分析化学中的样品前处理技术 Sample preparation techniques in analytical chemistry 化学与分子工程学院 张维冰 weibingzhang ,分析过程,概述,样品前处理的目的,使样品转化为适合分析的形态 富集（Enrichment） 净化（Clean-up） 提高灵敏度（Single enhancement）,样品前处理的常规流程,萃取技术,溶液中半挥发性物质提取、纯化、富集的常用手段 液液萃取（liquid-liquid extraction, LLE） 固相萃取（solid-phase extraction, SPE） 固相微萃取（solid-phase micro extraction, SPME）,设备简单，但操作繁琐，溶剂消耗大，易乳化，回收率较低,LLE,连续液液萃取 + K-D浓缩装置,连续液液萃取装置,用固体吸附剂将流动的溶液中的待分析物质彻底吸附，然后再通过适当的溶剂将其洗脱下来的方法,SPE,SPE可省时，省溶剂，自动化程度高，分析通量大大提高。可与仪器相联实现样品的在线预处理,固相萃取过程示意图,装柱平衡上样 (保留或吸附)清洗洗脱,SAX：强碱树脂，SCX：强酸树脂 WCX：弱酸树脂，AMINO：弱碱树脂 RP：反相，IE：离子交换，NP：正相,SPME,SPME的构造,固相微萃取微型固相萃取,纤维,悬浮,搅拌,膜,管路,容器壁,SPME装置,核心部分： 萃取头的涂层 涂层是影响灵敏度和选择性的最重要因素,图 1 SPME装置图 1 推杆，2 手柄筒，3 支撑推杆旋钮，4 Z型支点， 5 透视窗，6 针头长度定位器，7 弹簧，8 密封隔膜， 9 隔膜穿透针，10 纤维固定管，11 涂层,溶液中被测组分被吸附剂吸附，在达到吸附平衡后或平衡前（固定时间）取出吸附剂，解析后进行分析。吸附剂吸附的组分量与溶液中组分的浓度C0成正比。,n = Kfs.Vf.C0,优点：简单，无需使用溶剂，选择性好，富集效率高 缺点：基体对平衡常数有影响，导致定量的准确度下降 常用于环境样品（空气，水）、生物样品中小分子化合物等的测定 顶空SPME（挥发性组分）,样品提取技术,从固体样品中提取半挥发性物质 回流提取 索氏提取（Soxhlet extraction） 超声提取 超临界流体萃取（Supercritical fluid extraction，SFE） 加速溶剂提取（Accelerated solvent extraction，ASE） 微波辅助提取（Microwave-assisted extraction，MAE）,索氏提取装置示意图,Soxhlet extraction,设备简单，方法简易，但溶剂耗量较大，时间长,利用微波能量快速提取固体样品 优点：快速，设备简单，提取效率与基体无关 缺点：溶剂量较大，溶液要过滤,2. 超声提取,常规方法！,纯物质的相图,3. SFE,优点：无毒，安全，不污染环境，无需后处理，快速 缺点：提取效率与基体有关，方法的标准化有待研究 应用领域受限,超临界流体-近期发展！,超临界流体萃取装置,4. ASE,采用100-180，1500-2000psi的高温高压溶剂对固体进行强化提取 优点：全自动化，溶剂用量少，提取时间短（15-20min），回收率高，溶剂选择范围更广，方法建立方便 缺点：仪器价格贵,溶剂加速提取装置,Dionex Corp.,5. MAE,利用微波能量快速和有选择性的提取固体样品中的有机化合物。 优点：节省溶剂、时间 缺点：仪器价格较贵，样品可能会发生降解及化学反应,开放式微波辅助提取装置,云雾,消解技术,金属元素分析中的样品前处理技术，可用于以下分析方法： AAS ICP-AES ICP-MS XRF IC,湿法消解（digestion） 酸消解 微波消解 干法灰化,常用的样品预处理方法：,简易湿法消解装置图,酸消解,微波消解,污染少，节省试剂，挥发性元素损失小,干法灰化,大量有机基体中非挥发性金属元素的分析前处理方法,方法简单，适合大批样品的预处理 挥发性元素损失，易沾污，,其他样品前处理技术,1 .挥发性有机物的前处理技术 通常与气相色谱法相关，如 水蒸气蒸馏 静态顶空分析 吹扫捕集 2. 光谱分析的样品前处理 3. 表面分析的样品前处理,固相萃取法(SPE),进展,HPLC与SPE比较,为什么用SPE？,从基质中消除干扰物 保护色谱柱 减少样品与溶剂使用量 缩短处理时间 提高回收率,固相萃取使用要点,1。准确了解样品物理及化学特性 2。选择合适的样品净化机理 -保留被分析物，洗脱污染物 -保留污染物，洗脱被分析物 3。选择适当的SPE产品 -填料类型、柱容量、配套附件 4。选择老化及洗脱溶剂,SPE产品选择指导,分子量少于2000,分子量少于2000,溶剂极性图,萃取小柱填料规格(反相),萃取小柱填料规格(正相),离子交换及其他类型SPE填料,Maxi-Clean萃取小柱,Extract-Clean使用方法,Extract-Clean使用方法,小结,样品前处理是分析成功的前提 根据样品特征选择前处理手段 善于运用、综合已有的技术 发展新型前处理方法是研究的重要方面,谢谢大家,