李青

摘要：隨著21世紀(jì)我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，化學(xué)領(lǐng)域的研究也得到了巨大的發(fā)展，特別是在化學(xué)檢測(cè)樣品前的處理技術(shù)得到了空前發(fā)展。本文對(duì)我國目前的化學(xué)檢測(cè)樣品前處理技術(shù)及未來可能的發(fā)展進(jìn)行了探究，以期給相關(guān)工作者一些建議，從而推動(dòng)我國化學(xué)進(jìn)展的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：化學(xué)檢測(cè) 樣品前處理 研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：TS207 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5336（2014）06-0051-02

科學(xué)研究、產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量安全控制、環(huán)境保護(hù)、職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)等領(lǐng)域都離不開化學(xué)檢測(cè)。化學(xué)檢測(cè)基礎(chǔ)研究主要包括樣品前處理、分離介質(zhì)、儀器裝置、聯(lián)用技術(shù)、數(shù)據(jù)解析研究等。樣品前處理在化學(xué)檢測(cè)工作中是一個(gè)至關(guān)重要的步驟。例如某些難以消解的化學(xué)樣品有時(shí)會(huì)阻礙化學(xué)試驗(yàn)的進(jìn)一步進(jìn)行。當(dāng)前我國的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)在迅猛發(fā)展，分析儀器也越來越先進(jìn)，尤其是在化學(xué)領(lǐng)域，精密分析儀器運(yùn)用了各種高科技先進(jìn)技術(shù)，加上現(xiàn)代化電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)軍分析化學(xué)領(lǐng)域，使得分析化學(xué)得到了極大地發(fā)展，相應(yīng)的也促進(jìn)了檢測(cè)樣品前處理技術(shù)的發(fā)展。近年來，樣品前處理技術(shù)快速發(fā)展，固相萃取、液相萃取、微波消解、超臨界萃取、膜分離、薄層掃描等新技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

1 檢測(cè)樣品前處理在分析化學(xué)過程中的地位與分類

1.1 檢測(cè)樣品前處理在分析化學(xué)過程中的地位

化學(xué)檢測(cè)過程主要分為：樣品采集、樣品處理、儀器檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果描述等。據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，樣品分析中30%的誤差來源和61%的時(shí)間消耗來自樣品前處理?！彼詷悠非疤幚碓诨瘜W(xué)檢測(cè)分析中尤為重要。分析樣品的成功與否直接取決于樣品前處理工作是否到位。因此，樣品前處理方法與相應(yīng)化學(xué)技術(shù)的研究必須得到分析化學(xué)家的高度重視。[1]

1.2 檢測(cè)樣品前處理技術(shù)分類

檢測(cè)樣品前處理技術(shù)根據(jù)檢測(cè)樣品的形態(tài)來分可分為固體、液體、氣體樣品的前處理技術(shù)。氣體樣品前處理技術(shù)包括固體吸附法和全量空氣法等。液體樣品前處理技術(shù)包括液—液萃取、吹掃捕集、液膜萃取和固相萃取等。固體樣品前處理技術(shù)包括微波輔助萃取、超臨界流體萃取、索氏萃取和加速溶劑萃取等技術(shù)。[2]

2 樣品前處理技術(shù)的發(fā)展

目前在化學(xué)檢測(cè)樣品前處理技術(shù)中，傳統(tǒng)方法，如索氏萃取、高溫濕法消解等仍然廣泛使用。隨著新材料、新試劑、新方法的發(fā)現(xiàn)，樣品前處理技術(shù)也快速發(fā)展?！痹诨瘜W(xué)制樣方面，一些例如超聲粉碎機(jī)、高速粉碎機(jī)等更先進(jìn)的高效的粉碎設(shè)備的發(fā)明與應(yīng)用，這極大的提升了制取化學(xué)樣品的效率。同樣在檢測(cè)樣品分解及提取方面，各種分解方法例如干法、濕法層出不窮，各種堿分解、酸分解、熔融鹽分解、熱分解之間形成了一個(gè)完善的分解體系。其中運(yùn)用的設(shè)備主要有自控震蕩器、自動(dòng)控制高溫爐和超聲波提取器等。

