1、痕量分析的富集与分离,合作人：杜昊晟敖 颖,1.概 述1）痕量分析富集分离模式物质的分离方法是利用混合物中的个别组分在两相中分配系数的差异而使物质被分配进入不同的相。痕量分析所涉及的是样品中痕量组分的测定，有三种可能的分离方式： 常量-微量分离 微量-常量分离 微量-微量分离,2) 富集分离的评价指标回收率（RT)定义RT= QT/ QT0 100%QT和QT0分别表示富集后和富集前待测痕量组分的量痕量分析对RT的要求 一般情况，要求RT在90-110%之间,富集倍数（F)定义：痕量组分的回收率与基体的回收率之比F的大小依赖于试样中待测痕量组分的浓度和所用的测定方法 其它需考虑的因素待测痕量组
2、分的沾污和损失要小方法简单、快速，富集后的样品适于进一步的处理样品量的大小,3） 痕量分析中常用的富集分离方法表5-1 痕量分析中的分离富集技术,2. 痕量分析中几种常用的分离富集技术1) 固相萃取(solid phase extraction ) a. 概述基本原理：利用固定相将液体样品中的待测组分吸附，与样品中基体和干扰组分分离，然后用洗脱液洗脱，达到分离或富集待测组分目的。有时候，可以让感兴趣的组分（分析物）直接通过固定相而不被保留，同时大部分干扰物被保留在固定相上，从而得到分离。固相萃取的分离机理、固定相和溶剂的选择和HPLC相似，只是在填料的形状和粒径上有所区别,b. 固相萃取装置固
3、相萃取柱结构：固相萃取柱由柱管、筛板和固定相三部分组成,图6-1 固相萃取柱,存在问题：流速受到限制对于比较脏的样品，很容易将柱堵塞，增加样品处理时间填料粒径较大，容易造成填充不均匀,固相萃取盘结构图,由粒径很细的键合硅胶或其它填料同聚四氟乙烯或玻璃纤维丝压制而成。填料约占SPE盘总量的60-90%，盘的厚度仅0.5-1mm。 固相萃取盘的截面积大，允许液体试样以较高的流量通过,图6-2 固相萃取盘,c.固相萃取固定相 键合硅胶固定相 通过化学反应的方法把各种有机官能团共价键合到硅胶表面的游离羟基上。正相：键合基团为CN(腈基)、DIOL（二醇基）、NH2（氨基）可作为正相的固定相。正相固定相
4、是极性的，用来保留极性物质反相：C18（十八烷基）、C8（辛烷基）、C2（乙基）、CH（环己烷基）、PH（苯基）都是反相固定相。反相固定相用来保留非极性或弱极性的分析物 离子交换：键合基团为丙磺酸基（PRS）、SCX(苯磺酸基)、二乙基丙基胺（DEA）、三甲基丙基胺（SAX）可作为离子交换固定相。,高分子聚合物吸附剂 有机聚合物吸附剂多为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯等。根据极性大小和所选用的单体分子结构不同，可分为强极性、极性、中等极性、非极性四种类型 碳基吸附剂：常见的有活性炭、分子筛、多孔石墨碳等混合型吸附剂 ：混合型吸附剂能综合运用氢键、极性、非极性以及离子间相互作用等多种
5、作用力，使各种吸附剂在性能上相互补充，可用于各种化合物的固相萃取。已开发成产品的有Varian的Bond-Elut Certify等。,d. 固相萃取过程固相萃取操作一般有四个基本步骤：固定相活化、样品上柱、淋洗和分析物洗脱,e. 固相萃取优点可选择分离模式很多，可以提供多种实验途径不会出现乳化现象，提高分离效率减少溶剂大量使用和暴露，保证实验室安全、低毒减少劳动强度重现性好便于不同实验室进行质控比较分析结果易于与其他仪器联用，实现自动化在线分析,2)液液萃取（在无机痕量分析的应用） 概述萃取体系 : 螯合萃取利用金属离子与螯合剂形成疏水性的螯合物由水相萃取到有机相 离子缔合萃取通过离子缔合作
