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1、第十一章 仪器分析前样品的预处理(Sample Pretreatment Prior to Instrumental Analysis),第一节 样品处理的作用与技术的发展 样品的分析过程：(1)样品的采集：收集和储存(2)样品的处理：提取、浓缩、分离、再浓缩、再分离(3)仪器分析：定性分析、定量分析样品制备的新方法：顶空技术、膜萃取技术、微捕集技术、微波提取技术、超临界萃取技术、搅动 棒吸附萃取技术、微透析技术、高压溶 剂萃取技术、微量衍生化技术。,第二节 样品处理的原则 GC法通常采用的样品处理技术：气体萃取、溶剂萃取、固相萃取、超临界萃取、衍生 化、膜分离、蒸馏、低温浓缩。HPLC法通常
2、采用的样品处理技术：溶剂萃取、固相萃取、衍生化、微渗析、蒸馏。采用样品时应注意环境和现场：(1)样品中可能会存在的物质组成及浓度水平如何？(2)样品的主要组分是什么？(3)采集样品的地点和现场条件如何？(4)选用破坏性的还是非破坏性的采用方法？(5)采样完成后会得到哪些可能的分析结果？,采用样品的时间和地点应注意：(1)确定采集样品的时机(2)确定采样的位置和装置(3)采样过程可以保证多长的有效时间(4)采样的时间间隔 样品采集、处理方法和技术应遵循的原则：(1)采集的样品应有代表性(2)采样方法与分析目的一致性(3)样品处理过程中尽可能防止和避免待测组分发生化学 变化。(4)样品处理时，如需
3、要化学反应，则此反应必须是明确 和定量的。(5)避免无关化合物的引入，防止待测组分被污染。(6)样品处理过程尽量简单易行，装置的大小与样品量相 匹配。,第三节 样品采集的方法 色谱分析技术涉及的样品主要是气体和蒸汽、液体和多水样品、某些固体样品等。它们的采集方法主要有直接采集、浓缩采集和化学反应法采集等。可以根据色谱分析的目的、样品的组成及其浓度水平、样品的物理化学性质(如样品的溶解性、蒸气压、化学反应活性、物理状态等)等，决定应当采用的样品采集程序。样品采集程序通常包括制订样品采集计划、采样方法和样品容器、样品的保存和运输、样品标记和记录等内容。根据分析目的和现场状况确定和制订具体的样品采集
4、程序，认真填写样品采集表格，依次标记样品并防止样品混淆和交叉污染。确定采集后的样品运输和保存措施，保证采集到的样品具有完整性和代表性。,直接采集 样品的直接采集是最常用的方法之一，有时也是最简单的和费用最低的方法。它只需要将样品直接引进到容器之中就完成厂样品的采集过程。样品的直接采集方法主要由样品容器、样品采集的动力源和样品采集的过程控制等几部分组成。样品容器主要有刚性容器和塑性容器。,浓缩采集 浓缩采集方法在色谱分析中应用非常普遍。当原始样品浓度低于色谱仪器 的检出限时，或者色谱仪器测定的灵敏度不够时，就需要对原始样品进行分离 和浓缩之后才能进行色谱分析测定。浓缩过程应当消除样品基体的干扰和
5、样品 中共存物质的干扰，应当能够提高色谱分析测定目标物质的分辨率和灵敏度，因此，采用浓缩方法可能会比直接测定原始样品更可靠和更有效。目前，主要 有如下几种方法经常被用来选择性浓缩原始样品中的某些目标组分：使用固体吸附、溶剂萃取(吸收)或气体萃取样品中的目标物质；通过化学反应选择采集样品中的目标物质；低温浓缩(冰冻析出)样品中的目标物质；过滤膜分离和浓缩样品中的目标物质。前两种方法主要应用于气体和液体(主要是多水的)样品，目标物质主要 是挥发性和半挥发性物质。通过化学反应方法浓缩的典型例子之一是衍生化方 法，主要有烷基化、硅烷基化和酯化等方法，用于极性大、不稳定或者应用色 谱不能直接测定的物质。
6、低温浓缩通常应用于色谱柱分析前的冷聚焦，以进一 步提高分析测定的分辨率。过滤膜主要用于气溶胶样品中半挥发性物质的分离 扣浓缩，例如多环芳烃、多氯联苯等。在实际应用中，也常常采用其中两种方 法结合的方式浓缩采集各类样品，例如固体吸附和低温捕集、气体萃取和低温 捕集的联用方法。总之，与直接采集方法相比，浓缩采集方法可采集更大体积 的气体或液体样品，样品的利用率和色谱测定的灵敏度更高。,样品的其它采集方法 除了直接采集和浓缩采集方法之外，还有许多其他的采集方法可应用于色谱分析中。例如化学反应采集、膜分离采集、搅动棒吸附萃取等方法。化学反应采集是一种通过专用的反应试剂与样品中某些组分经化学反应后生成新
7、物质的样品采集方法，可对样品中某一种或某一类化合物定量地进行选择性化学反应并由此达到采集样品的目的。例如，利用酸碱反应法可以采集样品中的碱性或酸性物质，DNPH试剂可以用来采集样品中的羰基化合物等。膜分离采集方法是利用不同的膜材料对样品中的某些(或某类)化合物具有吸附渗透作用的原理来进行采集的一种平衡采样方法，其典型的例子是固相微萃取(SPME)方法。膜分离采集方法是一种新发展起来的样品采集技术，目前得到了越来越广泛的应用。其特点是简便、无溶剂、费用低、可与任何气相色谱仪器联用。,固相微萃取装置由一类似注射器的装置和涂浸聚合有机纤维膜的针头组成。纤维膜的针头被暴露在样品现场，通过顶空或浸入样品
