第二章样品的采集保存和处理2

2023/2/11GXUN§2.1样品的采集与保存§2.2样品的预处理第二章

样品的采集、保存和处理2023/2/122、在现代样品预处理方法中，微波密闭罐加热消化样品方式特别适合于环境、生物样品，以下各种描述中的优点错误的是：A、消化时间短；B、挥发性待测组分不损失；C、节约能源；D、不需要消化试剂；1、在“湿消化法”预处理生物组织样品时，如果消化液呈“黑色”可能的原因是：A、氧化剂的氧化能力过大；B、样品中含“黑色”有机物；C、氧化剂使用量不够；D、生成“黑色”配位化合物；2023/2/133、二硫腙比色法测定铅时，所用玻璃器皿先用1：1硝酸浸泡，主要是为了除去：A、吸附的氧化性物质；B、吸附的有机化合物C、吸附的金属离子；D、吸附的还原性物质4、防止食物样品腐败变质可采用加：A、苯甲酸或三氯甲烷；B、氢氧化钠；C、硝酸；D、盐酸。2023/2/145、选择合适的样品预处理方法时应注意：A、不改变待测组分的状态；B、完全消除干扰物质；C、与选择的测定方法相适应；D、提高分析方法的灵敏度；6、采用全部分解法预处理样品的主要目的：A、破坏样品中所有的有机物；B、浓缩样品中的待测组分；C、使样品中的无机物转化为离子；D、使样品溶液转化为酸性溶液；2023/2/15§2.2.3.1.3重要的萃取体系（p14）螯合物萃取体系离子缔合物萃取体系简单分子萃取体系溶剂化合物萃取体系萃取类型2023/2/16一、简单分子萃取体系和萃取条件的选择（一）何谓简单分子萃取体系：单质、难电离的共价化合物及有机化合物在水相和有机相中以中性分子的形式存在，使用惰性溶剂可以将其萃取。（二）简单分子萃取体系特点：（1）萃取过程为物理分配过程，没有化学反应，无需加其它的萃取剂。（2）无机物采用此法萃取的不多，该萃取体系特别适合于有机物的萃取。萃取条件：根据被萃取物的性质要严格控制萃取的酸度。常用于简单萃取的物质：单质、难电离的共价化合物及有机化合物在水相和有机相中以分子形式存在。2023/2/17（一）螯合物萃取体系的特点：1.螯合剂（应有较多的疏水基团）溶于有机相，难溶于水相，有些也（微）溶于水相，但在水相中的溶解度依赖于水相的组成特别是pH值（双硫腙溶于碱性水溶液）。

2.螯合剂在水相与待萃取的金属离子形成不带电荷的中性螯合物，使金属离子由亲水性转变为疏水性3.螯合物萃取体系广泛应用于金属阳离子的萃取。4.主要适用于微量和痕量物质的分离，不适用于常量物质的分离，常用于痕量组分的萃取光度法测量。二、螯合物萃取体系

最为广泛的萃取体系2023/2/18（二）常用的螯合物萃取体系1、丁二酮肟：萃取Ni2+2.双硫腙：萃取Hg2+、Pb2+、Cd2+、Co2+、Cu2+、Zn2+、Sn2+、等重金属离子3、8-羟基喹啉：萃取Pd2+、Fe3+、Al3+、Co2+、Zn2+、Tl3+、Ga3+、In3+等金属离子4、乙酰基丙酮：Al3+、Cr3+、Co2+、Th4+、Be2+、Sc3+等金属离子5、铜试剂：萃取Cu2+2023/2/19例如，8-羟基喹啉-CHCl3对Al3+的萃取3亲水疏水溶于CHCl38-羟基喹啉：萃取剂CHCl3：溶剂水合离子的正电性被中和，亲水的水分子被疏水有机大分子取代2023/2/110Dithizone双硫腙GreenRed2=10162023/2/111三.离子缔合物的萃取体系（二）离子缔合物萃取体系的特点：1、适用于可以形成疏水性的离子缔合物的常量或微量金属离子，而离子的体积越大，电荷越少，越容易形成疏水性的离子缔合物2、萃取容量大，选择性差。（三）、常用的萃取体系：1、金属阳离子的离子缔合物；2、金属配阴离子或无机酸根的离子缔合物（一）何谓离子缔合物：阳离子和阴离子（通常为配离子通过静电吸引力结合形成的电中性化合物，称为离子缔合物。2023/2/112

例：萃取Ag+。使Ag+与邻二氮杂菲配合成配阳离子,并与溴邻苯三酚红的阴离子缔合成三元配合物：

在pH为7的缓冲溶液中,用硝基苯萃取，然后就在溶剂相中用光度法进行测定。该体系非常适用于稀有元素分离和富集。2023/2/113四、溶剂化合物萃取体系（一）何谓溶剂化合物萃取体系：