3 檢測(cè)樣品分離富集方法

無機(jī)沉淀、有機(jī)沉淀和共沉淀共同構(gòu)成了沉淀法。蒸餾揮發(fā)法主要就是掃集共蒸餾技術(shù)和冷原子吸收法的應(yīng)用，一般運(yùn)用的是前者，在個(gè)別特例中冷原子吸收法才會(huì)得到運(yùn)用。樣品分離富集方法還包括溶液萃取分離法，一方面，對(duì)于無機(jī)分析，痕量元素的萃取分離主要運(yùn)用于離子締合物萃取體系和酸性磷類萃取體系；另一方面對(duì)于有機(jī)分析，有機(jī)溶劑的液液萃取是一種非常有效的萃取方法。一、離子交換法：同樣也是一種檢測(cè)樣品分離富集方法，由于離子交換劑的出現(xiàn)致使離子交換法運(yùn)用到了分析化學(xué)領(lǐng)域。二、吸附法：黃原棉等吸附劑在無機(jī)方面運(yùn)用廣泛，硅膠、高分子聚合物和活性炭在有機(jī)領(lǐng)域廣泛使用。三、色譜法：色譜法包括離心色譜法、高壓液相色譜法、萃取色譜法和柱色譜法等。[3]

4 樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展

4.1 微量化

由于科技的快速發(fā)展，化學(xué)終端儀器也得到了極大的改進(jìn)，這樣需要檢測(cè)的樣品隨之也減少了許多，逐漸向微量化方向進(jìn)展。微量化技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域廣泛發(fā)展，因?yàn)獒t(yī)學(xué)檢測(cè)過程中獲取的樣品量很少，分析的項(xiàng)目很多。

4.2 新方法和新技術(shù)

科技的進(jìn)步同樣促進(jìn)了新方法和新技術(shù)的誕生，傳統(tǒng)的方法得到了極大的改善，其中部分方法則是直接引進(jìn)了新原理和新技術(shù)。下面列舉出近年來化學(xué)領(lǐng)域比較盛行的檢測(cè)樣品前處理技術(shù)。

（1）固體微萃??；固體微萃取的原理就是將有機(jī)物溶在具有在外套管的注射器內(nèi)芯棒上，在使用時(shí)推出芯棒，然后浸入粗制樣品溶液中，等到芯棒上吸滿待測(cè)溶液，把針芯棒插入液相色譜儀或者是氣相色譜儀的進(jìn)樣口中，然后待測(cè)成分就會(huì)在進(jìn)樣口中被解析進(jìn)入色譜分析。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于能節(jié)約時(shí)間，節(jié)約樣品用量，操作也相對(duì)簡單。固相萃取法的后續(xù)儀器是利用氣相色譜和高效液體色譜等實(shí)現(xiàn)的，這樣多種樣品可以被快速分析。并且，各種萃取參數(shù)的適當(dāng)控制可以對(duì)痕量被測(cè)組分進(jìn)行高精確度，高水平的測(cè)定。

（2）凝膠自動(dòng)凈化裝置；凝膠自動(dòng)凈化裝置凝膠滲透色譜屬于液相色譜，其分離原理是根據(jù)溶液中溶質(zhì)分子體積的不同進(jìn)而來進(jìn)行分離的。凝膠自動(dòng)凈化的原理就是利用凝膠滲透色譜原理進(jìn)而對(duì)樣品進(jìn)行進(jìn)化。近年來在生物、化學(xué)、環(huán)境、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛。

（3）微波消解法；微波消解法的原理是根據(jù)在微波磁場(chǎng)中，被消解樣品中的極性分子飛速轉(zhuǎn)動(dòng)并且產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而高溫高壓的條件下樣品將被消解，化學(xué)物質(zhì)也可以被激化，氧化劑的氧化能力將大大提高，這樣樣品表層擾動(dòng)將破裂，并且不斷產(chǎn)生與試劑接觸的接觸面，促進(jìn)了樣品的分解。微波消解法具有高效省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，在原子光譜分析的前處理中具有廣泛的應(yīng)用前景。

（4）吹掃捕集法；吹掃捕集法的原理是根據(jù)待測(cè)物揮發(fā)性的不同，抽取樣品氣體進(jìn)行色譜分析，待樣品中的待測(cè)物被全部載氣吹出后，然后利用吸附捕集或冷凍捕集的方法把被測(cè)物收集起來。吹掃捕法的優(yōu)點(diǎn)在于快速準(zhǔn)確、靈敏度高、富集效率高。此外，吹掃捕集法是一種比較環(huán)保的萃取方法。

（5）固相萃取技術(shù)；固相萃取技術(shù)作為一種樣品前處理技術(shù)，在上個(gè)世紀(jì)固體萃取技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，其原理是利用吸附劑進(jìn)而吸附目標(biāo)化合物，分離樣品的基體與干擾化合物，然后用洗脫液洗脫，進(jìn)而分離、富集目標(biāo)化合物。固相萃取的優(yōu)點(diǎn)在于回收率高、富集率高、操作簡單、節(jié)約費(fèi)用、有機(jī)溶劑消耗量低且便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。目前，大多數(shù)情況下，固相萃取在制備液體樣品方面已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的液液萃取法。

