微量分離方法

微量分離方法一、概述：分離方法的發(fā)展一直在化學(xué)、分析化學(xué)中占有極其重要的地位。分析化學(xué)作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，其研究目的，就是要提供有關(guān)物質(zhì)的定性、定量以及結(jié)構(gòu)信息，而分離正是達(dá)到這些目的的重要基礎(chǔ)和前提條件。沒有分離，復(fù)雜體系中的各個物質(zhì)就不能被準(zhǔn)確地定性和定量，更談不上對物質(zhì)進行結(jié)構(gòu)分析。對有機制備和一般有機操作而言，一般認(rèn)為，數(shù)毫克至數(shù)十毫克稱為微量，一百毫克以上至二克稱之為半微量，而在2g以上則稱之為常量。眾所周知，精餾、吸收、萃取等傳統(tǒng)分離方法適于溶液中組分含量較高物系的分離，對稀溶液的處理則顯得不經(jīng)濟。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對分離技術(shù)提出了越來越高的要求。一方面像原子能、空間技術(shù)、電子工業(yè)等部門需要純度較高的原料；另一方面有時則需要在稀溶液中將有價值的微量組分提取出來（欲分離出去和提取出來的組分的含量均為10-6級），因而近些年來超臨界萃取、膜分離技術(shù)、泡沫吸附分離技術(shù)、毛細(xì)管電泳等新型分離方法領(lǐng)域十分活躍，相繼取得了新的進展，為微量分的分離提供了新的方法和手段?？偟膩碚f，微量分離方法有微量蒸餾、微量重結(jié)晶、微量升華、萃取法（固相萃取、液相微萃取、微波萃取和超臨界萃取技術(shù)等）、色譜法（紙色譜、薄層色譜、高效液相、氣相色譜、離子交換色譜）、毛細(xì)管電泳法、泡沫分離法（泡沫浮選）、以及膜分離技術(shù)等。二、常見微量分離方法1、微量蒸餾微量蒸餾的原理和常量蒸餾原理是相同的。蒸餾是一種熱力學(xué)的分離工藝，它利用混合液體或液—固體系中各組分沸點不同，使低沸點組分蒸發(fā)，再冷凝以分離整個組分的操作過程，是蒸發(fā)和冷凝兩種單元操作德聯(lián)合。與其他的分離手段如萃取、吸附等相比，它的優(yōu)點在于不需要=使用混合組分以為的其他溶劑，從而不會引入新的雜質(zhì)。微量蒸餾的主要裝置是微量蒸餾管，如圖1-1所示，管長約60毫米，直徑4-5毫米，管子中部有一處或二處縮小，管末端熔閉并焼接一根長50毫米的玻璃棒，管底放入圖1-1微量蒸餾管1.蒸餾管2.金屬加熱管少許純凈煅燒石棉，其數(shù)量足夠吸附加入的液體。使用操作：將需要蒸餾液體通過毛細(xì)管滴入到石棉上，將吸管斜立熱浴或金屬加熱塊內(nèi)，亦可插入至一細(xì)金屬管中，用微焰煤氣燈在距管底20-25毫米處加熱，加熱時慢慢轉(zhuǎn)動金屬管，蒸餾管縮小部分上部以濕濾紙冷卻，當(dāng)液體蒸汽恰好上升至管中縮小處是，停止加熱，將管子水平放置，凝集與凹處的液體用長80-90毫米，直徑為0.5毫米的毛細(xì)管取出蒸餾成分，達(dá)到分離目的?，F(xiàn)在多以層析法代替微量蒸餾。2、微量重結(jié)晶微量重結(jié)晶和常量重結(jié)晶的原理一樣，利用混合物中各組分在某種溶劑中溶解度不同或在同一溶劑中不同溫度時的溶解度不同而使它們相互分離。微量重結(jié)晶是在錐形管內(nèi)進行的。如圖2-1。圖2-1錐形管重結(jié)晶時，溶劑與固體在錐形管中加熱溶解，溫度不能高于溶劑沸點，如有不溶雜質(zhì)，可趁熱離心，將上層清液倒入另一個試管中，或用一個預(yù)熱過的微量吸管轉(zhuǎn)移溶液。3、微量升華微量生華是利用物質(zhì)由于溫差太大，從固態(tài)不經(jīng)過液態(tài)直接變成氣態(tài)的相變過程以達(dá)到分離的目的。分為常壓微量升華和微量減壓升華。常壓微量升華數(shù)毫克物質(zhì)時，可將固體用離心機甩至一直徑為1.5-20毫米的毛細(xì)管底部，將管子水平放置，有單用濕濾紙冷卻，小心加熱即可。微量減壓升華可以采用真空升華器，如圖3-1。其可以升華0.5到10毫克樣品。圖3-1真空升華器微量升華在中藥材的鑒定中占有十分重要的地位。中藥材中中藥所含的某些化學(xué)成分,通過加熱在一定溫度下能升華獲得升華物。借助顯微鏡進行觀察,可直接見到呈一定形狀、顏色的物質(zhì)。也有的升華物需加入一些化學(xué)試劑,才顯示某種顏色或形狀的化學(xué)反應(yīng)。利用一些中藥有升華的特性來鑒別中藥,具有設(shè)備簡單、操作迅速的特點。