微量分离方法

微量分离方法一、概述：分离方法的发展一直在化学、分析化学中占有极其重要的地位。分析化学作为一门基础科学，其研究目的，就是要提供有关物质的定性、定量以及结构信息，而分离正是达到这些目的的重要基础和前提条件。没有分离，复杂体系中的各个物质就不能被准确地定性和定量，更谈不上对物质进行结构分析。对有机制备和一般有机操作而言，一般认为，数毫克至数十毫克称为微量，一百毫克以上至二克称之为半微量，而在2g以上则称之为常量。众所周知，精馏、吸收、萃取等传统分离方法适于溶液中组分含量较高物系的分离，对稀溶液的处理则显得不经济。随着科学技术的发展，对分离技术提出了越来越高的要求。一方面像原子能、空间技术、电子工业等部门需要纯度较高的原料；另一方面有时则需要在稀溶液中将有价值的微量组分提取出来（欲分离出去和提取出来的组分的含量均为10-6级），因而近些年来超临界萃取、膜分离技术、泡沫吸附分离技术、毛细管电泳等新型分离方法领域十分活跃，相继取得了新的进展，为微量分的分离提供了新的方法和手段。总的来说，微量分离方法有微量蒸馏、微量重结晶、微量升华、萃取法（固相萃取、液相微萃取、微波萃取和超临界萃取技术等）、色谱法（纸色谱、薄层色谱、高效液相、气相色谱、离子交换色谱）、毛细管电泳法、泡沫分离法（泡沫浮选）、以及膜分离技术等。二、常见微量分离方法1、微量蒸馏微量蒸馏的原理和常量蒸馏原理是相同的。蒸馏是一种热力学的分离工艺，它利用混合液体或液—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的操作过程，是蒸发和冷凝两种单元操作德联合。与其他的分离手段如萃取、吸附等相比，它的优点在于不需要=使用混合组分以为的其他溶剂，从而不会引入新的杂质。微量蒸馏的主要装置是微量蒸馏管，如图1-1所示，管长约60毫米，直径4-5毫米，管子中部有一处或二处缩小，管末端熔闭并焼接一根长50毫米的玻璃棒，管底放入图1-1微量蒸馏管1.蒸馏管2.金属加热管少许纯净煅烧石棉，其数量足够吸附加入的液体。使用操作：将需要蒸馏液体通过毛细管滴入到石棉上，将吸管斜立热浴或金属加热块内，亦可插入至一细金属管中，用微焰煤气灯在距管底20-25毫米处加热，加热时慢慢转动金属管，蒸馏管缩小部分上部以湿滤纸冷却，当液体蒸汽恰好上升至管中缩小处是，停止加热，将管子水平放置，凝集与凹处的液体用长80-90毫米，直径为0.5毫米的毛细管取出蒸馏成分，达到分离目的。现在多以层析法代替微量蒸馏。2、微量重结晶微量重结晶和常量重结晶的原理一样，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。微量重结晶是在锥形管内进行的。如图2-1。图2-1锥形管重结晶时，溶剂与固体在锥形管中加热溶解，温度不能高于溶剂沸点，如有不溶杂质，可趁热离心，将上层清液倒入另一个试管中，或用一个预热过的微量吸管转移溶液。3、微量升华微量生华是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。分为常压微量升华和微量减压升华。常压微量升华数毫克物质时，可将固体用离心机甩至一直径为1.5-20毫米的毛细管底部，将管子水平放置，有单用湿滤纸冷却，小心加热即可。微量减压升华可以采用真空升华器，如图3-1。其可以升华0.5到10毫克样品。图3-1真空升华器微量升华在中药材的鉴定中占有十分重要的地位。中药材中中药所含的某些化学成分,通过加热在一定温度下能升华获得升华物。借助显微镜进行观察,可直接见到呈一定形状、颜色的物质。也有的升华物需加入一些化学试剂,才显示某种颜色或形状的化学反应。利用一些中药有升华的特性来鉴别中药,具有设备简单、操作迅速的特点。如现在已经用微量升华来鉴定的药材有大黄、沉香、决明子、麻黄等。[5]4、萃取法萃取是将所要分析的化合物从一种溶液（如水相）转移到另外一种不相混溶的溶液中（通常为有机相）或者从固体中将化合物提取到液相中的方法。能适用于微量分离的有固相微萃取和液相微萃取。4.1、固相微萃取（SolidPhaseMicroextraction,SPME）4.1．