常見樣品前處理方法及儀器大匯總!

 

 

樣品前處理對樣品的分析起著至關重要的左右,某種程度上來說,前處理決定了分析測試的結果,本文為大家呈現常見樣品前處理方法。

 

樣品前處理的發展趨勢:減少甚至不用有毒有機溶劑;能適應處理復雜介質、痕量成分、特殊性質成分分析的要求;減少操作步驟;盡量集采樣、萃取、凈化、濃縮、預分離于一身。

 

 

消解法
 

 

消解

濕式消解法

1.硝酸消解法(對于較清的水溶液樣品)

2.硝酸-高氯酸消解法(消解含難氧化有機物的樣品)

3.硝酸-硫酸消解法(硝酸:硫酸=5:2,常加入少量過氧化氫)

4.硫酸-磷酸消解法(有利于測定時消除Fe3+等離子的干擾)

5.硫酸-高錳酸鉀消解法(常用于測定汞的水溶液樣品)

6.硝酸-過氧化氫消解法:有人用該方法消解生物制品測定氮、磷、鉀、硼、砷、氟等元素

7.多元消解方法:需采用三元以上酸或氧化劑消解體系。

干灰化法(高溫分解法)

1.灰化法分解樣品不使用或使用少量化學試劑,并可處理較大稱量的樣品,故有利于提高測定微量元素的準確度。

2.灰化溫度一般為450~550℃,不宜處理測定易揮發組分的樣品,灰化所用用時間也較長。

3. 根據樣品種類和待測組分的性質不同,選用不同材料的坩堝和灰化溫度。常用的有石英、鉑、銀、鎳、鐵、瓷、聚四氟乙烯等性質的坩堝。原則是坩堝不與樣品發生反應并在處理溫度下穩定。

4.通?;一飿悠凡患悠渌噭?,但為促進分解,抑制某些元素揮發損失,常加適量輔助灰化劑。樣品灰化完全后,經稀硝酸或鹽酸溶解供分析測定。

提取與富集

㈠提取方法

1.振蕩提取法(蔬菜、水果、糧食)

2.組織搗碎提?。◤膭又参锝M織中提取有機污染物)

3.索氏提?。ǔS糜谔崛∩锛巴寥罉悠分械霓r藥、石油類、苯肼芘等有機污染物質)

㈡揮發和蒸發濃縮

揮發分離法是利用某些組分揮發度大或將欲測組分轉變成易揮發物質,然后用惰性氣體帶出而達到分離的目的。

蒸發濃縮是指在電熱板上或水浴中加熱水樣,使水分緩慢蒸發,達到縮小水樣體積,濃縮欲測組分的目的。

㈢蒸餾法

利用水樣各組分具有不同的沸點而使其彼此分離;測定水樣中的揮發酚、氰化物、氟化物時均需先在酸性介質中進行預蒸餾分離;蒸餾具有消解、富集和分離三種作用。

㈣離子交換法

利用離子交換劑與溶液中的離子發生交換反應進行分離。離子交換劑可分為無機離子交換劑和有機離子交換劑(離子交換樹脂)

㈤共沉淀法

溶液中一種難溶化合物在形成沉淀的過程中,將共存的某些痕量組分一起載帶出來的現象。共沉淀的原理基于表面吸附,形成混晶,異電核膠態物質相互作用及包藏等。

1.利用吸附作用的共沉淀分離:常用載體有Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2及硫化物等。

2.利用生成混晶的共沉淀分離

3.用有機共沉淀劑進行共沉淀分離

㈥吸附法

利用多孔性的固體吸附劑將水樣中一種或數種組分吸附于表面,已達到分離的目的。常用的吸附劑有活性炭、氧化鋁、分子篩、大網狀樹脂等。被吸附富集于吸附劑表面污染組分,可用有機溶劑或加熱解吸出來供測定。