如現(xiàn)在已經(jīng)用微量升華來鑒定的藥材有大黃、沉香、決明子、麻黃等。[5]4、萃取法萃取是將所要分析的化合物從一種溶液（如水相）轉(zhuǎn)移到另外一種不相混溶的溶液中（通常為有機相）或者從固體中將化合物提取到液相中的方法。能適用于微量分離的有固相微萃取和液相微萃取。4.1、固相微萃?。⊿olidPhaseMicroextraction,SPME）4.1．1基本原理：其原理是建立在待測物在固定相和液相之間達(dá)成的平衡分配基礎(chǔ)上的，以熔融石英光導(dǎo)纖維或其它材料為基體支持物，采取“相似相溶”的特點，在其表面涂漬不同性質(zhì)的高分子聚合物功能層，以使樣品中的目標(biāo)有機物因分子間相互作用而被萃取和富集，以達(dá)到分離目標(biāo)物質(zhì)。然后通過直接或頂空方式，對待測物進行提取、富集、進樣和解析。固相微萃取(SPME)裝置如圖4-11非常小巧,型狀似一只色譜注射器，由手柄(Holder)和萃取頭或纖維頭(Fiber)兩部分構(gòu)成。萃取頭是一根外套不銹鋼細(xì)管的1cm長、涂有不同色譜固定相或吸附劑的熔融石英纖維頭，纖維頭在不銹鋼管內(nèi)可自由伸縮，用于萃取、吸附樣品；手柄用于安裝或固定萃取頭，可永久使用。圖4-11SPME裝置4.1.2固相微萃取過程SPME方法是通過萃取頭上的固定相涂層對樣品中的待測物進行萃取和預(yù)富集。SPME操作包括三個步驟：A涂有固定相的萃取頭插入樣品或位于樣品上方；B待測物在固定相涂層與樣品間進行分配直至平衡；C將萃取頭插入分析儀器的進樣口，通過一定的方式解析后進行分離分析。如圖4-2圖4-2SPME萃取操作4.1.3應(yīng)用實例如S-A,Barshick[1]就用固相微萃取和氣相色譜／離子阱質(zhì)譜分析海水中微量炸藥。成功地從樣品海水中炸藥濃度為210ppt的TNT和1900ppt的RDX分離并檢測出。證明了固相微萃取是一種分析海水中微量炸藥的有效方法。4.2液相微萃取液相微萃取(liquid-phasemicroextraction，LPME)是1996年首次開發(fā)出的一種新型綠色環(huán)保的樣品前處理技術(shù)。液相微萃取的基本原理是利用分析物和微量萃取溶劑(微升級甚至是納升級)之間不同的分配系數(shù)，實現(xiàn)目標(biāo)物的萃取富集，整個過程集采樣、萃取和濃縮幾大步驟于一體。具有萃取效率高、消耗有機溶劑少、快速、靈敏等優(yōu)點，是一種較環(huán)保的萃取方法。與傳統(tǒng)的液一液萃取相比，可以提供與之相媲美的靈敏度，甚至更佳的富集效果。另外，它所需要的有機溶劑也是非常少的(幾至幾十微升)，是一項環(huán)境友好的樣品前處理新技術(shù)，特別適合于環(huán)境樣品中痕量、超痕量污染物的富集與測定。根據(jù)液相微萃取方法，可分為三種如圖4-3：a.直接液相萃取b.液相微萃取/后萃取c.頂空液相微萃取圖4-34.2.1液相微萃取方法①直接液相微萃取（directliguid-phasemicroextraction，Direct-LPME）：直接利用懸掛在色譜微量進樣器針頭或TefIon棒端的有機溶劑對溶液中的分析物直接進行萃取的方法，叫做直接液相微萃取法。這種方法一般比較適合于萃取較為潔凈的液體樣品。但由于懸在色譜微量進樣器針頭上的有機液滴在樣品攪拌時易于脫落，最近有人將多孔性的中空纖維固定在進樣器的針頭上，用于保護和容納有機溶劑，同時由于纖維上的多孔性，增加了溶劑與樣品接觸的表面積，從而提高了萃取率。②液相微萃取/后萃?。╨iguid-phasemicroextractionwithbackextraction，LPME/BE）:整個萃取過程是由給體（樣品）中的分析物首先被萃取到有機溶劑中，接著又被后萃取到受體里（如圖1b和c所示）。這種方式一般適用于在有機溶劑中富集效率不是很高的分析物，需要通過后萃取來進一步提高富集倍數(shù)。③頂空液相微萃?。╤eadspaceliguid-phasemicroextraction，HS-LPME）:把有機溶劑懸于樣品的上部空間而進行萃取的方法，叫做頂空液相微萃取法。這種方法適用于分析物容易進入樣品上方空間的揮發(fā)性或半揮發(fā)性有機化合物。在頂空液相微萃取中包含3相（有機溶劑、液上空間、樣品），分析物在三相中的化學(xué)勢是推動分析物從樣品進入有機液滴的驅(qū)動力，可以通過不斷攪拌樣品產(chǎn)生連續(xù)的新表面來增強這種驅(qū)動力。揮發(fā)性化合物在液上空間的傳質(zhì)速度非?？