1基本原理：其原理是建立在待测物在固定相和液相之间达成的平衡分配基础上的，以熔融石英光导纤维或其它材料为基体支持物，采取“相似相溶”的特点，在其表面涂渍不同性质的高分子聚合物功能层，以使样品中的目标有机物因分子间相互作用而被萃取和富集，以达到分离目标物质。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。固相微萃取(SPME)装置如图4-11非常小巧,型状似一只色谱注射器，由手柄(Holder)和萃取头或纤维头(Fiber)两部分构成。萃取头是一根外套不锈钢细管的1cm长、涂有不同色谱固定相或吸附剂的熔融石英纤维头，纤维头在不锈钢管内可自由伸缩，用于萃取、吸附样品；手柄用于安装或固定萃取头，可永久使用。图4-11SPME装置4.1.2固相微萃取过程SPME方法是通过萃取头上的固定相涂层对样品中的待测物进行萃取和预富集。SPME操作包括三个步骤：A涂有固定相的萃取头插入样品或位于样品上方；B待测物在固定相涂层与样品间进行分配直至平衡；C将萃取头插入分析仪器的进样口，通过一定的方式解析后进行分离分析。如图4-2图4-2SPME萃取操作4.1.3应用实例如S-A,Barshick[1]就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。成功地从样品海水中炸药浓度为210ppt的TNT和1900ppt的RDX分离并检测出。证明了固相微萃取是一种分析海水中微量炸药的有效方法。4.2液相微萃取液相微萃取(liquid-phasemicroextraction，LPME)是1996年首次开发出的一种新型绿色环保的样品前处理技术。液相微萃取的基本原理是利用分析物和微量萃取溶剂(微升级甚至是纳升级)之间不同的分配系数，实现目标物的萃取富集，整个过程集采样、萃取和浓缩几大步骤于一体。具有萃取效率高、消耗有机溶剂少、快速、灵敏等优点，是一种较环保的萃取方法。与传统的液一液萃取相比，可以提供与之相媲美的灵敏度，甚至更佳的富集效果。另外，它所需要的有机溶剂也是非常少的(几至几十微升)，是一项环境友好的样品前处理新技术，特别适合于环境样品中痕量、超痕量污染物的富集与测定。根据液相微萃取方法，可分为三种如图4-3：a.直接液相萃取b.液相微萃取/后萃取c.顶空液相微萃取图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的方法，叫做直接液相微萃取法。这种方法一般比较适合于萃取较为洁净的液体样品。但由于悬在色谱微量进样器针头上的有机液滴在样品搅拌时易于脱落，最近有人将多孔性的中空纤维固定在进样器的针头上，用于保护和容纳有机溶剂，同时由于纤维上的多孔性，增加了溶剂与样品接触的表面积，从而提高了萃取率。②液相微萃取/后萃取（liguid-phasemicroextractionwithbackextraction，LPME/BE）:整个萃取过程是由给体（样品）中的分析物首先被萃取到有机溶剂中，接着又被后萃取到受体里（如图1b和c所示）。这种方式一般适用于在有机溶剂中富集效率不是很高的分析物，需要通过后萃取来进一步提高富集倍数。③顶空液相微萃取（headspaceliguid-phasemicroextraction，HS-LPME）:把有机溶剂悬于样品的上部空间而进行萃取的方法，叫做顶空液相微萃取法。这种方法适用于分析物容易进入样品上方空间的挥发性或半挥发性有机化合物。在顶空液相微萃取中包含3相（有机溶剂、液上空间、样品），分析物在三相中的化学势是推动分析物从样品进入有机液滴的驱动力，可以通过不断搅拌样品产生连续的新表面来增强这种驱动力。挥发性化合物在液上空间的传质速度非常快，这是因为在气相中，分析物具有较大的扩散系数，且挥发性化合物从水中到液上空间再到有机溶剂比从水中直接进入有机溶剂的传质速度快得多，所以对于水中的挥发性有机物，顶空液相微萃取法比直接液相微萃取法更快捷。4.2．2、运用目前主要使用LPME方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（polycyclicaromatichydrocarbons，PAHs）、酞酸酯、芳香胺、酚类化合物、苯及其同系物（benzene，toluene，ethylbenzeneandxylene，BTEX）、硝基芳族类炸药、有机氯农药（organochlorinepesticides，OCPs）、杀虫剂硫丹、三嗪类除草剂、三卤甲烷（trihalomethanes，THMs）以及烷基酚［2］等。