（6）超臨界液體萃?。涣鹘珞w于臨界溫度及壓力的一種狀態(tài)稱之為流界體，超臨界流體萃取的分離原理則是根據(jù)臨界流體的溶解能力與密度有關(guān)，換言之，就是利用不同溫度及不同壓力對(duì)超臨界流體溶解能力的影響進(jìn)行萃取。與傳統(tǒng)索氏提取相比，超臨界萃取具有節(jié)約時(shí)間、回收率高、污染少等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了有機(jī)溶劑對(duì)實(shí)驗(yàn)者及環(huán)境的破壞，并且可以減少化學(xué)試劑的使用量。由于超臨界流體萃取的種種優(yōu)點(diǎn)，目前在我國各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

（7）膜分離技術(shù)；膜分離技術(shù)的原理是利用選擇性透過膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)通過某些推動(dòng)力，例如濃度差、壓力差等，使樣品中可以分離的組分透過選擇性透過膜，進(jìn)而低分子溶質(zhì)就可以通過選擇性透過膜，大分子則被保留，這樣溶液中不同分子量的物質(zhì)就得到了分離，分離提純的目的就得以實(shí)現(xiàn)。由于選擇性透過膜分離是在壓力作用下進(jìn)行的，分離過程快捷，因此該方法具有設(shè)備體積小、操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化、操作裝置簡單等眾多優(yōu)點(diǎn)。此外，膜分離技術(shù)代替了傳統(tǒng)的離心、沉降、蒸發(fā)等分離方法，從而極大的提高了分離效率。

（8）液相萃取法；液相萃取法的原理是根據(jù)待測(cè)物在兩種不同的溶劑中溶解度與分配比的不同從而進(jìn)行萃取的方法。液相萃取法結(jié)合了萃取、凈化、濃縮、預(yù)分離等步驟，它的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約有機(jī)溶劑、操作簡單快速、靈敏度高等眾多優(yōu)點(diǎn)。因此，在飲料、食品、藥物等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，具有廣泛地應(yīng)用前景[4]。

（9）熱解吸；熱解吸的原理是將樣品或者附有待測(cè)物的吸附管放在熱解吸裝置中，待裝置溫度升高時(shí)，具有揮發(fā)性、半揮發(fā)性的成分就慢慢從被解吸物中分離出來。該技術(shù)是以惰性氣體作為載體將待測(cè)物帶入氣質(zhì)聯(lián)用儀中進(jìn)行分析的一種分析技術(shù)。熱解吸技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于環(huán)境污染小、靈敏度高等。并且將其與質(zhì)譜法結(jié)合時(shí)，很多復(fù)雜樣品的分析測(cè)定可以成功進(jìn)行，這更加大了該技術(shù)的應(yīng)用范圍[5]。

5 結(jié)語

綜上所述，化學(xué)檢測(cè)樣品前處理技術(shù)是化學(xué)檢測(cè)工作極為重要的一步，化學(xué)檢測(cè)樣品前處理技術(shù)的目的在于消除機(jī)體的干擾，進(jìn)一步提高檢測(cè)工作的準(zhǔn)確性和可靠性。并且，我國化學(xué)檢測(cè)樣品前處理技術(shù)正在向加快處理速度、高度自動(dòng)化、低勞動(dòng)強(qiáng)度與成本、低污染、低試劑消耗的方向發(fā)展。我國化學(xué)檢測(cè)樣品前處理技術(shù)正面臨著一個(gè)巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)，因此相關(guān)研究人員要堅(jiān)持不懈，齊心協(xié)力共同為我國化學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域做出一定的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭建國，周明輝，李政軍 等.化學(xué)檢測(cè)樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊，2011，6：1.

[2]劉健.化學(xué)檢測(cè)樣品前處理技術(shù)分析[J].科技與企業(yè)，2013，（12）：330-330.

[3]張?zhí)m，劉薇，童萍等.食品檢測(cè)中新型樣品前處理技術(shù)的研究與應(yīng)用[C].//第十一屆全國青年分析測(cè)試學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集.2010：7-8.

[4]陳樹兵，單正軍，胡秋輝等.食品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的樣品前處理技術(shù)[J].食品科學(xué)，2004，25（12）：152-155.

[5]楊彩玲.樣品前處理技術(shù)在色譜分析中的應(yīng)用[D].蘭州大學(xué)，2008.