欤@是因為在氣相中，分析物具有較大的擴散系數(shù)，且揮發(fā)性化合物從水中到液上空間再到有機溶劑比從水中直接進入有機溶劑的傳質(zhì)速度快得多，所以對于水中的揮發(fā)性有機物，頂空液相微萃取法比直接液相微萃取法更快捷。4.2．2、運用目前主要使用LPME方法分離富集環(huán)境中的有機污染物，以便用于環(huán)境的監(jiān)測。主要包括氯苯、多環(huán)芳烴（polycyclicaromatichydrocarbons，PAHs）、酞酸酯、芳香胺、酚類化合物、苯及其同系物（benzene，toluene，ethylbenzeneandxylene，BTEX）、硝基芳族類炸藥、有機氯農(nóng)藥（organochlorinepesticides，OCPs）、殺蟲劑硫丹、三嗪類除草劑、三鹵甲烷（trihalomethanes，THMs）以及烷基酚［2］等。下圖4-32為頂空單滴液相微萃?。瓪庀嗌V法測定水中苯胺類化合物的氣相色譜圖。4-324.3微波萃取技術(shù)微波萃取(MicrowaveassistedExtraction，MAE)是產(chǎn)生在分析化學(xué)研究的基礎(chǔ)上的，是制備分析樣品的有效方法之一。采用微波萃取法制備樣品，具有時間短、節(jié)省試劑、制樣精度高、回收率高等優(yōu)點。微波萃取技術(shù)是微波技術(shù)與萃取技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的新技術(shù)。該技術(shù)最早研究開始于1986年，匈牙利學(xué)者Canzlerk．研究發(fā)展了用微波萃取法從土壤、種子、食品、飼料中分離各類化合物的新技術(shù)。隨著技術(shù)的不斷完善，微波萃取已用于農(nóng)藥殘留、有機污染物、金屬及其化合物、人血(或血清)、中藥物、植物有效成分的萃取分離過程中，其應(yīng)用范圍遍及環(huán)境分析、化工分析、食品分析、天然產(chǎn)物提純、礦物處理、生化分析、臨床應(yīng)用等領(lǐng)域。4.3.1微波萃取的機理微波是指波長在1mm至1m之間、頻率在300MHz至300000MHz之間的電磁波，它介于紅外線和無線電波之間。微波萃取的機理可由以下兩方面考慮：一方面微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)，到達(dá)植物物料的內(nèi)部維管束和腺細(xì)胞內(nèi)，由于物料內(nèi)的水分大部分是在維管束和腺細(xì)胞內(nèi)，水分吸收微波能后使細(xì)胞內(nèi)部溫度迅速上升，而溶劑對微波是透明（或半透明）的，受微波的影響小，溫度較低。連續(xù)的高溫使其內(nèi)部壓力超過細(xì)胞壁膨脹的能力，從而導(dǎo)致細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)自由流出，萃取介質(zhì)就能在較低的溫度條件下捕獲并溶解，通過進一步過濾和分離，便獲得萃取物料。另一方面，微波所產(chǎn)生的電磁場，加速被萃取部分向萃取溶劑界面擴散速率，用水作溶劑時，在微波場下，水分子高速轉(zhuǎn)動成為激發(fā)態(tài)，這是一種高能量不穩(wěn)定狀態(tài)，或者水分子汽化，加強萃取組分的驅(qū)動力；或者水分子本身釋放能量回到基態(tài)，所釋放的能量傳遞給其他物質(zhì)分子，加速其熱運動，縮短萃取組分的分子由物料內(nèi)部擴散到萃取溶劑界面的時間，從而使萃取速率提高數(shù)倍，同時還降低了萃取溫度，最大限度保證萃取的質(zhì)量。4.3.2微波萃取的特點傳統(tǒng)萃取過程中的能量的累積和滲透過程以無規(guī)則的方式發(fā)生，萃取的選擇性差。有限的選擇性只能通過改變?nèi)軇┑男再|(zhì)或延長溶劑萃取的時間來獲得，前者由于同時受溶解能力和擴散系數(shù)的限制，選擇面很窄；后者則大大降低了萃取效率和速度。微波具有波動性、高頻性、熱特性和非熱特性四大特點，這決定了微波萃取具有以下特點：（1）加熱迅速微波能穿透到物料內(nèi)部，使物料表里同時產(chǎn)生熱能，其加熱均勻性好，且加熱迅速。（2）選擇性加熱微波加熱具有選擇性，可通過選擇適當(dāng)?shù)娜軇﹣硖岣咻腿⌒?，以期達(dá)到最佳的萃取效果。（3）體積加熱微波加熱是一個內(nèi)部整體加熱過程，它將熱量直接作用于介質(zhì)分子，使整個物料同時被加熱，此即所謂的”體積加熱”過程。（4）高效節(jié)能由于微波獨特的加熱機理，除少量傳輸損耗外，幾乎沒有其它損耗，故熱效率高。