流动注射分析

FIA 系 统
P
S
R
RC
D
W
最基本的流动注射分析仪组成部分
泵P，用来推动液体截流在一细孔径 管道中通过；注射口，用来以重现性很高 的方式把一定体积的试液S注射到载流中； 反应盘管RC，试样带在此管道中分散并与 载流中的组分发生反应形成可为流通式检 测器检出并记录的化合物。记录仪输出信 号呈峰形，其高度h与待测物浓度有关。
二、流动注射分析理论基础
（一）分散度： 通过注射系统，将一定体积的试样引
入试剂载流中，形成试样塞（带）,如图a。
液流方向
a、试样塞无分散
载流将夹在其间的试样带运送到 反应盘管，试样带在运行过程中逐渐 分散，并与载流中试剂组分发生化学 反应。分散后试样带形状决定于两个 现象：层流形成的增宽，流液中心的 流速大于紧靠管壁的液体形成抛物面 形的前端，如图b；扩散引起的增宽。
d 、径向扩散为主
在FIA技术中，常用分散度来定量描 述分散过程，其定义为得出分析读数的流 体微元组分在扩散过程发生前与发生后的 浓度比值，即
D=Cs/Cd
这里，Cs是所注入试样的浓度，Cd 是检测浓度。它不仅描述了原来试样的稀 释程 度，而且还表明了试样同载流中试剂 混合的比例关系。
一般来说，将分散度分为低 （D=1~3）、中（D=3~10）、高（D＞10） 三种情况，并据此设计各种不同流动注射 分析体系，以适应各种分析方法的需求。
从注射试样的S点到得出分析结果的 峰最大值出现之间的时间间隔，即化学 反应进行的时间，称为留存时间t。一般 t值为5~20s，因此每分钟至少可以分析 两个试样。注入的试样体积可在 1~200μL之间（通常为25μL），这样的 试样量每次分析所需试剂一般不超过 0.5mL。流动注射分析可以视为自动化的 微量化学技术，其分析试样的速率至少 可以达到100次/h，而试剂消耗极低。
（二）影响分散度的因素：
分散度受三个彼此相关和可控的变量 影响，即试样体积、管道长度和泵速。假 设管道长度和泵速恒定，在大试样体积时， 分散度变为1，即与未稀释的试样浓度相 同。
但是，多数流动注射分析都涉及试 样与载流的互相作用。试样体积和泵速恒 定时，分散度与管道长度呈正比。
（三）试样检测：
流动注射分析最突出的一点是抛弃 了传统的稳态概念，提出可以在物理和化 学不平衡的状态下进行测定。当待测组分 在载流的推动下通过检测器时，出现瞬间 信号，在此瞬间即达不到物理平衡，又达 不到化学平衡。但是在固定的停留时间、 固定的温度、固定的分散度下，使标准和 试样的流动注入条件保持一致，就能计算 出试样的浓度。
b、对流扩散为主
纬向和径向扩散在实际上是同时发生， 如图c，这里从管壁向中心的径向扩散可 以起一个重要作用，即将分析物从壁管上 充分洗脱下来，因而消除样品间交叉污染。
c、对流扩散和径向扩散相当
从原理上看，扩散有两种方法：与液 流呈径向或垂直方向和与液流呈纬向或平 行方向。实际上，在低流速下径向扩散可 能是扩散的主要来源。当此条件满足时， 试样带近似地呈高斯分布如图d。
4、检测器：
对不同性质的信号可以采用响应的检 测方法进行检测。分光光度法、浊度测定 法、化学发光法、原子光谱法、火焰光度 法、电位法、伏安法、离子选择电极法等 都是流动注射分析中常用的检测手段。
5、在线蒸馏装置： 挥发酚、氰化物的在线蒸馏装置。
6、在线紫外消解装置： 总磷、 并以一定的流速推动载流在体系中流动。
蠕动泵特别适用于同时推动多道液流， 并根据各管道直径而得到相等或不同的泵 速。
另外它可以随时启动和关闭，因而能 够准确地控制所用液流的运动。
2、进样阀 ：
采用两种简单的注入试样方式：注射 器浸入和进样阀注入。后一种方法更为切 实可行，已广泛用于流动注射分析。
目录
一、流动注射分析基本原理 二、流动注射分析仪器 三、流动注射分析方法的应用
一、流动注射分析基本原理
将一定体积液体试样注射到一个连续 流动的载流中，就可以形成了试样液 “塞”，载流由适当试剂溶液或水组成， 要求没有空间间隔。试样液塞被载流推动 前进，依靠对流和扩散作用形成一个具有 浓度梯度的试样液带，并且在截流中与试 剂发生化学反应，生成可被检测的物质。 试样液带最终被截流带入到一个检测器中， 连续地检测和记录其吸光度、电极电位或 其他检测参数。
进样阀由转子和旁路管组成，转子上 有定量试样体积的钻孔（定容腔）。当定 容腔处于充样位置时，旁路管可供液流不 受扰动地流过。
因为旁路管具有较高的流体阻力，当 阀转至注入位置时载流就把试样塞带出定 容腔。
3、反应盘管、连接器和其它流路组件：
一般用聚乙烯或聚四氟乙烯毛细管作 为流动注射分析中的传输管和反应盘管。 管的内径一般为0.5 mm。对高分散度可 以用较大的管径（如0.75 mm），对低分 散度的则用更细的管径（0.3 mm）。应 保持内径的均一，各组合部件用标准件。
(4)样品在线预处理：
复杂的样品在线预处理,包括在线蒸 馏（挥发酚,总氰化物和弱结合态氰化物), 在线萃取（阴离子表面活性剂）, 在线紫 外消解（总氮和总磷）等等。
二、流动注射分析仪器
（一）流动注射分析仪器主要组成部分： 由蠕动泵、进样阀、传输管道、反应
盘（模块）及流通型检测器等。 1、蠕动泵：
流动注射分析仪由计算机软件控制全 自动完成每一个分析样品整体分析过程， 包括标准系列配制、取样、前处理、化学 反应、检测、数据报告。
9、仪器性能特点
① FSIV型流动分析仪采用全数字化 电路，可精确控制进样和分析时间，数据 的重现性好，减少了人工分析所带来的误 差。
7、OI流动注射分析仪
8、 FSIV三种流动分析技术：
FSIV （Flow Solution IV+）系统通 过三种流动分析技术，分段流动分析 (SFA)，流动注射分析（FIA）以及注入的 分段流动分析(iSFA)，与在线样品（反应 中的加热）预处理（蒸馏、紫外消解以及 通过透析或者离子交换进行样品的净化） 组合在一个平台上，使各种样品的分析项 目更加多样化，而且，浓度范围可以从 ppb级一直到百分浓度范围。