下图4-32为顶空单滴液相微萃取－气相色谱法测定水中苯胺类化合物的气相色谱图。4-324.3微波萃取技术微波萃取(MicrowaveassistedExtraction，MAE)是产生在分析化学研究的基础上的，是制备分析样品的有效方法之一。采用微波萃取法制备样品，具有时间短、节省试剂、制样精度高、回收率高等优点。微波萃取技术是微波技术与萃取技术相结合产生的新技术。该技术最早研究开始于1986年，匈牙利学者Canzlerk．研究发展了用微波萃取法从土壤、种子、食品、饲料中分离各类化合物的新技术。随着技术的不断完善，微波萃取已用于农药残留、有机污染物、金属及其化合物、人血(或血清)、中药物、植物有效成分的萃取分离过程中，其应用范围遍及环境分析、化工分析、食品分析、天然产物提纯、矿物处理、生化分析、临床应用等领域。4.3.1微波萃取的机理微波是指波长在1mm至1m之间、频率在300MHz至300000MHz之间的电磁波，它介于红外线和无线电波之间。微波萃取的机理可由以下两方面考虑：一方面微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质，到达植物物料的内部维管束和腺细胞内，由于物料内的水分大部分是在维管束和腺细胞内，水分吸收微波能后使细胞内部温度迅速上升，而溶剂对微波是透明（或半透明）的，受微波的影响小，温度较低。连续的高温使其内部压力超过细胞壁膨胀的能力，从而导致细胞破裂，细胞内的物质自由流出，萃取介质就能在较低的温度条件下捕获并溶解，通过进一步过滤和分离，便获得萃取物料。另一方面，微波所产生的电磁场，加速被萃取部分向萃取溶剂界面扩散速率，用水作溶剂时，在微波场下，水分子高速转动成为激发态，这是一种高能量不稳定状态，或者水分子汽化，加强萃取组分的驱动力；或者水分子本身释放能量回到基态，所释放的能量传递给其他物质分子，加速其热运动，缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度保证萃取的质量。4.3.2微波萃取的特点传统萃取过程中的能量的累积和渗透过程以无规则的方式发生，萃取的选择性差。有限的选择性只能通过改变溶剂的性质或延长溶剂萃取的时间来获得，前者由于同时受溶解能力和扩散系数的限制，选择面很窄；后者则大大降低了萃取效率和速度。微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点，这决定了微波萃取具有以下特点：（1）加热迅速微波能穿透到物料内部，使物料表里同时产生热能，其加热均匀性好，且加热迅速。（2）选择性加热微波加热具有选择性，可通过选择适当的溶剂来提高萃取效率，以期达到最佳的萃取效果。（3）体积加热微波加热是一个内部整体加热过程，它将热量直接作用于介质分子，使整个物料同时被加热，此即所谓的”体积加热”过程。（4）高效节能由于微波独特的加热机理，除少量传输损耗外，几乎没有其它损耗，故热效率高。（5）易于控制控制微波功率即可实现立即加热和终止，而应用人机界面和PLC可实现工艺过程的自动化控制。（6）安全环保整个过程无有害气体排放，不产生余热和粉尘污染。与传统萃取方式相比，索氏萃取、搅拌萃取和超声波萃取等方法费时、费试剂、效率低、重现性差，而且所用试剂通常有毒，易对环境和操作人员造成危害。超临界萃取虽然具有节省试剂、无污染等优点，但是回收率较差；为了获得超临界条件，设备的一次性投资大，运行成本高，而且难于萃取强极性和大分子质量的物质。微波萃取则克服了上述方法的缺点，具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。因此，微波萃取常被称为“绿色提取工艺”。4.4超临界萃取技术超临界流体萃取是气-固萃取方式。萃取剂是处于超临界状态下的气体。对于某一特定气体，当温度和压力超过某一临界值（临界温度Tc和临界压力Pc）后，该气体便转化为介乎气态和液态的超临界状态（如图4-41），形成了超临界流体。