（5）易于控制控制微波功率即可實現(xiàn)立即加熱和終止，而應(yīng)用人機界面和PLC可實現(xiàn)工藝過程的自動化控制。（6）安全環(huán)保整個過程無有害氣體排放，不產(chǎn)生余熱和粉塵污染。與傳統(tǒng)萃取方式相比，索氏萃取、攪拌萃取和超聲波萃取等方法費時、費試劑、效率低、重現(xiàn)性差，而且所用試劑通常有毒，易對環(huán)境和操作人員造成危害。超臨界萃取雖然具有節(jié)省試劑、無污染等優(yōu)點，但是回收率較差；為了獲得超臨界條件，設(shè)備的一次性投資大，運行成本高，而且難于萃取強極性和大分子質(zhì)量的物質(zhì)。微波萃取則克服了上述方法的缺點，具有設(shè)備簡單、適用范圍廣、萃取效率高、重現(xiàn)性好、節(jié)省時間、節(jié)省試劑、污染小等特點。因此，微波萃取常被稱為“綠色提取工藝”。4.4超臨界萃取技術(shù)超臨界流體萃取是氣-固萃取方式。萃取劑是處于超臨界狀態(tài)下的氣體。對于某一特定氣體，當(dāng)溫度和壓力超過某一臨界值（臨界溫度Tc和臨界壓力Pc）后，該氣體便轉(zhuǎn)化為介乎氣態(tài)和液態(tài)的超臨界狀態(tài)（如圖4-41），形成了超臨界流體。在超臨界狀態(tài)下，氣體比絕大多數(shù)液體具有較低的粘度和近乎于零的表面張力，具有類似氣體的強大穿透能力和有機溶劑的溶解度。這一性質(zhì)使得其以更快的速度穿過固相，實現(xiàn)分離的目的。當(dāng)萃取完全時，降低壓力，氣體將自動揮發(fā)，萃取下來的化合物將自動得到濃縮。超臨界流體萃取裝置由四部分組成：超臨界流體提供系統(tǒng)（泵）、萃取器、控制器和樣品收集系統(tǒng)。如上圖4-42所示。從鋼瓶放出的CO2經(jīng)高壓柱塞泵壓縮形成CO2液體，再經(jīng)閥門進入載有有機萃取物的高溫萃取儀中，在超臨界溫度和壓力下的CO2流經(jīng)樣品進行超臨界萃取。隨后CO2攜帶萃取物經(jīng)限流管一同從萃取池（樣品管）流出并進入收集管內(nèi)的回收液中。萃取物被收集在小量溶液內(nèi)，CO2自然揮發(fā)。圖4-41CO2相圖圖4-42超臨界萃取示意圖超臨界萃取技術(shù)在食品工業(yè)中用于茶葉、咖啡豆脫咖啡因；食品脫脂；酒花有效成分提取；植物色素的萃?。恢参锛皠游镉椭妮腿?。在醫(yī)藥工業(yè)中用于酶、維生素等精制；動植物體內(nèi)藥物成分的萃取；醫(yī)藥品原料的濃縮、精制；糖類與蛋白質(zhì)的分離以及脫溶劑脂肪類混合物的分離精制等。在化妝品工業(yè)中用于天然香料的萃??；合成香料的分離精制；化妝品原料的萃取、精制；煙葉中脫尼古丁等。5、色譜法色譜法主要利用物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)（由物理化學(xué)性質(zhì)：溶解度、蒸汽壓、吸附能力、離子交換能力、親和能力及分子大小等決定）的微小差異進行分離。當(dāng)互不相溶的兩相做相對運動時，被測物質(zhì)在兩相之間進行連續(xù)多次分配，這樣原來微小的分配差異被不斷放大，從而使各組分得到分離。根據(jù)其作用力或吸附材料的不同分類也不同。被運用于微量分離的色譜方法有紙色譜、薄層色譜、高效液相、氣相色譜、凝膠滲透色破等。色譜法具有分離效率高、分析速度快、檢測靈敏度高、樣品用量少（納聲至微升）、選擇性好、多`組分同時分析的特點。5.1、紙色譜紙上色譜分離法是根據(jù)不同物質(zhì)在兩相間的分配比不同而進行分離的。紙色譜法是利用濾紙作固定液的載體，把試樣點在濾紙上，然后用溶劑展開，各組分在濾紙的不同位置以斑點形式顯現(xiàn)，根據(jù)濾紙上斑點位置及大小進行定性和定量分析。非常適用于微量分析。裝置如圖下圖5-11，包括層析缸、層析紙等圖5-11紙色譜裝置操作分為點樣、展開、干燥、顯色這四個步驟。如圖5-12圖5-12紙色譜分離示意圖紙色譜所需試樣的量極少，通常只需幾十微升，十分靈敏，且操作簡便易行，分離效果好。有很多的運用。如用展開劑為正丁醇：冰醋酸：水＝4：1：2，顯色劑為三茚酮，對甘氨酸、丙氨酸和谷氨酸混合氨基酸的分離。5.2薄層色譜薄層色譜法（ThinLayerChromatography,TLC）是在紙上色譜法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。屬于固-液吸附色譜，是一種微量的分離分析方法，具有設(shè)備簡單，速度快、分離效果好、靈敏度高以及能使用腐蝕性顯色劑等優(yōu)點。