样品制备技术剖析教材
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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.
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 固相微萃取≠微型固相萃取
纤维
管路
容器壁
悬浮
搅拌
膜
SPME的构造
SPME装置
❖ 核心部分： 萃取头的涂层
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
云雾 开放式微波辅助提取装置
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
SPME）
LLE
设备简单，但操作繁琐，溶 剂消耗大，易乳化，回收 率较低
连续液液萃取装置
连续液液萃取 + K-D浓缩装置
SPE
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
常用的样品预处理方法：
湿法消解（digestion） 酸消解 微波消解
干法灰化
酸消解
简易湿法消解装置图
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
1. Soxhlet extraction
设备简单，方法简 易，但溶剂耗量较 大，时间长
索氏提取装置示意图
2. 超声提取
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
常规方法！
3. SFE
纯物质的相图
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
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）
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
进展
固相萃取法(SPE)
HPLC与SPE比较
硬件 颗粒度(um) 颗粒形状 塔板数/柱 分离机理
操作成本 设备成本 分离模式 操作
HPLC 不锈钢柱 5 球型 20-25,000 连续洗脱
中至高 高 多种 可重复使用
SPE 塑料柱 40 无定型 <100 “数字式” 开关洗脱 低 低 多种 一次性
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Байду номын сангаас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
样品前处理的常规流程
Homogenization, Size reduction Extraction Concentration Clean-up
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,
❖ 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。
SPE产品选择指导
可溶解样品
真空萃取 Extract-Clean柱
非极性样品 反相填料
Alltech
极性样品 正相填料
针筒萃取 Maxi-Clean柱 离子性样品 离子交换填料
分子量少于2000
可溶于有机溶剂样品
溶于甲醇或甲醇/水
溶于己烷
反相萃取
正相萃取 (分配)
正相萃取 (吸附)
C2,C8,C18, 氨基、氰丙基、 硅胶、弗罗里土、
苯基、环己基?
二醇基
氧化铝
分子量少于2000
可溶于水样品
离子性样品
非离子性样品
阳离子型
阴离子型
反相 (压 抑 离 子 化 )
反相萃取
强阳离子交换 强阴离子交换 C2,C8,C18, C2,C8,C18,
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 @ ecust.edu.cn
概述
取样,储存 样品前处理 分析 分析过程
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）
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.
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 固相微萃取≠微型固相萃取
纤维
管路
容器壁
悬浮
搅拌
膜
SPME的构造
SPME装置
❖ 核心部分： 萃取头的涂层
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
云雾 开放式微波辅助提取装置
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
SPME）
LLE
设备简单，但操作繁琐，溶 剂消耗大，易乳化，回收 率较低
连续液液萃取装置
连续液液萃取 + K-D浓缩装置
SPE
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
常用的样品预处理方法：
湿法消解（digestion） 酸消解 微波消解
干法灰化
酸消解
简易湿法消解装置图
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
1. Soxhlet extraction
设备简单，方法简 易，但溶剂耗量较 大，时间长
索氏提取装置示意图
2. 超声提取
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
常规方法！
3. SFE
纯物质的相图
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
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）
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
进展
固相萃取法(SPE)
HPLC与SPE比较
硬件 颗粒度(um) 颗粒形状 塔板数/柱 分离机理
操作成本 设备成本 分离模式 操作
HPLC 不锈钢柱 5 球型 20-25,000 连续洗脱
中至高 高 多种 可重复使用
SPE 塑料柱 40 无定型 <100 “数字式” 开关洗脱 低 低 多种 一次性
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Байду номын сангаас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
样品前处理的常规流程
Homogenization, Size reduction Extraction Concentration Clean-up
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,
❖ 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。
SPE产品选择指导
可溶解样品
真空萃取 Extract-Clean柱
非极性样品 反相填料
Alltech
极性样品 正相填料
针筒萃取 Maxi-Clean柱 离子性样品 离子交换填料
分子量少于2000
可溶于有机溶剂样品
溶于甲醇或甲醇/水
溶于己烷
反相萃取
正相萃取 (分配)
正相萃取 (吸附)
C2,C8,C18, 氨基、氰丙基、 硅胶、弗罗里土、
苯基、环己基?
二醇基
氧化铝
分子量少于2000
可溶于水样品
离子性样品
非离子性样品
阳离子型
阴离子型
反相 (压 抑 离 子 化 )
反相萃取
强阳离子交换 强阴离子交换 C2,C8,C18, C2,C8,C18,
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 @ ecust.edu.cn
概述
取样,储存 样品前处理 分析 分析过程
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）