某些溶剂分子通过其配位原子与无机化合物相结合（取代分子中的水分子），形成溶剂化合物，而使无机化合物溶于该有机溶剂中。以这种形式进行萃取的体系，称为溶剂化合物萃取体系。2023/2/114（1）被萃取物是中性分子；（2）萃取剂本身是中性分子；（3）萃取剂与被萃取物相结合，生成疏水性的中性配合物；（4）萃取体系萃取容量大，适用于常量组分萃取。例如：（1）用磷酸三丁酯（TBP）萃取FeCl3nH2O或HFeCl4nH2O

（2）杂多酸的萃取体系—般也属于溶剂化合物萃取体系（二）溶剂化合物萃取体系的特点：2023/2/115

属于这一类的是带不同电荷的离子，互相缔合成疏水性的中性分子，而被有机溶剂所萃取。例：用乙醚从HCl溶液中萃取Fe3+时：该类萃取体系中，溶剂分子既是溶剂又是萃取剂。2023/2/116

又如在HNO3溶液中，用磷酸三丁酯（TBP）萃取UO22+，也属于这一类。

UO22++H2O=[UO2(H2O)6]2+[UO2(H2O)6]2++TBP→[UO2(TBP)6]2+[UO2(TBP)6]2++NO3-→UO2(TBP)6(NO3)2

疏水性的溶剂化分子UO2(TBP)6(NO3)2，而被磷酸三丁酯所萃取。

对于这类萃取体系，加入大量的与被萃取化合物具有相同阴离子的盐类，可显著地提高萃取效率，这种现象称盐析作用。

2023/2/117一、螯合剂的选择选择的螯合剂应与被萃取金属离子形成稳定的螯合物。二、酸度的控制对于酸性、碱性、及两性物质，分配比受溶液酸度的影响。酸度影响它的存在型体、影响它的配位能力。三、萃取溶剂的选择根据螯合物的组成和结构，按照“相似相溶”规则选择合适的有机溶剂。四、干扰离子的消除五、萃取条件的选择p152023/2/118

为提高液液萃取的速度、准确性、灵敏度、选择性等同时减少有机溶剂的用量，近来发展了液相微萃取（liquidphasemicroextration，LPME）技术。

该技术利用有机溶剂液滴进行萃取，有机溶剂用量少（几至几十微升）集萃取、纯化和浓缩于一步，操作简单、无需特殊设备、成本低；还可以通过调节萃取剂的极性或酸碱性，实现选择性萃取，有效减少基体干扰；并易与色谱系统联用，特别适合于环境样品中痕量、超痕量污染物的分析。根据萃取方式不同液相微萃取主要分为（1）直接液相微萃取；（2）基于中空纤维的液相微萃取/后萃取；（3）顶空液相微萃取。自己看一下书好了。2023/2/119§2.2.2.3.2液膜萃取法

在20世纪60年代中期诞生了一种新的膜分离技术——液膜分离法,又称为液膜萃取法。它是一种以具有选择透过性的液态膜为分离介质,以浓度差为推动力的液体混合物的膜分离操作。它与溶剂萃取的传质机理虽然不同,但都属于液-液系统的传质分离过程。

它是以支撑体（如多孔的聚四氟乙烯）上涂有与水互不相溶的有机溶剂浸透形成液膜，将样品水溶液和萃取剂分割成两相。水相萃取相液膜2023/2/120

通过加入化学反应试剂和控制反应条件，使待测组分形成易溶于多孔的聚四氟乙烯有机膜相的活化态的中性分子（即转化为疏水性的物质），中性分子通过扩散作用溶入有机液膜中，并进一步扩散进入萃取相，再离解为非活化态的离子，从而无法返回液膜，达到分离富集的效果。

它是将液液萃取的选择性富集和透析技术的特点相结合，能有效除去共存干扰组分，具有富集效率高、富集倍数大、操作简便快速、易于实现自动化等优点。2023/2/121§2.2.3.3固相萃取分离法和固相微萃取法p16

固相萃取分离法采用高效、高选择性的固定相，能显著减小溶剂用量，简化样品预处理过程，目前广泛用于各种分离方法的样品预处理。一、固相萃取分离法：（一）方法原理固相萃取分离法是20世纪70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。2023/2/122（二）固相萃取装置的核心是萃取柱：柱管材料可用聚丙烯塑料、玻璃或不锈钢等，内部填充颗粒直径约40μm、总质量为0.1g-1g的固定相填料。常用的固定相填料有硅胶、氧化铝、聚酰胺、离子交换树脂及键合C18、Ｃ８、氰基的硅胶等。2023/2/123二、固相微萃取分离法p17