適用于小量（幾十微克，甚至0.01μg）樣品的分。在玻璃片或塑料板上鋪一薄層吸附劑代替濾紙作為固定相，其展開方法和原理與紙色譜法基本相同，廣泛應(yīng)用于有機物的分析。裝置如下圖5-21圖5-21薄層色譜裝置薄層色譜雖然裝置簡單，也比較悠久，但是卻非常實用。如李同敬[3]就利用薄層色譜法檢驗有機炸藥，對特屈兒、TNT的最低靈敏度達(dá)到0.4微克。下圖5-22為常見炸藥在薄層色譜中的比移植。圖5-22炸藥比移植表顧永江[4]就利用薄層色譜鑒別感冒清顆粒。利用薄層色譜對感冒清顆粒中的主藥進行分離，加入標(biāo)準(zhǔn)主藥成分對照，方便快捷地鑒定感冒清顆粒的真?zhèn)?。如圖5-23和5-24。圖5-23鑒定感冒清顆粒色譜圖1圖5-24鑒定感冒清顆粒色譜圖25.3離子交換色譜法離子交換分離法是利用離子交換劑與溶液中的離子之間所發(fā)生的交換反應(yīng)來進行分離的方法。這種方法的分離效果很高，不僅用于帶相反電荷的離子之間的分離，還可用于帶相同電荷成性質(zhì)相近的離子之間的分離，同時還廣泛地應(yīng)用于微量組分的富集和高純物質(zhì)的制備等。這種方法的缺點是操作較麻煩，周期長。目前常用的離子交換劑為離子交換樹脂。離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質(zhì)的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。陰離子交換樹脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH3）或亞胺基（—NH2）等堿性基團。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用。由于離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當(dāng)濃度的無機酸或堿進行洗滌，可恢復(fù)到原狀態(tài)而重復(fù)使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。離子交換樹脂的用途很廣，主要用于分離和提純。例如用于硬水軟化和制取去離子水、回收工業(yè)廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。如圖5-31，5-32為使用陽離子交換樹脂分離水中的陽離子的示例。。圖5-31圖5-325.4、高效液相色譜法（HPLC）高效液相色譜法(HighperformanceLiquidChromatography，HPLC)是在經(jīng)典液相色譜法的基礎(chǔ)上，于60年代后期引入了氣相色譜理論而迅速發(fā)展起來的。它與經(jīng)典液相色譜法的區(qū)別是填料顆粒小而均勻，小顆粒具有高柱效，但會引起高阻力，需用高壓輸送流動相，故又稱高壓液相色譜法(HighPressureLiquidChromatography，HPLC)。高效液相色譜法具有”三多一少兩廣”的特點，即高壓、高效、高靈敏度、分析速度快，用時少、流動相選擇范圍廣、應(yīng)用范圍廣（70%-80%的有機物）。圖5-41高效液相色譜儀5.4.1高效液相色譜儀的構(gòu)造高效液相色譜儀組成包括高壓輸液系統(tǒng)，進樣系統(tǒng)，色譜柱分離系統(tǒng)，檢測器，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。如圖5-41圖5-41高效液相色譜儀構(gòu)造示意圖（1）高壓輸液系統(tǒng)高壓輸液系統(tǒng)包括：溶劑儲液瓶、溶劑脫氣裝置、高壓輸送泵以及梯度洗脫裝置。其中，高壓輸液泵是高效液相色譜儀的主要部件之一，輸送壓力達(dá)150—350×105Pa。輸液系統(tǒng)要為HPLC儀器提供流量恒定、準(zhǔn)確、無脈沖的流動相，流量的精度和長期的重復(fù)性要好，同時還要提供精度好、準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好的多元溶劑梯度。因此，輸液泵的好壞直接影響著整個系統(tǒng)的質(zhì)量和分析結(jié)果的可靠性。（2）進樣系統(tǒng)進樣能在試樣引入色譜柱，有六個接口：1,4之間接定量環(huán)；2接高壓泵；3接色譜柱；5,6接廢液管。如圖5-42圖5-42六閥手動進樣器示意圖（3）色譜分離系統(tǒng)色譜柱通常為不銹鋼柱，內(nèi)裝各種填充劑。常用的填料為硅膠，可用于正相色譜;化學(xué)鍵合固定相，根據(jù)鍵合的基團不同，可用于反相或正相色譜。