㈦層析法

層析法分為柱層析法、薄層層析法、紙層析法等,吸附劑分為無機吸附劑和有機吸附劑。

㈧磺化法和皂化法

磺化法:利用提取液中的脂肪、蠟質等干擾物質能與濃硫酸發生磺化反應,生成極性很強的磺酸基化合物,隨著硫酸層分離,而達到與提取液中農藥分離的目的。

磺化法利用油脂等能與強堿發生皂化反應,生成脂肪酸鹽而將其分離。

㈨低溫冷凍法

基于不同物質在同一溶劑中的溶解度隨溫度不同而不同的原理來進行彼此分離。

㈩萃取法

原理:物質在不同的溶劑相中分配系數不同,而達到組分的分離與富集。

常規液-液萃取的類型

有機物質的萃?。悍蛛x在水相中的有機物質易被有機溶劑萃取

無機物質的萃?。合燃尤胍环N試劑,使其與水相中的離子態組分相結合,生成不帶電、易溶于有機溶劑的物質,該試劑與有機相、水相共同形成萃取體系。

根據生成可萃取物類型的不同,可分為螯合物萃取體系、離子締合物萃取體系、三元絡合物萃取體系和協同萃取體系等。

 

 

固相萃?。⊿PE)
 

概述

由夜固萃取和柱液相色譜技術相結合發展而來。SPE是一個柱色譜分離過程,在分離機理、固定相和溶劑的選擇等方面與高效液相色譜(HLPC)有許多相似之處。SPE的填料粒徑(>40μm)要比HLPC(3~10μm)。因此,SPE只能用于分離保留性質有很大差別的化合物。

分離效率較低的SPE技術主要應用于處理試樣。借助SPE所要達到的目的是:從試樣中出去對以后的分析有干擾的物質;富集痕量組分,提高分析靈敏度;變換試樣溶劑,使之與分析方法相匹配;原位衍生;試樣脫鹽;便于試樣的儲存和運送。

裝置

SPE柱:填料粒徑與HLPC柱填料不同,其余相同。使用最多的是C18相。該種填料疏水性強,在水相中對大多數有機物顯示保留;同時也使用其他具有不同選擇性和保留性質的材料。

具有活性基團或經活性化合物涂漬的SPE相可用于分析衍生化反應。

SPE盤:與膜過濾器十分相似。盤式萃取器是含有填料的PTFE圓片或載有填料的玻璃纖維片;填料約占SPE盤總量的60%~90%,盤的厚度約1mm。和前者的區別在于床厚度/直徑(L/d)比。適合從水中富集痕量的污染物。

固相微量萃?。⊿PME)

離線和在

SPE

離線SPE

1.SPE與分析分別獨立進行,SPE僅為以后的分析提供合適的試樣。2.為使試樣溶液與填料有足夠的接觸,溶劑流量不能過高。3.可由自動化儀器完成。自動SPE儀由柱架、柱塞泵、儲液槽、管線和試樣處理器組成。

在線SPE

又稱在線凈化和富集技術,主要用于HLPC分析

SPE方法的建立

柱預處理

目的:1.除去填料中可能存在的雜質;2.使填料溶劑化,提高固相萃取的重現性

加樣

1.為防止分析物的流失,試樣溶劑濃度不宜過高;2.以反相機理萃取時,以水或緩沖劑作為溶劑,其中有機溶劑量不超過10%(V/V);3.為克服加樣過程中分析物流失,可采用弱溶劑稀釋試樣、減少試樣體積、增加SPE柱中的填料量和選擇對分析物有較強保留的吸附劑等手段。

分析物的洗脫和收集(另一種情況是雜質被保留而分析物通過柱)  

(固體分散介質固相萃?。?/span>

1.對反相萃取柱,清洗溶劑是含適當濃度有機溶劑的水或緩沖液;
2.為決定最佳清洗溶劑的濃度和體積,加試樣于SPE柱上,用5~10倍SPE柱床體積的溶劑清洗,依次收集和分析流出液,得到清洗溶劑對分析物的洗脫廓形。依次增加清洗溶劑強度,根據不同不同強度下分析物的洗脫廓形,決定清洗溶劑合適的強度和體積;
3.洗脫和收集目的:將分析物完全洗脫并收集在最小體積的級分中,同時使比分析物更強保留的雜質盡可能多的保留在SPE柱上;
4.為提高分析物的濃度或為以后分析調整溶劑性質,可以把收集到的分析物級分用氮氣吹干,再溶于小體積的溶劑中。

SPE的應用

環境分析

1.環境試樣如地表水中分析物濃度很低,在分析前必須富集分析物。

2.生物液的成分復雜,含有大量的蛋白質,在分析之前需要預處理試樣除去蛋白質。

藥物分析

臨床分析

食品飲料分析

 

 