这种方法是在固相萃取分离法的基础上发展起来的一种新的样品前处理技术。与液-液萃取、固相萃取相比，具有操作时间短、所需样品少不需萃取溶剂及重现性好等优点。

固相微萃取分离技术的核心是固相微量萃取器。固相微量萃取器由手柄和萃取头或纤维头两部分组成。萃取头是一根涂渍有色谱固定相的熔融石英纤维，接不锈钢丝，外套不锈钢针管，石英纤维可以在针管内伸缩。手柄用于安装萃取头。根据被测物质性质的不同，可选不同的固定相。萃取方法有直接和顶空两种。2023/2/124（一）直接固相微萃取分离法

将涂有高分子固相液膜的石英纤维直接插入试样溶液或气样中，对待分离物质进行萃取，经过一定时间在固相涂层和水溶液两相中达到分配平衡，即可取出进行色谱分析。（二）顶空固相微萃取分离法

涂有高分子固相液膜的石英纤维停放在试样上方进行顶空萃取，这是三相萃取体系，要达到固相，气相，和液相的分配平衡，由于纤维不与试样基体接触，避免了基体干扰，提高了分析速度。2023/2/125

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；压杆卡持螺钉可通过Z型槽使不锈钢针套内石英纤维伸出或收入；3、不锈钢注射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。此法简单，操作方便，已实现自动控制，而且特别适用于现场分析。2023/2/126P17图2-4所示：当萃取被测物时，先将涂有固定相的纤维拉入针头内，将针头插入样品瓶中，推进手柄使固定相浸入到样品溶液或样品瓶的顶空中，萃取2-30分钟后，将萃取头拉回针头内，拔出针头，完成萃取过程。2023/2/127§2.2.2.3.4超临界流体萃取分离方法（一）特点之一：超临界流体的密度很大，与液体相仿，所以它与溶质分子的作用力很强，像大多液体一样，很能容易溶解其它的物质。（二）特点之二：它的粘度很小，接近于气体，所以传质速率会很高；加上表面张力小，容易渗透固体颗粒，并保持很大的流速，可使萃取过程在高效快速又经济的条件下完成。一、基本原理：

超临界流体萃取分离法是利用超临界流体作萃取剂在两相之间进行的一种萃取方法。超临界流体是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态，它只在物质的温度和压力超临界点时能存在。2023/2/128

超临界流体萃取中萃取剂的选择随萃取对象的不同而改变，通常用二氧化碳作超临界萃取剂分离萃取低极性和非极性的化合物；用氨或氧化亚氮作超临界流体萃取剂分离萃取极性较大的化合物。

选择二氧化碳具有临界值低、易于操作；化学稳定性好，不易与被萃取物反应；纯度高，价格低；无毒、无嗅、无味，不会造成二次污染；沸点低，容易从萃取后的组分中除去，后处理简单。所以是分离萃取低极性和非极性化合物较好的萃取剂。2023/2/129（二）超临界萃取部分：由试样萃取管及附属装置组成。处于超临界态的萃取剂在这里将被萃取的溶质从试样基体中溶解出来，随着流体的流动，使含被萃取溶质的流体与试样基体分开。二、超临界萃取装置（一）超临界流体发生源：由贮取剂贮槽，高压泵及其它附属装置组成。其功能是将萃取剂由常温常压转化为超临界流体。2023/2/130（三）溶质减压吸附分离部分：由喷口及吸收管组成。萃取出来的溶质及流体，必须由超临界态经喷口减压降温转化成常温常压态，此时流体挥发逸出，而溶质吸附在吸收管内多孔填料表面。用适合溶剂淋洗吸收管就可把溶质洗脱收集备用。2023/2/131三、特点（一）超临界流体萃取分离法具有高效，快速，后处理简单等特点，它特别适用于处理烃类及非极性脂溶化合物，如醚，酯，酮等。此法既有从原料中提取和纯化少量有效成分的功能，又能从粗制品中除去少量杂质，达到深度纯化的效果。（二）超临界流体萃取的另一个特点是它能与其它的仪器分析方法联用，从而避免了试样转移时的损失，减少了各种人为的偶然误差，提高了方法的精密度和灵敏度。如超临界流体萃取—气相色谱等。2023/2/132§2.2.2.3.5浊点萃取法二、浊点现象：非离子型表面活性剂，在水溶液中的溶解度随温度上升而降低，在升至一定温度值时出现浑浊，经放置或离心可得到两个液相，这个温度被称之为该表面活性剂的浊点。一、浊点萃取法(cloudpointextraction，CPE)是近年来出现的一种新兴的液—液萃取技术，它不使用挥发性有机溶剂，不影响环境。它以中性表面活性剂胶束水溶液的溶解性和浊点现象为基础，改变实验参数引发相分离，将疏水性物质与亲水性物质分离。目前该法已成功地应用于金属螯合物、生物大分子的分离与纯化及环境样品的前处理中。2023/2/133