其中、最常用的是十八烷基鍵合硅膠，即ODS柱，可用于反相色譜或離子對色譜。（4）檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)用于連續(xù)檢測色譜柱流出的物質(zhì)，進行定性定量分析。要求其靈敏度高、噪音小、基線穩(wěn)定、響應(yīng)值的線性范圍寬等。近年來各國都在研究開發(fā)新的檢測技術(shù)，進一步擴大了HPLC的應(yīng)用。根據(jù)檢測需要的不同檢測器可分為紫外檢測器(UVD)、示差折光檢測器(RID)、電化學(xué)檢測器(ECD)、紅外檢測器(IRD)、核磁共振檢測器(NMRD)、質(zhì)譜檢測器(MSD)、蒸發(fā)光散射檢測器(ELSD)、小角度激光散射檢測器(LALLSPD)。（5）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)高效液相色譜的分析結(jié)果除可用記錄儀繪制譜圖外，還可使用微處理機和色譜數(shù)據(jù)工作站來記錄和處理色譜分析的數(shù)據(jù)。5.4.2高效液相色譜的運用高效液相色譜法由于其特點，在無機、生物化學(xué)、食品分析、醫(yī)藥研究、臨床檢驗、環(huán)境分析、含能化合物研究都具有廣泛運用。（1）食品添加劑的檢測食品添加劑主要常用的有三類：分別是防腐劑、甜味劑和色素。添加劑的檢測方法多種多樣，例如氣象法，比色法等，但是液相色譜法的優(yōu)勢非常明顯，故現(xiàn)代檢測技術(shù)中，多偏向于使用液相色譜法來檢測。在防腐劑檢測方面，駱和東等[6]用HypersilODS色譜柱，流動相為0.02mol/LpH5.0乙酸銨甲醇溶液，柱溫35℃，在不同波長下同時測定苯甲酸和山梨酸。在合成色素的檢測方面，吳敏[7]等采用Zorbax80AExtend—C8色譜柱，高效液相色譜儀配備紫外檢測器，同時測定食品中對位紅和蘇丹紅等8種脂溶性燃料。近幾年隨著色譜柱填充制備技術(shù)的高速發(fā)展，已經(jīng)可以一次性分離糖精鈉、安賽蜜、苯甲酸、山梨酸、脫氫乙酸、檸檬黃、莧菜紅、亮藍(lán)這十種食品常用添加劑。其效率之高非其他儀器分析方法可比。(2)炸藥分離檢測炸藥的分離鑒定在安全領(lǐng)域和國防發(fā)展中占有重要地位。高效液相色譜由于其高效的分離能力和快速的檢測能力在炸藥的分離鑒定中起到了不可替代的作用。如張國安，李佩芳[8]就利用反相高效液相色譜成功地將RXD和HMX進行了分離，如圖5-43.圖5-43RDX和HNX共同進樣和單獨進樣和分別進樣的HPLC色譜圖劉秀華，朱方華[8]等人就用HPLC對廢水中的硝基化合物進行了分離分析。并找到合適的流動相成功地將炸藥廢水中的炸藥進行了分離分析。如圖5-44。圖5-44氣相色譜5.5.1基本原理氣相色譜（GasChromatography）,GC主要是利用物質(zhì)的沸點、極性及吸附性質(zhì)的差異來實現(xiàn)混合物的分離。待分析樣品在汽化室汽化后被惰性氣體（即載氣，一般是N2、He等）帶入色譜柱，柱內(nèi)含有液體或固體固定相，由于樣品中各組分的沸點、極性或吸附性能不同，每種組分都傾向于在流動相和固定相之間形成分配或吸附平衡。但由于載氣是流動的，這種平衡實際上很難建立起來，也正是由于載氣的流動，使樣品組分在運動中進行反復(fù)多次的分配或吸附/解附，結(jié)果在載氣中分配濃度大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配濃度大的組分后流出。當(dāng)組分流出色譜柱后，立即進入檢測器，檢測器能夠?qū)悠方M分的存在與否轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，而電信號的大小與被測組分的量或濃度成比例，當(dāng)將這些信號放大并記錄下來時，就是如圖2所示的色譜圖（假設(shè)樣品分離出三個組分），它包含了色譜的全部原始信息。在沒有組分流出時，色譜圖的記錄是檢測器的本底信號，即色譜圖的基線。5.5.2色譜儀主要結(jié)構(gòu)氣相色譜儀結(jié)構(gòu)主要包括五大系統(tǒng)：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測記錄系統(tǒng)。