6、用以离子缔合物的形式进入有机相,b. 痕量元素的萃取痕量元素的螯合萃取天然水、废水以及其它水样中的各种痕量重金属，在适当条件下，可以以螯合物的形式萃取到小体积的有机相中高纯材料和其它固体样品中痕量元素的富集也常用螯合萃取法生物样品如血、尿和组织中金属离子可直接萃取，其它形态的金属化合物需要先消解痕量元素的离子缔合萃取,基体元素的萃取 基体元素的螯合萃取基体元素的螯合萃取 应用较少，存在两个问题： 金属螯合物在有机相中的溶解度有限 共萃取效应可能使痕量待测元素损失；大量螯合剂引起溶液沾污 基体元素的离子缔合萃取离子缔合体系中有机相的萃取容量大，适合基体元素萃取广泛应用于高纯金属和化合物中ug/g
7、级或ng/g级的杂质分离,3）沉淀和共沉淀 基体元素的沉淀：在适当条件下，可用沉淀法除去基体元素，而把痕量待测元素定量地留在溶液中沉淀剂分类 无机沉淀剂氨水、氢氧化钠、硫化氢等 有机沉淀剂常用的有机沉淀剂有二肟类(如丁二酮肟)、羟基肟类(如水杨醛肟)、亚硝基化合物(如铜铁灵)、8-羟基喹啉及其衍生物等,基体沉淀法的弊端：大量使用沉淀剂容易造成溶液沾污共沉淀作用可能引起待测痕量元素的损失溶液的稀释倍数比较大，给后面测定带来困难,b. 痕量元素的共沉淀共沉淀的定义：在沉淀分离中，待分离化合物未达到溶度积，而由于体系中存在的其他难溶化合物（捕集剂或载体）在形成沉淀过程中引起的待分离化合物同时沉淀的一
8、类现象共沉淀剂的分类无机共沉淀剂氢氧化物、硫化物、硫酸盐等有机共沉淀剂甲基紫、孔雀绿、品红等,4） 挥发 a.概述 挥发法是将气体和挥发性组分从液体或固体样品中转变为气相的过程，它包括蒸发、蒸馏、升华、气体发生和驱气。一般来说，在一定的温度和压力下，当待测痕量组分的挥发性和蒸汽压足够大，而基体的挥发性和蒸汽压小到可以忽略时，可选择性地挥发痕量组分。反之，如果基体的挥发性和蒸汽压远大于痕量组分，则可选择性地挥发基体元素(或化合物)。,a. 痕量组分的挥发 溶液中痕量组分的挥发在液体样品(或者通常把固体溶解成溶液)中，使痕量组分定量挥发，挥发出来的元素或化合物，用适当的溶液吸收，冷凝或用其他捕集方
9、法进行富集，然后进行测定。可直接与各种检测仪器相联接，实现试样的分解、富集分离和测定同时进行。挥发方法：气流载带法、热挥发法、化学反应法,氢化物发生法：原理：一些金属性质比较弱的元素如锗、锡、砷、锑、铋、硒、碲等，在酸性介质和还原剂存在的条件下，可生成易挥发的共价分子氢化物。 氢化物的形成和测定条件HCl被广泛用作反应介质，NaBH4或KBH4用作还原剂；氢化物发生法单独作为一种富集分离手段，也可以和原子吸收光谱、原子发射光谱联用,固体和熔融体痕量组分的挥发挥发方法热提取法真空熔融法活性气流提取法通过化学反应将待测痕量组分直接转化为挥发性化合物；提取效率高，沾污小,b. 基体成分的挥发溶液中基体成分的挥发：最简单的应用从大体积水和非水溶液中除去水、挥发性酸（碱）、有机和无机液体，把痕量元素留在残渣中有机化合物和生物材料的湿法分解也属于这一类,固体中基体成分的挥发少数可以直接挥发,大多数通过化学反应挥发：卤化反应、氧化反应等有机和生物材料的干法灰化也属于这一类，,
