膜分离样品前处理技术.pdf

第 32卷 2004年 10月分析化学(FENXI HUAXUE ) 研究报告 Chinese Journal of Analytical Chemistry 第 10期 1389~ 1394 评述与进展膜分离样品前处理技术刘景富江桂斌 3 (中国科学院生态环境研究中心,北京 100085 ) 摘要高通量的自动化样品前处理技术正越来越引起分析化学家的关注。综述了常用的膜分离样品前处理技术的原理、影响因素、联用技术及应用。引用文献 63篇。关键词膜分离,样品前处理,渗析,膜萃取,评述 20022 102 28收稿;20032 072 08接受本文系国家自然科学基金资助课题(No. 20177026 , 29825114 ) 1 引 言样品前处理是目前分析化学的瓶颈,它决定样品分析速度,且是误差的重要来源。长期以来,样品前处理技术往往被忽视,除固相萃取(SPE )以外,标准分析方法中常用的样品前处理技术如过滤、沉淀和溶剂萃取等已使用数十年而基本上没有多少改进。在近一二十年里,高通量的自动化的样品前处理技术,尤其是在线样品前处理技术,正越来越引起大家的关注。在线前处理技术的一个重要发展趋势是膜分离技术的应用。 膜的定义和分类一般说来,“膜是两相间的选择性屏障”[ 1 ]。当某种驱动力施加于膜时,物质即可从一相(给体, donor )传输至另一相(受体,acce ptor ),这种传输即被称作通量。当某种物质的通量大于其它物质时即可达到分离的目的。膜和膜分离过程有不同的分类方法[ 2 ,3 ],按结构不同可将膜分为多孔膜和非孔膜。多孔膜是基于体积排斥(size2 exclusion )原理进行分离的,即足够小的分子能透过膜而大分子则无法透过膜。非孔膜则是一类由液体或聚合物薄膜组成的,被分离的分子必须能溶解于膜中才能透过该膜。为此,化合物在溶液本体相和膜相间的分配系数是一个重要参数,对物质在膜中的传输起着十分重要的作用。非孔膜可被认为是一种选择性膜,只有那些既容易从给体相萃取至膜相,又容易从膜相反萃取至受体相的化合物才容易传输通过膜。 膜分离装置目前,在样品前处理中应用较多的膜分离装置主要有小体积的直线型、大体积的螺旋线型和微量的中空纤维膜型 3种。图 1为直线型和螺旋型膜分离装置,两者均是将一微孔膜夹在两片惰性材料(如聚四氟乙烯, PTFE )之间,与膜接触部分刻有沟槽,分别称之为给体槽(donor )和受体槽(acceptor ),两槽在固定时能够互相吻合,膜分离即在两槽之间进行。由于聚四氟乙烯块易变形,可加铝合金块支撑。目前应用的萃取槽体积在 10~ 1000 mL之间。 2 分析化学中常用膜分离技术在分析化学中,用于样品处理的膜分离过程主要有渗析、电渗析、过滤及膜萃取等[ 4~ 7 ]。 渗析渗析是溶质在浓度梯度的作用下,从给体穿过膜进入受体相的过程。在膜渗析中,单位时间内透过膜的溶质分子数(通量)与膜的面积和厚度、溶质的浓度梯度和扩散系数等因素有关。而扩散系数又由? 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图 1 直线型(A )和螺旋线型(B )膜分离装置示意图 Fig. 1 Schematic diagram of