其各大系統(tǒng)主要部件如圖5-41圖5-411-載氣鋼瓶；2-減壓閥；3-凈化干燥管；4-針形閥；5-流量計;6-壓力表；7-進樣針;8-色譜柱;9-熱導(dǎo)檢測器；10-放大器；11-溫度控制器；12-記錄儀；5.5.3應(yīng)用GC檢測對象主要為熱穩(wěn)定性好，沸點低的復(fù)雜體系中揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機物。廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)境、食品、藥品等許多應(yīng)用領(lǐng)域。眾所周知，含能材料爆炸后會產(chǎn)生大量有毒有害氣體，通常生成CO、NO、NO2、N2O、HCl、H2S和少量的其他有毒氣體，對環(huán)境造成污染。研究與測試炸藥爆炸產(chǎn)物的成分和含量是全面評價炸藥爆炸性能的基礎(chǔ)，對設(shè)計和監(jiān)測新炸藥具有重要的意義。張國英，楊利[9]等就利用氣相色譜對含能配合物[M(CHZ)3](TNM)2的爆炸產(chǎn)物進行分析，表明該含能化合物在爆炸是產(chǎn)生的一氧化碳濃度高于二氧化碳濃度。并對該含能化合物的設(shè)計提出了要調(diào)節(jié)該炸藥的氧平衡的意見。6、毛細(xì)管電泳（CapillaryElectrophoresis,CE）毛細(xì)管電泳作為一種分離技術(shù),是根據(jù)在電場作用下,不同的溶質(zhì)由于其不同的遷移速率,以不同的遷移速度向其所帶電荷的相反方向移動,從而使得不同的溶質(zhì)得以分離的方法.而毛細(xì)管電泳(CE)又稱之為高效毛細(xì)管電泳(HPCE),則是一類以毛細(xì)管為分離通道，以高壓直流電場為驅(qū)動力的新型液相分離分析技術(shù)。6.1毛細(xì)管電泳分離特點（1）由于毛細(xì)管具良好的散熱效能，允許在毛細(xì)管兩端加上高至30kV的電壓，分離毛細(xì)管的縱向電場強度可達(dá)到400V/cm以上，因而分離操作可以在很短的時間內(nèi)完成，達(dá)到非常高的分離效率（理論塔板數(shù)達(dá)到400000/m以上，最高達(dá)107/m數(shù)量級）。（2）因為毛細(xì)管的內(nèi)徑很?。ㄒ话?lt;100μm），對內(nèi)徑50μm，長度為50cm的毛細(xì)管，其容積不足1μl，進樣體積在nl級，樣品濃度可低于10-4mol/L。因此，毛細(xì)管電泳技術(shù)達(dá)到了儀器分析所要求的高效，快速，樣品用量少等最基本和最優(yōu)異的特點。（3）毛細(xì)管電泳技術(shù)還有容易自動化，操作簡便，靈敏度高，環(huán)境污染小等優(yōu)點。正是這些特點的存在，使得CE—出現(xiàn)就被引起極大的關(guān)注，目前CE的研究已進入了一個重要的發(fā)展階段其迅速發(fā)展于二十世紀(jì)八十年代后期。CE實際上包含電泳、色譜及其相互交叉的內(nèi)容，是分析科學(xué)中繼高效液相色譜之后的又一重大進展，它使得分離分析科學(xué)從微升級水平進入到納升級水平，并使得單細(xì)胞的分析，乃至單分子的分析成為可能。目前，毛細(xì)管電泳已經(jīng)用于分離不同細(xì)胞，抗體等，并取得了很好的效果。[10]6.2基本原理電泳是荷電物質(zhì)(離子)在電場中因受吸引或排斥而引起的差速運動，電泳分離是依據(jù)在電場中溶質(zhì)不同的遷移速率。毛細(xì)管電泳分離法是在充有流動電解質(zhì)的毛細(xì)管兩端施加高電壓，利用電位梯度及離子淌度的差別，實現(xiàn)流體中組分的電泳分離。對于給定的離子和介質(zhì)，淌度是該離子的特征常數(shù)，是由該離子所受的電場力與其通過介質(zhì)時所受的摩擦力的平衡所決定的。帶電量大的物質(zhì)具有的淌度高，而帶電量小的物質(zhì)淌度低。離子的遷移速度分別與電泳淌度和電場強度成正比。圖6-21毛細(xì)管電泳系統(tǒng)示意圖如圖6-21是一個普通毛細(xì)管電泳系統(tǒng)的示意圖。一根細(xì)內(nèi)徑彈性石英毛細(xì)管的兩端置于電極槽內(nèi)，毛細(xì)管和電極槽內(nèi)充有相同組分和相同濃度的背景電解質(zhì)溶液(緩沖溶液)。試樣從毛細(xì)管的進樣端導(dǎo)入，當(dāng)毛細(xì)管兩端加上一定的電壓后，荷電物質(zhì)便朝與其電荷極相反的電極方向移動。由于試樣組分間的淌度不同，它們的遷移速度不同，因而經(jīng)過一定時間后，各組分將按其速度(或淌度)大小順序，依次到達(dá)檢測器被檢出，得到按時間分布的電泳譜圖。用譜峰的遷移時間或保留時間作定性分析，按其譜峰的高度或峰面積作定量分析。