在超临界状态下，气体比绝大多数液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。这一性质使得其以更快的速度穿过固相，实现分离的目的。当萃取完全时，降低压力，气体将自动挥发，萃取下来的化合物将自动得到浓缩。超临界流体萃取装置由四部分组成：超临界流体提供系统（泵）、萃取器、控制器和样品收集系统。如上图4-42所示。从钢瓶放出的CO2经高压柱塞泵压缩形成CO2液体，再经阀门进入载有有机萃取物的高温萃取仪中，在超临界温度和压力下的CO2流经样品进行超临界萃取。随后CO2携带萃取物经限流管一同从萃取池（样品管）流出并进入收集管内的回收液中。萃取物被收集在小量溶液内，CO2自然挥发。图4-41CO2相图图4-42超临界萃取示意图超临界萃取技术在食品工业中用于茶叶、咖啡豆脱咖啡因；食品脱脂；酒花有效成分提取；植物色素的萃取；植物及动物油脂的萃取。在医药工业中用于酶、维生素等精制；动植物体内药物成分的萃取；医药品原料的浓缩、精制；糖类与蛋白质的分离以及脱溶剂脂肪类混合物的分离精制等。在化妆品工业中用于天然香料的萃取；合成香料的分离精制；化妆品原料的萃取、精制；烟叶中脱尼古丁等。5、色谱法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、亲和能力及分子大小等决定）的微小差异进行分离。当互不相溶的两相做相对运动时，被测物质在两相之间进行连续多次分配，这样原来微小的分配差异被不断放大，从而使各组分得到分离。根据其作用力或吸附材料的不同分类也不同。被运用于微量分离的色谱方法有纸色谱、薄层色谱、高效液相、气相色谱、凝胶渗透色破等。色谱法具有分离效率高、分析速度快、检测灵敏度高、样品用量少（纳声至微升）、选择性好、多`组分同时分析的特点。5.1、纸色谱纸上色谱分离法是根据不同物质在两相间的分配比不同而进行分离的。纸色谱法是利用滤纸作固定液的载体，把试样点在滤纸上，然后用溶剂展开，各组分在滤纸的不同位置以斑点形式显现，根据滤纸上斑点位置及大小进行定性和定量分析。非常适用于微量分析。装置如图下图5-11，包括层析缸、层析纸等图5-11纸色谱装置操作分为点样、展开、干燥、显色这四个步骤。如图5-12图5-12纸色谱分离示意图纸色谱所需试样的量极少，通常只需几十微升，十分灵敏，且操作简便易行，分离效果好。有很多的运用。如用展开剂为正丁醇：冰醋酸：水＝4：1：2，显色剂为三茚酮，对甘氨酸、丙氨酸和谷氨酸混合氨基酸的分离。5.2薄层色谱薄层色谱法（ThinLayerChromatography,TLC）是在纸上色谱法的基础上发展起来的。属于固-液吸附色谱，是一种微量的分离分析方法，具有设备简单，速度快、分离效果好、灵敏度高以及能使用腐蚀性显色剂等优点。适用于小量（几十微克，甚至0.01μg）样品的分。在玻璃片或塑料板上铺一薄层吸附剂代替滤纸作为固定相，其展开方法和原理与纸色谱法基本相同，广泛应用于有机物的分析。装置如下图5-21图5-21薄层色谱装置薄层色谱虽然装置简单，也比较悠久，但是却非常实用。如李同敬[3]就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。下图5-22为常见炸药在薄层色谱中的比移植。图5-22炸药比移植表顾永江[4]就利用薄层色谱鉴别感冒清颗粒。利用薄层色谱对感冒清颗粒中的主药进行分离，加入标准主药成分对照，方便快捷地鉴定感冒清颗粒的真伪。如图5-23和5-24。图5-23鉴定感冒清颗粒色谱图1图5-24鉴定感冒清颗粒色谱图25.3离子交换色谱法离子交换分离法是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。这种方法的分离效果很高，不仅用于带相反电荷的离子之间的分离，还可用于带相同电荷成性质相近的离子之间的分离，同时还广泛地应用于微量组分的富集和高纯物质的制备等。这种方法的缺点是操作较麻烦，周期长。目前常用的离子交换剂为离子交换树脂。离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH3）或亚胺基（—NH2）等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用。