溶液静置一段时间（或离心）后会形成两个透明的液相：一为表面活性剂相（约占总体积的5％）；另一为水相。外界条件（如温度）向相反方向变化，两相便消失，再次成为均一溶液。

溶解在溶液中的疏水性物质如膜蛋白，与表面活性剂的疏水基团结合，被萃取进表面活性剂相，亲水性物质留在水相，这种利用浊点现象使样品中疏水性物质与亲水性物质分离的萃取方法就是浊点萃取。实验显示了由温度变化引发的这种相分离现象。温度的改变，引起水化层的破坏，增强了表面活性剂的疏水性。2023/2/134

对于临界胶束浓度（criticalmicelleconcenteation,CMC）大于1mol/L的表面活性剂如两性离子表面活性剂可用透析法将萃取物与表面活性剂分离，但操作时间较长（24小时左右）。对于CMC较小的表面活性剂可以通过色谱柱分离除去。浊点萃取法(cloudpointextraction，CPE)目前已成功应用到金属螯合物、生物大分子的分离与纯化及环境样品的前处理。2023/2/135§2.2.2.3.6沉淀与共沉淀分离法一、沉淀分离法：是利用沉淀反应有选择地沉淀某些离子，而其它离子则留于溶液中从而达到分离的目的。它发生的必要条件是溶液体系对某些离子是饱和的。二、共沉淀现象：

当沉淀从溶液中析出时，溶液中的某些原本可溶的组分被沉淀载带而混杂于沉淀中，这种现象称为共沉淀现象。正是利用共沉淀剂对某些微痕量组分的定量沉淀能力，产生了在分离和富集上有广泛应用的共沉淀分离法。2023/2/136§2.2.2.3.7气化分离法一、原理：利用物质的挥发性差异进行分离的方法。二、作用：①干扰组分挥发除去；②分出的被测组分进行再测定。三、特点：①具有高的选择性（如无机物中具有挥发性性质的物质并不多：砷的氢化物、硅的氟化物和锗、砷、锑、锡等的氯化物都具有挥发性）②根据不同物质的馏出温度，可控制温度将不同组分蒸出；③馏出的组分用一适当的吸收液吸收后,再进行测定。2023/2/137

组分

挥发性物质

分离条件

应用BB(OCH3)3酸性溶液中加甲醇B的去除或测定CCO2100℃通氧燃烧C的测定SiSiF4HF＋H2SO4Si的去除SSO2300℃通氧燃烧S的测定H2SHI＋H3PO4S的测定Se,TeSeBr4,TeBr4H2SO4＋HBrSe,Te的测定或去除FSiF4SiO2＋H2SO4F的测定CNHCNH2SO4CN－的测定一些元素的挥发和蒸馏分离条件(1)2023/2/138

组分

挥发性物质

分离条件

应用GeGeCl4HClGe的测定AsAsCl3、AsBr3、AsBr5HCl或HBr＋H2SO4去除AsAsAsH3Zn＋H2SO4微量As的测定SbSbCl3、SbBr3、SbBr5HCl或HBr＋H2SO4去除SbSnSnBr4HBr＋H2SO4去除SnCrCrO2Cl2HCl＋HClO4去除CrOs、RuOsO4、RuO4KMnO4＋H2SO4痕量Os、Ru的测定TiTiBr3HBr＋H2SO4去除Ti铵盐NH3NaOH氨态氮的测定一些元素的挥发和蒸馏分离条件(2)2023/2/139§2.2.2.2.7样品的衍生化处理一、

衍生化最为主要的目的：就是提高目的物的可检测性。对于GC来讲，多数是为了增强目的物挥发性或者改善目的物极性；对于HPLC来讲多数是为了提高检测器对目的物的响应。二、适用的化合物：生物酸/碱、胺类、抗生素（聚醚类抗生素多见）和氨基酸类。三、衍生化要求1、衍生剂必须过量且稳定；不过量，反应不完全，检测不充分；不稳定，重现性差。2023/2/1404、常用的衍生化反应有酯化、酰化、烷基化、硅烷化、硼烷化、环化和离子化等。3、衍生反应快速完全。反应慢，柱前衍生还可以，但柱后不行。因为流速固定，衍生池管路长度一定，留给衍生化的时间是一定的。柱前衍生可以在系统外等衍生完毕后进样，但也是影响效率的。2、衍生物、衍生产物和衍生副产物容易分离。如果只能检测到衍生产物最好。2023/2/141缺点:引入了过多的物质，如：衍生剂、衍生产物（当然这个