流动注射分析

1、流动注射分析 FIA FIA1. 概述2. 原理3. 仪器4. 基本技术5. 应用实例流动注射分析 FIA概述1.1 FI的目的1.2 FIA前的自动分析1.3 FIA的创立1.4 FIA的地位1.5 FIA的特点自动化高效率已有管道但仍维持物理、化学平衡观念气泡壁垒1975非平衡BACK1FIA概述200年前的操作模式加液稀释过滤定容搅拌滴定等等手工操作原始手工操作电脑控制仪器共存于lab样品处理占90时间1970s出现BACK2FIA概述模仿手工操作间歇式自动分析系统1940s气泡间隔式连续流动分析系统1950s首次把分析试样、试剂容器管管 道道FIA系统1970sBACK2FIA概述19

2、75丹麦学者Ruzicka & Hansen首次命名流动注射分析Flow Injection AnalysisBACK打破几百年的平衡条件的传统无气泡间隔流动载流非平衡态在线处理测定触发化学实验室的根本性变革FIA概述BACKRuzicka & Hansen: 连续分析的工具 微型化和集成化的工具 连接化学与仪器的链索 多维分析信息的手段 连续检测和过程控制的工具 脉冲响应技术高效率的前处理部分要与检测技术结合广泛适应性方肇伦院士FIA概述 连接多种检测手段 分光光度仪 AAS仪 电化学仪 生化分析 在线处理 萃取等分离 消化广泛适应性高效率 一般100300样/hl 包括分离

3、 4060样/h低消耗 微量技术 试样10-100l 节约试剂90-99%高精度 一般0.5%-1% RSDl 不稳定反应或在线处理 1.5%-3% RSD设备简单、价廉 面积相当于英文打字机l 价格 国产近数千元哇！好一阵吹。FIA概述BACK定义的发展将一定体积的试样溶液注入到无空气分隔的适当裁流溶液中、经过受控制的分散过程，形成高度重现的试样带，并输送至流通式检测器，检测其连续变化的物理或化学信号的方法。从注入一定体积并在无空气分隔的连续载流中得到分散的试样区带形成的浓度梯度中收集信息的技术。 在热力学非平衡条件下，在液流中重现地处理试样或试剂区带的定量流动分析技术。流动注射分析 FIA

4、原理2.1 基本系统2.2 试样区带的分散2.3 分散系数2.4 分散的影响因素BACK1FIABACK2载流驱动系统carrierH2O或与试样反应的试剂注样器sample injector反应器reactor流通式检测仪flow-through detector记录仪典型的FIA记录峰2.1 基本系统FIABACK22.2 试样区带的分散混合总是不完全的流速不变，状态重现FIA可以重现分析结果传统是均匀混合/气泡间隔FIA2.3 分散系数 D D(dispersion coefficient)(dispersion coefficient)D = C0/CD = C0/CmaxBACK2未

5、分散前的试样浓度某段流体元中的浓度峰值处的浓度低中高分散体系 D1221010FIA2.4 分散的影响因素注入体积VD = C0/C =1-exp(-VK)-1常数V大D小分散度低V1/2 (D=2)分散能力的重要指标0常用FIA的V1/2在50-200lD载流流速对D基本无影响反应管道长度LD=1+KL欲增大分散带降低V更有效同时提高采样频率欲延长反应时间降低流速或停流更有效不降低采样频率反应管道孔径RD=1+KR3/2注入体积VD =1-exp(-VK)-1BACK2R一般0.1-3 mm0.50.81.02.0mm流动注射分析 FIA仪器3.1传输设备3.2 注入阀3.3 连接管道/反应

6、器3.4 检测器BACK1采集定容试液并注入到载流中注射器注入或阀切换FIA仪器 3.1传输设备-FIA心脏蠕动泵peristaltic pumpBACK2辊杠调压器泵管压盖卡具转动压出空气真空吸液FIA仪器 3.3 管道或反应器BACK2管道或反应器聚四氟乙烯管内径0.5-1mm空管式盘管式即螺旋式填充床填入玻璃珠等，需高压泵直径越小，展宽程度越小单珠串颗粒直径为管径的60-80%展宽约为空管的1/10高进样频率, 仍可用蠕动泵FIA仪器 3.4 流通式监测器BACK2流通式比色池火焰原子吸收光谱 本来就要连续供样化学发光与荧光也常用流动注射分析 FIA基本技术4.1 单道流路4.2 多道流

7、路4.3 停流技术BACK1FIA技术 4.1 单道流路BACK2仅适用于单一试剂试剂即载流，消耗大Hg(SCN)2 + 2Cl- HgCl2 + 2SCN-Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+单路，试样塞，形成双峰PD0.8ml/minHg(SCN)2WS0.50mmFe3+50cm单路测Cl-FIA技术 4.2 多道流路均匀混合灵敏度提高1.51.5Dml/minCWS0.75mmR40cm540nm多道：多个试剂循序加入测定亚硝酸根灵敏度较单道提高22倍双道BACK2FIA4.3停流技术stopped flow techniqueBACK2反应完全，提高灵敏度动力学研究试样带流经检测器时停止流动一段时间反应继续进行反应本来就完成产物分解熄灭现象流动注射分析 FIA应用5.1 差速动力学光度法测茶汤中Zn5.2 停流法测定葡萄酒中SO2BACK15.3 实验AAS-FIA联用甲醛催化盐酸副品红和SO2反应生成紫红色络合物580nm红葡萄酒干扰FI停流测出停流阶段A的升高FIA5.1 差速法BACK2应用FIA基于差速直接测定测定茶汤中Zn2+三元体系Zn-