由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。如图5-31，5-32为使用阳离子交换树脂分离水中的阳离子的示例。。图5-31图5-325.4、高效液相色谱法（HPLC）高效液相色谱法(HighperformanceLiquidChromatography，HPLC)是在经典液相色谱法的基础上，于60年代后期引入了气相色谱理论而迅速发展起来的。它与经典液相色谱法的区别是填料颗粒小而均匀，小颗粒具有高柱效，但会引起高阻力，需用高压输送流动相，故又称高压液相色谱法(HighPressureLiquidChromatography，HPLC)。高效液相色谱法具有”三多一少两广”的特点，即高压、高效、高灵敏度、分析速度快，用时少、流动相选择范围广、应用范围广（70%-80%的有机物）。图5-41高效液相色谱仪5.4.1高效液相色谱仪的构造高效液相色谱仪组成包括高压输液系统，进样系统，色谱柱分离系统，检测器，数据处理系统。如图5-41图5-41高效液相色谱仪构造示意图（1）高压输液系统高压输液系统包括：溶剂储液瓶、溶剂脱气装置、高压输送泵以及梯度洗脱装置。其中，高压输液泵是高效液相色谱仪的主要部件之一，输送压力达150—350×105Pa。输液系统要为HPLC仪器提供流量恒定、准确、无脉冲的流动相，流量的精度和长期的重复性要好，同时还要提供精度好、准确度高、重现性好的多元溶剂梯度。因此，输液泵的好坏直接影响着整个系统的质量和分析结果的可靠性。（2）进样系统进样能在试样引入色谱柱，有六个接口：1,4之间接定量环；2接高压泵；3接色谱柱；5,6接废液管。如图5-42图5-42六阀手动进样器示意图（3）色谱分离系统色谱柱通常为不锈钢柱，内装各种填充剂。常用的填料为硅胶，可用于正相色谱;化学键合固定相，根据键合的基团不同，可用于反相或正相色谱。其中、最常用的是十八烷基键合硅胶，即ODS柱，可用于反相色谱或离子对色谱。（4）检测系统检测系统用于连续检测色谱柱流出的物质，进行定性定量分析。要求其灵敏度高、噪音小、基线稳定、响应值的线性范围宽等。近年来各国都在研究开发新的检测技术，进一步扩大了HPLC的应用。根据检测需要的不同检测器可分为紫外检测器(UVD)、示差折光检测器(RID)、电化学检测器(ECD)、红外检测器(IRD)、核磁共振检测器(NMRD)、质谱检测器(MSD)、蒸发光散射检测器(ELSD)、小角度激光散射检测器(LALLSPD)。（5）数据处理系统高效液相色谱的分析结果除可用记录仪绘制谱图外，还可使用微处理机和色谱数据工作站来记录和处理色谱分析的数据。5.4.2高效液相色谱的运用高效液相色谱法由于其特点，在无机、生物化学、食品分析、医药研究、临床检验、环境分析、含能化合物研究都具有广泛运用。（1）食品添加剂的检测食品添加剂主要常用的有三类：分别是防腐剂、甜味剂和色素。添加剂的检测方法多种多样，例如气象法，比色法等，但是液相色谱法的优势非常明显，故现代检测技术中，多偏向于使用液相色谱法来检测。在防腐剂检测方面，骆和东等[6]用HypersilODS色谱柱，流动相为0.02mol/LpH5.0乙酸铵甲醇溶液，柱温35℃，在不同波长下同时测定苯甲酸和山梨酸。在合成色素的检测方面，吴敏[7]等采用Zorbax80AExtend—C8色谱柱，高效液相色谱仪配备紫外检测器，同时测定食品中对位红和苏丹红等8种脂溶性燃料。近几年随着色谱柱填充制备技术的高速发展，已经可以一次性分离糖精钠、安赛蜜、苯甲酸、山梨酸、脱氢乙酸、柠檬黄、苋菜红、亮蓝这十种食品常用添加剂。其效率之高非其他仪器分析方法可比。(2)炸药分离检测炸药的分离鉴定在安全领域和国防发展中占有重要地位。高效液相色谱由于其高效的分离能力和快速的检测能力在炸药的分离鉴定中起到了不可替代的作用。如张国安，李佩芳[8]就利用反相高效液相色谱成功地将RXD和HMX进行了分离，如图5-43.图5-43RDX和HNX共同进样和单独进样和分别进样的HPLC色谱图刘秀华，朱方华[8]等人就用HPLC对废水中的硝基化合物进行了分离分析。并找到合适的流动相成功地将炸药废水中的炸药进行了分离分析。如图5-44。