8、中方式采集样品中的目标物质，然后再直接注入到气相色谱注入口内并保存数钟，带有(萃取)样品的纤维膜针头在气相色谱注人口中被加热解吸出来，进入气相色谱毛细管柱进行分离和测定。应用研究表明，采集空气样品35 45min后，可由气相色谱测定挥发性卤代烃类有机物。膜与固体吸附结合（MESl)可被用来分离和浓缩样品中的挥发性有机物，它也是近代常用的方法之一。与已有的采样方法不同，膜与固体吸附结合不需要吸附剂夹、有机溶剂也不需要干燥过程等许多处理步骤。在搅动棒吸附萃取技术中，具有有机硅氧烷涂层表面的磁棒被放在液体样品中，经过磁力搅动10一60min后，即可将液体样品中的许多有机物质分子吸收在有机硅氧烷涂层中
9、，达到分离和浓缩样品中目标物质的目的。,样品采集的质量控制 在样品采集过程中，应用合适的质量控制程序是非常重要和必要的。因为对所采集样品的每一项研究或者测试的情况都是唯一的，必须对采用的任何已知方法的所有过程进行质量控制。也就是说，质量控制体现在现场采样之前的调查过程、制定现场采样程序、现场采样操作过程、采集后样品的保存和运输过程(从采样现场到实验室分析之前)、实验室(或现场)分析测定过程，最后测定结果的计算和测定结果的报告等。1现场采样之前的质量控制 由于存在许多潜在的对目标样品的污染，包括现场采样使用的玻璃器皿、吸附剂材料和样品容器等，因此必须对它们进行仔细的清洗和保存。有效的清洗方法和预
10、处理步骤等可以在相关的标准方法或者文献中获得，应用这些标准方法和操作程序可以达到获得目标样品的目的。这些标准操作程序主要有采样装置的清洗、冲洗、烘烤、净化和惰性化、有效的密封保证，以及准备合适的稳定剂等，它们可以保证采样装置在贮存和运输过程中的完整性和有效性。2现场采样过程的质量控制 在现场环境中采集样品可能伴随着目标样品损失或者被污染，所以必须采取足够和有效的措施以减少这些情况的发生。例如，采集平行样品、使用现场空白样品、加标控制样品、各种样品的标记和记录、样品的保存方法和运输方式等都是现场采样过程的质量控制内容。,3样品运输过程的质量控制 为了保证样品容器到测试现场或者返回实验室的过程中安
11、全运输，在样品采集的前后所有样品容器必须进行全面的、全过程的监管。监管的内容主要包括监管负责人员、样品输送的地址、样品运输的方法、运输起始时间和日期、运输过程简述(包括时间、数目、尺寸、类型、是否需要温度控制等)。为了保证各种样品不会与其他的样品或质量控制样品相混淆，应当制订和使用一种明显的样品标记系统。另外，应当对样品容器的装卸泄漏问题进行监管，保证运输的目标样品具有与原始样品一样足够的数量。使用运输过程的空白样品可以考查潜在污染的状况，例如，样品容器的处理、装填和运输等情况可能会使目标物质的组成和浓度发生变化。4.实验室的质量控制 实验室的质量控制应当包括三个方面：样品的实验室贮存、分析样
12、品的制备(等分采样、样品清洗和纯化等)、样品的分析测定等。与现场采样过程的质量控制一样，应当使用实验室空白样品或分析方法空白样品评价样品被污染、合成物质组成等状况。这些结果可能是由于玻璃器皿、试剂、样品再处理操作等引进的。为了保证实验室分析样品制备中有效的质量控制，可使用二次方法空白样品。另外，还可使用替代物质标准样品评价实验室中样品处理过程的回收率，替代物质标准样品还可以检查分析仪器的检出能力状况。实验室的质量控制程序还包括：在现场样品分析的前后，应用平行样品(在样品数量允许的条件下)测定、内标物质测定、分析仪器的校正等，进行实验室之间的质量控制。,第四节 样品制备技术,液-液萃取,在线萃取
13、,自动液-液萃取,液-固萃取,液-气萃取,加速溶剂萃取,蒸馏,分馏,减压蒸馏,水蒸汽蒸馏,固相萃取,固相微萃取技术,液相微萃取技术,毛细管固相微萃取技术,超临界流体萃取技术,超临界流体萃取技术的应用,由于高效、快速、后处理简单等原因，超临界流体萃取作为色谱样品的制备方法具有经典方法无法比拟的优点，它可以缩短处理时间12个数量级，避免使用大量溶剂，降低产生对样品污染的可能性，特别适合于环境与生物等方面的组成复杂、组分易变的样品。超临界流体萃取主要以处理固体样品为主，包括土壤、岩石、沉积底泥、生物组织、大气颗粒物、飞灰等。被萃取的溶质有农药、多环芳烃、多氯联苯、石油烃、酚类、有机胺等。超临界流体萃取技术也广泛用于从各种香料、草本植物、中草药中提取有效成分。如与色谱仪器联用，可避免样品转移的损失，减少了各种人为的误差，提高了方法的精密度和灵敏度。,迄今为止超临界流体萃取技术应用的对象仍是非极性或低极性物质，如果样品分子中含羟基或羧基等极性基团，就会使萃取发生困难，有时甚至无法进行。对于糖类、糖苷、氨基酸、卵磷脂类极性物质，以及蛋白质、核酸、纤维素、多萜类等天然大分子，超临界流体萃取也无法进行。如何将其应用范围较为简便地扩大到极性甚至离子型物质，乃是超临界流体萃取技术今后发展的重要方向之一。,超临界流体萃取技术的缺点,思考题：常用的样品采集方法有哪些?常用的样品制备技术有哪些?,
