分离和富集.ppt

9.3 现代分离与富集方法介绍 内 容 一、液膜萃取分离法。 二、固相萃取分离法。 三、超临界萃取分离法。 一、液膜萃取分离法 1、基本原理 （1）基本概念 ① 被萃取相：与流动的试样水溶液系统相连的相为被萃取相； ② 萃取相：静止不动的相为萃取相 ③ 中性分子：被萃取离子与加入的某些试剂形成处于活化态的分子称为中性分子。 （2）萃取原理 中性分子通过扩散溶入吸附在多孔聚四氟乙烯上 的有机液膜中，再进一步扩散进入萃取相中，中 性分子受萃取相中化学条件的影响又分解为离子 （处于非活化态）而无法再返回液膜中去，结果 使被萃取相中的物质（离子）通过液膜进入萃取 相中。 2．膜分离装置 3．影响因素（1） （1）非活化态转化为活化态的能力， 在液膜萃取分离中，被分离的物质在流动相的水溶液中只有转化为活化态（即中性分子）才进入有机液膜，因此提高液膜萃取分离技术的选择性主要取决于如何提高非活化态转化为活化态的能力，而不使干扰物质或其他不需要的物质变为活化态。 （2）改变被萃取相与萃取相的化学环境 ① 调节溶液的pH值 可以把各种pK不同的物质有条件的萃取出来。 3．影响因素（2） 以萃取阴离子为例： （1）把水溶液的pH值调至酸性即可进行萃取。此时阴离子和氢离子结合成相应酸的分子，它和溶液中原有的中性分子一起透过液膜进入萃取相，而阳离子则随水溶液流出。 3．影响因素（3） （2）进入萃取相的酸分子若遇到碱性环境则与周 围的氢氧根作用又释放出阴离子而中性分子因为自 由来往于液膜两侧，随洗涤过程进入清洗液，结果 是水溶液中阴离子从被萃取相有选择的进入萃取 相，而阳离子与中性分子则被排除在外。 3．影响因素（4） 4．改变聚四氟乙烯上的有机液膜，从而提高对极性不同物质的萃取效率。 由于有机液膜的极性大小直接与被萃取物质在其中的分配系数有关，极性越接近，分配系数越大，因此处于活性态的被萃取物质也越容易扩散进入有机液膜。 4. 应用 液膜萃取分离法广泛用于环境试样 的分离与富集。例如大气中微量有 机胺的分离；水中铜和钴离子的分 离；水体中酸性农药的分离测定 等。 二、固相微萃取分离法 1．特点与分类 ① 特点 固相微萃取（SPME）分离法是20世纪90年代初发展起来的试样预分离富集方法，它集试样预处理和进样于一体，将试样纯化、富集后，可与各种分析方法相结合而特别适用于有机物的分析测定。 ② 分类 固相微萃取分离法属于非溶剂型萃取法，可分为直接固相微萃取分离法和顶空固相微萃取分离法。 2．固相微萃取——气相色谱法 ● 基本原理及分析过程 ①采用熔融石英光导纤维或其它材料为支持物，在其表面涂渍聚丙烯酸酯等固相涂层材料。 ②当它浸于样品中或放置于样品的顶空时，样品中的有机物通过扩散原理被吸附在SPME纤维头上。 ③当吸附达到平衡后，将石英纤维插入到气相色谱仪的进样口处。然后通过加热将吸附在纤维头上的被测组分解吸，随着载气流入色谱柱进行分离及测定。 3．固相微萃取装置 3．固相微萃取装置（2） ①石英纤维表面涂有高分子固相液膜，对有机物具有吸附和富集作用； ②定位器用于精确调节不锈钢针套伸出的位置； ③压杆卡持螺钉可通过Z形槽使不锈钢针套内石英纤维伸出或收入； ④不锈钢注射针管对石英纤维起保护作用，以免石英纤维在穿过密封隔膜时受到损失。 4．影响因素 （1）液膜厚度及其性质的影响 石英纤维表面的固相液膜厚度对于分析物的固相吸附量和平衡时间都有影响。液膜越厚，固相吸附量越大有利于提高方法灵敏度；但所需达到平衡的时间越长。 （2）石英纤维表面固相涂层的性质 ● 固相涂层的性质对分析灵敏度影响很大。根据相似相熔原理，非极性固相涂层（如聚二甲基硅氧烷）有利于对非极性或极性小的有机物的分离；极性固相涂层（如聚丙烯酸酯）对极性有机物分离效果较好。 （3）搅拌效率的影响 ● 搅拌效率是影响分离萃取速度的重要因素。 在理想搅拌状态下，平衡时间主要由分析物在固相中的扩散速度决定。 ② 在不搅拌或搅拌不足的情况下，被分离物质在液相扩散速度较慢，更主要是固相表面附有一层静止水膜，难以破坏，被分离物质通过该水膜进入固相的速度很慢，使得萃取时间很长。 （4）温度的影响 ① 温度升高，被分析物扩散系数增大，扩散速度随之增大，同时升温加强了对流过程，因此升温有利于缩短平衡时间，加快分析速度。 ② 但是升温会使被分离物质的分配系数减小，在固相的吸附量减小。因此在使用此方法时应该寻找最佳的工作温度。