分析化学进展

分析化学进展

药科学院分析化学教研室范华均Email：fanhuajun@

分析化学进展内容

样品前处理技术：作用、现状、方法、分类及发展；

化学及生物传感器：传感器的种类、基本原理、结构及应用；

光谱分析1：红外、近红外光谱，激光诱导荧光及原子荧光光谱分析、拉曼光谱分析的原理、组成及应用领域；

光谱分析2：核磁、化学发光、原子吸收和原子发射光谱分析、光声光谱、X射线光谱及X-射线荧光的原理及应用领域；

色谱联用技术：色谱联用技术（色谱-色谱、色谱-质谱、色谱-傅立叶红外、色谱-原子吸收、色谱-原子发射、色谱-核磁）；

分析化学进展内容

毛细管电泳技术：原理、分类、常见检测器及应用范围； 化学及生物芯片技术：化学及生物芯片（点阵芯片、微流通芯片、芯片实验室）的点样、控制及检测原理，以及应用领域；

生物质谱技术：质谱技术（四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、MALDI-TOP质谱仪、感应耦合等离子体质谱仪、傅立叶变换质谱仪等）的检测原理和应用范围；

其它分析技术：二维质谱和X射线晶体衍射用于生物大分子的定性分析原理及应用领域；

化学计量学基础：化学计量学的基本概念及在仪器分析化学中的应用。

分析化学进展

第一讲

样品前处理技术

一、样品前处理的目的

气体、液体或固体样品几乎都不能未经处理直接进行分析测定。

样品前处理的目的：

浓缩痕量的被测组分，提高方法的灵敏度，降低检出限；

除去样品中基体与其它干扰物；

通过衍生化与其它反应使被测物转化为检测灵敏度更高的物质或与样品中干扰组分能分离的物质，提高方法的灵敏度与选择性；

缩减样品的质量与体积，便于运输与保存，提高样品的稳定性，不受时空的影响；

保护分析仪器及测试系统，以免影响仪器的性能与使用寿命。

二、样品前处理技术的状况

1. 样品前处理技术及仪器的发展滞后制约了分析化学的发展

分析化学的发展集中在：

如何提高灵敏度、选择性及分析速度；

如何应用物理与化学中的理论来发展新的分析方法与技术，以满足高新技术对分析化学提出的新目标与高要求；

如何采用高新技术的成果改进分析仪器的性能、速度及自动化的程度。

2. 样品的复杂性

面临的样品性质的复杂程度（包括了气、液、固相中所有物质，往往以多相形式存在）；

组成复杂，且测定时存在相互干扰；

被测物的浓度越来越低，稳定性随时变化，因而给分析测定带来了一系列的困难；

各种环境与生物样品采样后直接进行分析的可能性很小，须经过样品制备与前处理。

三、样品前处理在分析化学中的地位

样品分析过程大致可以分为以下4个步骤： 样品采集（6.0%）；

样品前处理（61.0％）；

分析测定（6.0％），；

数据处理与报告结果（27.0％）

样品前处理技术要求：

快速、高效、简便、自动化→前处理技术省时、省力；

减少由于不同人员的操作、步骤及样品多次转移带来的误差；

避免使用大量的有机溶剂及减少对环境的污染。

四、样品前处理方法的评价标准

“选择一个合适的样品前处理方法，等于完成了分析工作的一半”。

能最大限度地除去影响测定的干扰物；

被测组分的回收率高；

操作简便、省时，步骤越多、转移次数越多引起的损失及误差越大；

成本低廉，尽量避免使用昂贵的仪器与试剂；

是否影响人体及环境；

应用范围广，适合各种分析测试方法，便于联机操作、过程自动化；

适用于野外或现场操作。

五、传统的样品前处理方法及缺点

分步吸附法原理

方法

传统的样品前处理方法主要缺点是:

劳动强度大，许多操作需要反复多次进行，因而十分枯燥；

时间周期长；

手工操作居多，容易损失样品，重复性差，引进误差的机会多；

对复杂样品需要多种方法配合处理，因此操作步骤多，各步间的转移过程中也容易损失样品，造成重复性差、误差也较大；

多数传统样品的前处理方法往往要用大量溶剂，如液-液萃取、索氏提取等。

六、样品前处理技术的分类

近年来改进并创新了一系列的样品前处理技术： 各种前处理新方法与新技术的研究；

新方法与新技术与分析方法在线联用设备的研究两个方面。

如：液-液微萃取、自动索氏提取、吹扫捕集、微波

辅助萃取、超声波萃取、超临界流体萃取、固相萃取、

固相微萃取、顶空法、膜萃取、加速溶剂萃取等。

新技术的共同点：

方法有各自不同的应用范围和发展前景。

应用实例

SPME、MAE、SFE等样品前处理技术实现了样品的无溶剂或少溶剂处理，大大缩短了前处理时间，降低了分析成本，减少了对人体的危害，已被广大分析者使用。

图1 美国CEM：MARS系统

MARS微波萃取溶剂传感器工作示意图
Exhaust Fan Microwave Cavity Solvent Detector Extraction Vessel Air Flow Switch

图2 美国CEM：Star（常压）消解系统
大样品量处理、自动试剂添加、自动消解、自动浓缩、自动冷却、自动定容， 操作人员无需频繁接触试剂便可进行灵活的全自动实验室日常操作。

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动态在线检测微波辅助提取系统
图3 微波在线萃取技术测定空气中的有机磷酸酯示意图

简易固相萃取仪
固相萃取柱
真空箱
抽 真 空
图4
负压抽吸式固相萃取过滤装置