固相微萃取
 

概述

由液固萃取和柱液相色譜技術相結合發展而來。SPE是一個柱色譜分離過程,在分離機理、固定相和溶劑的選擇等方面與高效液相色譜(HLPC)有許多相似之處。SPE的填料粒徑(>40μm)要比HLPC(3~10μm)。因此,SPE只能用于分離保留性質有很大差別的化合物。

分離效率較低的SPE技術主要應用于處理試樣。借助SPE所要達到的目的是:從試樣中出去對以后的分析有干擾的物質;富集痕量組分,提高分析靈敏度;變換試樣溶劑,使之與分析方法相匹配;原位衍生;試樣脫鹽;便于試樣的儲存和運送。

裝置

SPE柱:填料粒徑與HLPC柱填料不同,其余相同。使用最多的是C18相。該種填料疏水性強,在水相中對大多數有機物顯示保留;同時也使用其他具有不同選擇性和保留性質的材料。

具有活性基團或經活性化合物涂漬的SPE相可用于分析衍生化反應。

SPE盤:與膜過濾器十分相似。盤式萃取器是含有填料的PTFE圓片或載有填料的玻璃纖維片;填料約占SPE盤總量的60%~90%,盤的厚度約1mm。和前者的區別在于床厚度/直徑(L/d)比。適合從水中富集痕量的污染物。

固相微量萃?。⊿PME)

離線和在

SPE

離線SPE

1.SPE與分析分別獨立進行,SPE僅為以后的分析提供合適的試樣。2.為使試樣溶液與填料有足夠的接觸,溶劑流量不能過高。3.可由自動化儀器完成。自動SPE儀由柱架、柱塞泵、儲液槽、管線和試樣處理器組成。

在線SPE

又稱在線凈化和富集技術,主要用于HLPC分析

 

 

 

SPE方法的建立

柱預處理

目的:1.除去填料中可能存在的雜質;2.使填料溶劑化,提高固相萃取的重現性

加樣

1.為防止分析物的流失,試樣溶劑濃度不宜過高;2.以反相機理萃取時,以水或緩沖劑作為溶劑,其中有機溶劑量不超過10%(V/V);3.為克服加樣過程中分析物流失,可采用弱溶劑稀釋試樣、減少試樣體積、增加SPE柱中的填料量和選擇對分析物有較強保留的吸附劑等手段。

分析物的洗脫和收集(另一種情況是雜質被保留而分析物通過柱)  

(固體分散介質固相萃?。?/span>

1.對反相萃取柱,清洗溶劑是含適當濃度有機溶劑的水或緩沖液;2.為決定最佳清洗溶劑的濃度和體積,加試樣于SPE柱上,用5~10倍SPE柱床體積的溶劑清洗,依次收集和分析流出液,得到清洗溶劑對分析物的洗脫廓形。依次增加清洗溶劑強度,根據不同不同強度下分析物的洗脫廓形,決定清洗溶劑合適的強度和體積;3.洗脫和收集目的:將分析物完全洗脫并收集在最小體積的級分中,同時使比分析物更強保留的雜質盡可能多的保留在SPE柱上;4.為提高分析物的濃度或為以后分析調整溶劑性質,可以把收集到的分析物級分用氮氣吹干,再溶于小體積的溶劑中。

SPE的應用

環境分析

1.環境試樣如地表水中分析物濃度很低,在分析前必須富集分析物。

2.生物液的成分復雜,含有大量的蛋白質,在分析之前需要預處理試樣除去蛋白質。

藥物分析

臨床分析

食品飲料分析

 

 

固相微萃取
 

 

固相萃取理論

平衡理論:吸附過程中固液或固氣相間建立了吸附平衡。

在一定的時間內,由于慢傳質過程,平衡未完全達到。

 

涂層材料

萃取的選擇性主要取決于涂層材料的性能。按照分析物易被與其極性相似的固相萃取的原則,選擇合適的SPE涂層。

最常用作固相涂層的物質是聚甲基硅氧烷(PDMS)和聚丙烯酸酯(PA),均可用于氣相色譜和液相色譜。前者多用于非極性化合物如揮發化合物、多環芳烴和芳香烴,后者多應用于極性化合物如三嗪和苯酚類化合物。固相層可以非鍵合、鍵合或者部分交聯的形式涂敷在石英纖維上。將一些聚合物加到涂層中可以增大涂層的表面積,改進SPME的效率。

