微量分离方法10.22

1、报告人:,微量分离方法,2016年10月,微量分离方法,1.概述,2.蒸馏,3.重结晶,4.升华,5.萃取法,8.膜分离技术,6.色谱法,7.毛细管电泳,1. 概述,微量,蒸馏、重结晶、升华、萃取法、色谱法 毛细管电泳法、泡沫分离法、膜分离技术等。,指占组分中0.01%1%的物质或固体试样为0.11 mg，液体试样为0.011mL。,微量分离方法,原理 利用混合液体或液固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分。,微量蒸馏管 1.蒸馏管 2.金属加热管,2.蒸馏,原理 利用混合物中各组分在某种溶剂中溶解度不同或在同一溶剂中不同温度时的溶解度不同而使它们相互分离。,微量重结晶

2、锥形管,3. 重结晶,原理 利用物质由于温差太大，从固态不经过液态直接变成气态的相变过程以达到分离的目的。,常压升华毛细管,减压真空升华器,4. 升华,应用,显微镜下大黄微量升华物图,鉴定中药材,药用植物大黄及其饮片,4. 升华,原理 根据“相似相溶”原理，使待测物在固定相和液相之间达成平衡分配，然后通过直接或顶空方式，对待测物进行提取、富集、进样和解析。,5.1固相微萃取(Solid Phase Microextraction, SPME),SPME装置实物图,5. 萃取法,SPME操作步骤,5.1固相微萃取,SPME操作步骤图解,5. 萃取法,5.1固相微萃取,主要特点,集取样、萃取、浓缩

3、和进样于一体，操作方便，测定快速高效。 无需任何有机溶剂，避免了对环境的二次污染。 仪器简单，适于现场分析，易于操作。 定量检测精确度不高； 可重复性不高； 商业可用负载聚合物品种少。,5. 萃取法,5.1固相微萃取,典型的萃取头涂层及应用,PDMS:聚二甲基硅氧烷；PA:聚丙烯酸酯；DVB:二乙烯苯；Carboxen:碳分子筛,应用,5. 萃取法,利用固相微萃取和气相色谱/离子阱质谱分析海水中微量炸药。成功地对样品海水中炸药浓度为210ppt的TNT（梯恩梯）和1900ppt的RDX（黑索金）进行分离检测。表明了固相微萃取是一种分析海水中微量炸药的有效方法。,5.1固相微萃取,应用实例,国外

4、分析仪器技术与应用,2000,(第1期).,5. 萃取法,TNT,RDX,5.2液相微萃取 (Liquid-phase microextraction,LPME),利用分析物和微量萃取溶剂( 微升级甚至是纳升级)之间分配系数不同，实现目标物的萃取富集。,原理,分类,a.直接液相萃取,b.液相微萃取/后萃取,c.顶空液相微萃取,5. 萃取法,利用悬挂在色谱微量进样器针头或TefIon 棒端的有机溶剂对溶液中的分析物直接进行萃取。,a Teflon棒萃取示意图 b 萃取操作装置示意图,5.2液相微萃取,a.直接液相萃取(Direct-LPME ),5. 萃取法,萃取过程是由给体（样品）中的分析物首

5、先被萃取到有机溶剂中，接着又被后萃取到受体里。,液相微萃取/后萃取装置示意图,5.2液相微萃取,b.液相微萃取/后萃取(LPME/ BE),5. 萃取法,把有机溶剂悬于样品的上部空间而进行萃取的方法。,顶空液相微萃取装置示意图,5.2液相微萃取,c.顶空液相微萃取(HS-LPME),5. 萃取法,整个过程集采样、萃取和浓缩于一体 萃取效率高、消耗有机溶剂少、灵敏、环保 适合环境样品中痕量、超痕量污染物的富集与测定。,5.2液相微萃取,特点,5. 萃取法,分离富集环境中的有机污染物，以便用于环境的监测。 主要包括氯苯、多环芳烃、芳香胺、酚类化合物、苯及其同系物、硝基芳族类炸药、有机氯农药、杀虫剂

6、、除草剂、三卤甲烷以及烷基酚等。,应用,5.2液相微萃取,5. 萃取法,废水中的胺类化合物经单滴液相微萃取后的气相色谱图,5.2液相微萃取,应用实例,5. 萃取法,在微波能的作用下，用溶剂将样品基体中的待测组分溶出的过程。,3.微波萃取(Microwave Aided Extraction ,MAE),微波消解仪,原理,5. 萃取法,试样粉碎、与溶剂混合、微波辐射、分离萃取液等步骤,微波萃取流程图,5.3微波萃取,步骤,5. 萃取法,5.3微波萃取,微波萃取法特点,5. 萃取法,选择性加热,体积加热,加热迅速,高效节能,易于控制,安全环保,土壤中农药残留、有机污染物、金属及其化合物的富集与监测

7、 人血(或血清)、中药物、植物有效成分的萃取分离。,5.3微波萃取,运用,5. 萃取法,5.4超临界流体萃取(supercritical fluid extraction,SFE ),利用在超临界状态下气体具有较低的粘度和近乎于零的表面张力，具有类似气体的强大穿透能力和有机溶剂的溶解度的特点进行的气-固萃取。,CO2 的相图,5. 萃取法,原理,超临界流体萃取装置,5.4超临界流体萃取,5. 萃取法,可选择性地提取有效成分或脱除有害物质 可分离、精制热敏性物质和易氧化物质 快速 无溶剂污染，且回收溶剂无相变过程，能耗低 兼有蒸馏和萃取双重功能，用于有机物的分离、精制,5.4超临界流体萃取,优点