图5-44气相色谱5.5.1基本原理气相色谱（GasChromatography）,GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体（即载气，一般是N2、He等）带入色谱柱，柱内含有液体或固体固定相，由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流动的，这种平衡实际上很难建立起来，也正是由于载气的流动，使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解附，结果在载气中分配浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流出。当组分流出色谱柱后，立即进入检测器，检测器能够将样品组分的存在与否转变为电信号，而电信号的大小与被测组分的量或浓度成比例，当将这些信号放大并记录下来时，就是如图2所示的色谱图（假设样品分离出三个组分），它包含了色谱的全部原始信息。在没有组分流出时，色谱图的记录是检测器的本底信号，即色谱图的基线。5.5.2色谱仪主要结构气相色谱仪结构主要包括五大系统：气路系统、进样系统、分离系统、温控系统、检测记录系统。其各大系统主要部件如图5-41图5-411-载气钢瓶；2-减压阀；3-净化干燥管；4-针形阀；5-流量计;6-压力表；7-进样针;8-色谱柱;9-热导检测器；10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪；5.5.3应用GC检测对象主要为热稳定性好，沸点低的复杂体系中挥发性、半挥发性有机物。广泛应用于石油、化工、环境、食品、药品等许多应用领域。众所周知，含能材料爆炸后会产生大量有毒有害气体，通常生成CO、NO、NO2、N2O、HCl、H2S和少量的其他有毒气体，对环境造成污染。研究与测试炸药爆炸产物的成分和含量是全面评价炸药爆炸性能的基础，对设计和监测新炸药具有重要的意义。张国英，杨利[9]等就利用气相色谱对含能配合物[M(CHZ)3](TNM)2的爆炸产物进行分析，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节该炸药的氧平衡的意见。6、毛细管电泳（CapillaryElectrophoresis,CE）毛细管电泳作为一种分离技术,是根据在电场作用下,不同的溶质由于其不同的迁移速率,以不同的迁移速度向其所带电荷的相反方向移动,从而使得不同的溶质得以分离的方法.而毛细管电泳(CE)又称之为高效毛细管电泳(HPCE),则是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力的新型液相分离分析技术。6.1毛细管电泳分离特点（1）由于毛细管具良好的散热效能，允许在毛细管两端加上高至30kV的电压，分离毛细管的纵向电场强度可达到400V/cm以上，因而分离操作可以在很短的时间内完成，达到非常高的分离效率（理论塔板数达到400000/m以上，最高达107/m数量级）。（2）因为毛细管的内径很小（一般<100μm），对内径50μm，长度为50cm的毛细管，其容积不足1μl，进样体积在nl级，样品浓度可低于10-4mol/L。因此，毛细管电泳技术达到了仪器分析所要求的高效，快速，样品用量少等最基本和最优异的特点。（3）毛细管电泳技术还有容易自动化，操作简便，灵敏度高，环境污染小等优点。正是这些特点的存在，使得CE—出现就被引起极大的关注，目前CE的研究已进入了一个重要的发展阶段其迅速发展于二十世纪八十年代后期。CE实际上包含电泳、色谱及其相互交叉的内容，是分析科学中继高效液相色谱之后的又一重大进展，它使得分离分析科学从微升级水平进入到纳升级水平，并使得单细胞的分析，乃至单分子的分析成为可能。目前，毛细管电泳已经用于分离不同细胞，抗体等，并取得了很好的效果。[10]6.2基本原理电泳是荷电物质(离子)在电场中因受吸引或排斥而引起的差速运动，电泳分离是依据在电场中溶质不同的迁移速率。毛细管电泳分离法是在充有流动电解质的毛细管两端施加高电压，利用电位梯度及离子淌度的差别，实现流体中组分的电泳分离。