1.聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯(PDMS-DVB),用于芳烴和揮發性化合物。

2.聚乙二醇-二乙烯基苯(CW-DVB),用于極性化合物如醇。

3.聚乙二醇-模板樹脂(CW-TPR),用于離子化的表面活性劑

4.涂有石墨碳黑的石英纖維,用于分析水中和空氣中微量污染物。

5.碳納米管和二氧化鈦納米管

方法的建立

1.保持采樣條件的一致性。

2.影響采樣的因素有采樣時間、溫度、纖維深入度等。

3.保持響應值與分析物初始濃度之間的線性關系,試樣濃度不能過高,試樣體積不能太小,使萃取處于吸附等溫線的線性范圍內。

4.向試樣中加入電解質能增加溶液的離子強度,從而使分析物的溶解度降低,提高萃取效率;改變試樣的PH對酸、堿性物質的萃取率有較大的影響。注:鹽的加入在微萃取中的作用有時不同于常規的液-液萃取,需要優化實驗條件。

5.攪拌可縮短萃取時間。

 

 

微波萃取
 

微波萃取

萃取時間短、選擇性好、回收率高、試劑用量少、污染低、可用水作萃取劑、可自動控制制樣條件;應用對象較少,目前應用于土壤、沉積物中多環芳烴、農藥殘留、有機金屬化合物、植物中有效成分、有害物質、礦物中金屬的提取、血液中藥物及生物樣品中農藥殘留的萃取研究。

微波萃取方法的原理和特點

吸收微波(水、乙醇、酸堿鹽類)

微波萃取的高效性:1.微波與被分離物質的直接作用;2.微波萃取使用極性溶劑比用非極性溶劑更有利;3.應用密閉容器使微波萃取可在比溶劑沸點高很多的溫度下進行,顯著提高微波萃取效率

反射微波(金屬類物質)

透過微波(非極性物質)

微波萃取設備及其方法(主要部件是特殊制造的微波加熱裝置、萃取容器和根據不同要求配備的控壓控溫裝置)

多腔體式2450MHz:一次可制備多個樣品,易于控制萃取條件,萃取快速。

常規微波萃取方法:把極性溶劑或極性溶劑和非極性溶劑混合物與被萃取樣品混合,裝入微波制樣容器,在密閉狀態下,放入微波制樣系統中中加熱。根據被萃取組分的要求,控制萃取壓力或溫度和時間;加熱結束時,過濾樣品,濾液直接進行測定,或作相應處理后進行測定。一般情況下,微波萃取加熱時間約5~10min。萃取溶劑和樣品總體積不超過制樣杯體積的1/3。

單模聚焦式2450MHz:可不用控壓和控溫,制樣量大,一次僅可制備一個樣品,萃取時間較長

 

 

超臨界流體萃取
 

 

超臨界流體(SCF)

溫度和壓力均高于臨界點的流體,本身特性為:

1.其擴散系數比氣體小,但比液體高一個數量級;

2.黏度接近氣體;

3.密度類似液體,壓力的細微變化可導致其密度的顯著變動;

4.壓力或溫度的改變可導致相變。

基本原理

在超臨界狀態下,將超臨界流體與待分離的物質接觸,使其有選擇性地依次把極性大小、沸點高低和相對分子質量大小的成分萃取出來,并且超臨界流體的密度和介電常數隨著密閉體系壓力的增加而增加,極性增大,利用程序升壓可將不同極性的成分進行分步萃取。

超臨界CO2的溶解能力

1.親脂性、低沸點成分可在低壓萃?。?04kPa);2.化合物的極性基團越多,越難萃??;3.化合物的相對分子質量越高,越難萃取。

改性劑

CO2是非極性溶劑,一般要加入極性溶劑改善其在CO2中的溶解度,故被稱為改性劑。比較常用的有甲醇、丙酮、乙醇、乙酸乙酯等。

改性劑的作用有限,在改變超臨界流體溶解性的同時,也會削弱萃取系統的捕獲作用,導致共萃物的增加,很可能會干擾分析測定。改性劑的用量要小,一般不要超過5%。

 

 

超臨界流體萃取技術的應用

 

 

在天然物質的提取方面具有很大優勢;

可與GC、IR、MS、LC等聯用成為一種高效的分析手段

 

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