此物質(zhì)的濃度。有機(jī)物質(zhì)在有機(jī)溶劑中的溶解度一般比在水相中的溶解度大，所以可以將它們從水溶液中萃取

20、出來(lái)。分配系數(shù)越大，水相中的有機(jī)物可被有機(jī)溶劑萃取的效率會(huì)越高。但是，在許多的樣品體系中這些物質(zhì)的分配系數(shù)差別較大，使用一次萃取是不可能將全部物質(zhì)從水相中移入有機(jī)相中。常用的表達(dá)式是被萃取物質(zhì)的部分（E）:E=j匕/（仁匕七%）=品170+K/）GO-二式中，匕是有機(jī)相體積，是水相體枳，V是相比匕/%.1.常規(guī)液-液萃取常規(guī)的液！液萃取方法使用分液漏斗，需要10-1000ml的液相（每一種）。對(duì)于一步萃取，為了獲得較大的回收率（在某一相中達(dá)99%以上），分配系數(shù)Kd必須大于10,因?yàn)橄啾龋╒0/Vaq）必須保持在0.1-10之間。在大部分的分液漏斗的液-液萃取方法中，定量回收需要兩次或更多次的萃取。如下式：+。口了（10-