对于给定的离子和介质，淌度是该离子的特征常数，是由该离子所受的电场力与其通过介质时所受的摩擦力的平衡所决定的。带电量大的物质具有的淌度高，而带电量小的物质淌度低。离子的迁移速度分别与电泳淌度和电场强度成正比。图6-21毛细管电泳系统示意图如图6-21是一个普通毛细管电泳系统的示意图。一根细内径弹性石英毛细管的两端置于电极槽内，毛细管和电极槽内充有相同组分和相同浓度的背景电解质溶液(缓冲溶液)。试样从毛细管的进样端导入，当毛细管两端加上一定的电压后，荷电物质便朝与其电荷极相反的电极方向移动。由于试样组分间的淌度不同，它们的迁移速度不同，因而经过一定时间后，各组分将按其速度(或淌度)大小顺序，依次到达检测器被检出，得到按时间分布的电泳谱图。用谱峰的迁移时间或保留时间作定性分析，按其谱峰的高度或峰面积作定量分析。其工作示意图如图6-22。图6-22毛细管电泳工作示意图6.3操作方式及应用根据操作方式的不同，毛细管电泳分离法包括毛细管区带电泳(CZE)、毛细管胶束电动色谱(MECC)、毛细管凝胶电泳(CGE)、毛细管等电聚焦电泳(CIEF)和毛细管等速电泳(CITP)。在大多数情况下，可以通过改变缓冲溶液的组成来实现不同的操作方式。a.毛细管区带电泳(CZE)依据溶液的淌度进行分离。其应用主要集中在生物学领域，包括氨基酸分析、多肽分析、离子分析、广泛的对映体分析及许多其它离子态物质的分析。例如，在蛋白质分析领域，毛细管区带电泳被用于进行蛋白质的纯度鉴定，变体筛选和构象研究。b.胶束电动色谱(MECC)是由电泳技术与色谱技术的交叉产生，分离机理是基于胶束与中性分子间的相互作用。对于带电的和不带电的物质以及广泛的具有亲水性或流水性的物质，都可以用该方法进行分离。其应用范围包括氨基酸、核酸、维生素、药物、芳烃化合物和易爆性物质等。如张勇，江晶等[11]就利用胶束毛细管电泳色谱对C-12炸药合成中间体的三个位置异构体和C-12炸药成品及其杂质进行了分离。分离效果如下图6-23图6-23胶束电动色谱分离C-12炸药成品的谱图c.毛细管凝胶电泳(CGE)它是基于分子尺寸，让溶质在合适的起“分子筛”作用的聚合物内进行电泳分离。毛细管凝胶电泳在分子生物学和蛋白质化学上有着十分广泛的应用，例如，寡聚核苷酸的纯化、反应基因疗法、DNA测序、原蛋白和SDS结合蛋白的分离等。d.毛细管等电聚焦电泳(CIEF)是依据pI(等电点)进行多肽或蛋白质分离的“高分辨”电泳技术。它被成功地用于测定蛋白质等电点，分离异构体，分离用其它方法难于分离的蛋白质，例如免疫球蛋白和血红蛋白，以及分析稀的生物溶液等。e.毛细管等速电泳(CITP)是“移动界面”的电泳技术，用两种缓冲体系造成使所有被分离的区带等速迁移的状态，待分离区带被夹在前导电解质和尾随电解质之间，可同时分离正离子和负离子。7．泡沫分离泡沫分离其通过向水中通入大量微小气泡，在一定条件下，使呈表面活性的待分离物质吸附或粘附于上升的气泡表面而浮升到液面，从而使某组分得以分离的方法。它主要是表面活性剂的加入，其极性端与水相中的离子或极性分子通过物理或化学作用结合在一起，当通入气泡时，表面活性剂就将这些物质连在一起定向排列在气—液界面，被气泡带到液面，形成泡沫层，达到分离。其装置如图7-1图7-1泡沫分离装置多年来，国内外许多学者应用泡沫分离技术对废水中单一组分和多元组分的去除进行了大量研究，但由于泡沫分离技术对高浓度组分的分离并不占有优势，因此，人们逐渐把目光集中在贵金属提纯，中草药提取，有毒物质的去除等微量组分的研究上，并取得了许多成功。哈尔滨工程大学董红星等采用铁盐共沉淀泡沫分离法对水中的铬离子去除进行了实验研究。考察pH值、Fe2+/Cr(VI)摩尔比、LAS(十二烷基苯磺酸钠)浓度，气液比等因素的影响。实验结果表明：当水中的铬离子含量为8mg.L-1时，去除率可达97．1％。李轩领，张炜等[12]就用泡沫分离法纯化亚麻胶中的多糖，并得出当原料液初始浓度较低时泡沫富集比较高，而回收率非常低。当料液初始浓度较高时回收率很高，而富集比较小。如图7-2图7-2料液浓度对酸性多糖泡沫分离的影响8.膜分离技术膜分离技术是利用流体中各组分对膜的渗透速率的差异来实现分离、提纯或浓缩的新型分离方法。其包括透析分离和液膜分离。8.1透析分离透析指利用浓度梯度的差别将低浓度的分子或离子从溶液