其工作示意圖如圖6-22。圖6-22毛細(xì)管電泳工作示意圖6.3操作方式及應(yīng)用根據(jù)操作方式的不同，毛細(xì)管電泳分離法包括毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)、毛細(xì)管膠束電動色譜(MECC)、毛細(xì)管凝膠電泳(CGE)、毛細(xì)管等電聚焦電泳(CIEF)和毛細(xì)管等速電泳(CITP)。在大多數(shù)情況下，可以通過改變緩沖溶液的組成來實現(xiàn)不同的操作方式。a.毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)依據(jù)溶液的淌度進行分離。其應(yīng)用主要集中在生物學(xué)領(lǐng)域，包括氨基酸分析、多肽分析、離子分析、廣泛的對映體分析及許多其它離子態(tài)物質(zhì)的分析。例如，在蛋白質(zhì)分析領(lǐng)域，毛細(xì)管區(qū)帶電泳被用于進行蛋白質(zhì)的純度鑒定，變體篩選和構(gòu)象研究。b.膠束電動色譜(MECC)是由電泳技術(shù)與色譜技術(shù)的交叉產(chǎn)生，分離機理是基于膠束與中性分子間的相互作用。對于帶電的和不帶電的物質(zhì)以及廣泛的具有親水性或流水性的物質(zhì)，都可以用該方法進行分離。其應(yīng)用范圍包括氨基酸、核酸、維生素、藥物、芳烴化合物和易爆性物質(zhì)等。如張勇，江晶等[11]就利用膠束毛細(xì)管電泳色譜對C-12炸藥合成中間體的三個位置異構(gòu)體和C-12炸藥成品及其雜質(zhì)進行了分離。分離效果如下圖6-23圖6-23膠束電動色譜分離C-12炸藥成品的譜圖c.毛細(xì)管凝膠電泳(CGE)它是基于分子尺寸，讓溶質(zhì)在合適的起“分子篩”作用的聚合物內(nèi)進行電泳分離。毛細(xì)管凝膠電泳在分子生物學(xué)和蛋白質(zhì)化學(xué)上有著十分廣泛的應(yīng)用，例如，寡聚核苷酸的純化、反應(yīng)基因療法、DNA測序、原蛋白和SDS結(jié)合蛋白的分離等。d.毛細(xì)管等電聚焦電泳(CIEF)是依據(jù)pI(等電點)進行多肽或蛋白質(zhì)分離的“高分辨”電泳技術(shù)。它被成功地用于測定蛋白質(zhì)等電點，分離異構(gòu)體，分離用其它方法難于分離的蛋白質(zhì)，例如免疫球蛋白和血紅蛋白，以及分析稀的生物溶液等。e.毛細(xì)管等速電泳(CITP)是“移動界面”的電泳技術(shù)，用兩種緩沖體系造成使所有被分離的區(qū)帶等速遷移的狀態(tài)，待分離區(qū)帶被夾在前導(dǎo)電解質(zhì)和尾隨電解質(zhì)之間，可同時分離正離子和負(fù)離子。7．泡沫分離泡沫分離其通過向水中通入大量微小氣泡，在一定條件下，使呈表面活性的待分離物質(zhì)吸附或粘附于上升的氣泡表面而浮升到液面，從而使某組分得以分離的方法。它主要是表面活性劑的加入，其極性端與水相中的離子或極性分子通過物理或化學(xué)作用結(jié)合在一起，當(dāng)通入氣泡時，表面活性劑就將這些物質(zhì)連在一起定向排列在氣—液界面，被氣泡帶到液面，形成泡沫層，達(dá)到分離。其裝置如圖7-1圖7-1泡沫分離裝置多年來，國內(nèi)外許多學(xué)者應(yīng)用泡沫分離技術(shù)對廢水中單一組分和多元組分的去除進行了大量研究，但由于泡沫分離技術(shù)對高濃度組分的分離并不占有優(yōu)勢，因此，人們逐漸把目光集中在貴金屬提純，中草藥提取，有毒物質(zhì)的去除等微量組分的研究上，并取得了許多成功。哈爾濱工程大學(xué)董紅星等采用鐵鹽共沉淀泡沫分離法對水中的鉻離子去除進行了實驗研究?？疾靝H值、Fe2+/Cr(VI)摩爾比、LAS(十二烷基苯磺酸鈉)濃度，氣液比等因素的影響。實驗結(jié)果表明：當(dāng)水中的鉻離子含量為8mg.L-1時，去除率可達(dá)97．1％。李軒領(lǐng)，張煒等[12]就用泡沫分離法純化亞麻膠中的多糖，并得出當(dāng)原料液初始濃度較低時泡沫富集比較高，而回收率非常低。當(dāng)料液初始濃度較高時回收率很高，而富集比較小。如圖7-2圖7-2料液濃度對酸性多糖泡沫分離的影響8.膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)是利用流體中各組分對膜的滲透速率的差異來實現(xiàn)分離、提純或濃縮的新型分離方法。其包括透析分離和液膜分離。8.1透析分離透析指利用濃度梯度的差別將低濃度的分子或離子從溶液