8、,5. 萃取法,高压下萃取，相平衡较复杂，物性数据缺乏 高压装置与高压操作，投资费用高，安全要求高 超临界流体中溶质浓度相对还是较低，故需大量溶剂循环 超临界流体萃取过程固体物料居多，连续化生产较困难。,不足,5. 萃取法,5.4超临界流体萃取,茶叶、咖啡豆脱咖啡因，啤酒花有效成分提取 植物色素、天然香料、植物及动物油脂的萃取。 动植物体内药物成分的萃取 糖类与蛋白质的分离 酶、维生素的精制,5.4超临界流体萃取,应用,5. 萃取法,概述,纸色谱,薄层色谱,离子交换色谱,气谱,高效液相色谱,6. 色谱法,主要利用物质在两相中的分配系数（由物理化学性质：溶解度、蒸汽压、吸附能力、离子交换能力、亲

9、和能力及分子大小等决定）的微小差异进行分离。,6.1概述,柱色谱示意图,6. 色谱法,色谱法原理,分离效率高 分析速度快 检测灵敏度高 样品用量少（纳升至微升） 选择性好 多组分同时分析,特点,6. 色谱法,6.1概述,6.2纸色谱(paper chromatography ,PC),纸色谱装置,纸色谱分离示意图,6. 色谱法,6.3薄层色谱(Thin Layer Chromatography , TLC ),薄层色谱展缸,TLC板,6. 色谱法,利用薄层色谱法检验有机炸药，对特屈儿、TNT的最低灵敏度达到0.4微克。,应用,6. 色谱法,6.3薄层色谱,解放军理工大学学报(自然科学版),19

10、91,(第4期).,特屈儿,TNT,6.3薄层色谱,薄层色谱不同展开剂下常见炸药的比移值表,6. 色谱法,太安,应用,鉴定感冒清颗粒,TLC鉴定感冒清颗粒色谱图1,TLC鉴定感冒清颗粒色谱图2,6. 色谱法,6.3薄层色谱,应用,利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应来进行分离的方法。,6.4.1概述,6. 色谱法,6.4离子交换色谱,原理,分离效率高 适用于带电荷的离子、带电荷与中性物质的分离制备等。 适用于微量组分的富集和高纯物质的制备 操作较麻烦，周期长。一般只用它解决某些比较复杂的分离问题。,特点,6. 色谱法,6.4.1概述,6.4离子交换色谱(ion exchange c

11、hromato- Graphy , IEC),无机离子交换剂 材料:天然沸石 交换容量小，使用pH值范围窄 实用类型 金属磷酸盐、金属水合氧化物,6. 色谱法,6.4.2离子交换剂的种类和性质,6.4离子交换色谱,有机离子交换剂 材质：树脂骨架上复合有起交换作用的活性基团 性质：难溶于水、酸和碱，对有机溶剂、氧化剂、还原剂和热具有稳定性,分离测定啤酒（燕京啤酒 ）中的碱基和核苷,6. 色谱法,6.4.3离子交换色谱的应用,6.4离子交换色谱,燕京啤酒色谱图:1.次黄嘌呤、2.鸟苷、3.胞苷、4.胞嘧啶、5.鸟嘌呤、6.腺嘌呤,利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。,6.5气谱

12、(Gas Chromatography ,GC),基本原理,6. 色谱法,气相色谱仪,利用气相色谱对四种含能配合物M(CHZ)3(TNM)2其中(M:Pb,Zn,Ni,Cd)爆炸产物进行分析，表明该含能化合物在爆炸是产生的一氧化碳浓度高于二氧化碳浓度。并对该含能化合物的设计提出了要调整该炸药的氧平衡的意见。,运用,6. 色谱法,6.5气谱,CHZ,TNM,火炸药学报,2011,(第4期).,6.6高效液相 (High performance Liquid Chromatography , HPLC ),高效液相色谱仪,6. 色谱法,利用反相高效液相色谱分离RXD和HMX,应用,HPLC色谱图：

13、1.溶剂峰 a.RXD和HMX一起进样；b,HMX单独进样；c,RXD单独进样,6. 色谱法,6.6高效液相,RXD,HMX,用HPLC分析废水中的硝基化合物,废水中的硝基化合物液相色谱图,6. 色谱法,应用,6.6高效液相,电场作用下,不同的溶质以不同的迁移速度向其所带电荷的相反方向移动,使不同的溶质分离。,毛细管电泳仪,7. 毛细管电泳,毛细管电泳(Capillary Electrophoresis , CE),原理,分离效率高（理论塔板数达到4 105/m以上，最高达107/m数量级）。 快速，样品用量少 容易自动化，操作简便，灵敏度高，环境污染小,毛细管电泳分离特点,7. 毛细管电泳,利用胶束毛细管电泳色谱对CL-20 (六硝基六氮杂异伍兹烷)炸药合成中间体的三个位置异构体和CL-20炸药成品及其杂质进行分离。,应用实例,胶束电动色谱分离C-12炸药成品的谱图,7. 毛细管电泳,CL-20,根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体，对液相中的溶质或颗粒进行分离。,泡沫分离(foam separation),泡沫分离装置示意图,8. 泡沫分离,原理,应用实例,泡沫分离单细胞,泡沫分离单细胞图,8. 泡沫分离,利用流体中各组分对膜的渗透速率的差异来实现分离、提纯或浓缩。,9.1概述,9. 膜分离技术,膜分离(MembraneSeparating),分类,