分析化学中的溶剂萃取技术
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萃取也称液—液萃取。
指溶于水相的溶质与有机溶剂接触后,经过物理或化学作用,部分或几乎全部转移到有机相的过程。
它是一种分离技术,主要用于物质的分离和提纯。
这种分离方法具有装置简单、操作容易的特点,既能用来分离、提纯大量的物质,更适合于微量或痕量物质的分离、富集,是分析化学经常使用的分离技术,也广泛用于原子能、冶金、电子、环境保护、生物化学和医药等领域。
萃取萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。
通过萃取,能从固体或液体混合物中提取出所需要的化合物。
这里介绍常用的液-液萃取。
基本原理:利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。
经过反复多次萃取,将绝大部分的化合物提取出来。
分配定律是萃取方法理论的主要依据,物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。
同时,在两种互不相溶的溶剂中,加入某种可溶性的物质时,它能分别溶解于两种溶剂中,实验证明,在一定温度下,该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时,此化合物在两液层中之比是一个定值。
不论所加物质的量是多少,都是如此。
用公式表示。
C A /CB=KCA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的摩尔浓度。
K是一个常数,称为“分配系数”。
有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。
用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。
在萃取时,若在水溶液中加入一定量的电解质(如氯化钠),利用“盐析效应”以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度,常可提高萃取效果。
要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来,通常萃取一次是不够的,必须重复萃取数次。
利用分配定律的关系,可以算出经过萃取后化合物的剩余量。
设:V为原溶液的体积w为萃取前化合物的总量w1为萃取一次后化合物的剩余量w2为萃取二次后化合物的剩余量w3为萃取n次后化合物的剩余量S为萃取溶液的体积经一次萃取,原溶液中该化合物的浓度为w1/V;而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1)/S;两者之比等于K,即:w1/V=K w1=w0KV(w0-w1)/S KV+S 同理,经二次萃取后,则有w2/V=K 即(w1-w2)/Sw2=w1KV=w0KV KV+S KV+S因此,经n次提取后:w n=w0(KV) KV+S当用一定量溶剂时,希望在水中的剩余量越少越好。
分析化学中常用分离富集方法在分析化学中,常用的分离富集方法有溶剂萃取、吸附、离子交换、凝胶渗透层析、电动毛细管层析等。
这些方法根据分析样品的性质以及分离纯化的目的选择合适的方法。
下面将对这些方法进行详细介绍。
溶剂萃取是一种常用的分离富集方法,它基于溶液中不同物质的相溶性差异。
一般来说,溶液中的物质可以根据其分配系数(即溶于有机溶剂相对于水溶液中浓度比值)在两个不同的相中分散。
通过调整溶液的pH、温度或添加其他化学试剂,可以改变物质在两个相中的分配系数,从而实现分离富集功能。
溶剂萃取适用于分离大分子有机化合物、脂肪酸、金属离子等。
吸附是一种以吸附剂与待分离物质之间的吸附作用为基础的分离方法。
吸附剂可以是固体(如硅胶、活性炭、分子筛)或液体(如活性炭糊剂、萃取液)。
吸附分离原理包括亲和性吸附、离子交换吸附等。
亲和性吸附是通过亲和剂和待测物之间的特异性相互作用实现分离,如抗体-抗原、酶-底物、核酸-亲和基团的结合。
离子交换吸附是利用固定在吸附剂上的离子官能团与溶液中的离子发生相互作用实现分离,如阳离子交换剂、阴离子交换剂。
离子交换是利用带电荷的树脂与待分离物质之间的吸附-解吸作用,实现分离富集的方法。
树脂具有氧阴离子或聚合物等功能基团,它们可以与离子相互作用形成络合物,通过控制pH、离子浓度等参数的变化,实现离子交换和分离。
离子交换常用于水样中稀释度高的金属离子分离、无机阴阳离子的分离等。
凝胶渗透层析:是一种以凝胶为固定相进行分析的方法。
凝胶是由网状三维网络结构构成的,分子可以在凝胶孔隙中进行渗透和扩散。
样品进入凝胶后,分子的速率取决于其分子尺寸,较大的分子会被凝胶阻滞在孔隙中,而较小的分子则能够通过孔隙。
通过调节凝胶孔隙的大小和形状,可以实现对分子大小的选择性分离。
电动毛细管层析(CE)是近年来发展起来的一种高效分离富集方法。
它利用毛细管内的电细胞电动力学作用,使待分离物质在电场作用下,根据体积、电荷、形状等特性进行分离。
化学知识点萃取技巧总结一、引言萃取是化学分离和分析中常用的技术手段之一,它通过溶剂对物质的不同亲和性,将需要分离的物质从混合物中萃取出来。
在化学实验室和工业生产中,萃取技术广泛应用于有机合成、分析化学、药物制备等领域。
本文将着重介绍化学知识点中的萃取技巧,包括常见的萃取方法、萃取过程中的关键参数以及萃取技术的应用。
二、常见的萃取方法1. 单级萃取单级萃取是将混合物与一个溶剂接触,通过溶解度差异将需要分离的物质从混合物中分离出来。
单级萃取适用于一些简单的物质分离,如非极性物质和极性物质的分离。
2. 多级萃取多级萃取是在单级萃取的基础上,通过多次萃取提高分离效果。
多级萃取可以通过多次使用新的溶剂,或者重复使用同一种溶剂来实现。
在实际应用中,多级萃取常常能够提高分离效果,特别是对于混合物中含有多种成分的情况。
3. 反萃反萃是将萃取得到的溶液进行再次处理,通过调整萃取溶液的pH值或加入特定的反萃剂将目标成分从溶液中回提出。
反萃常用于分离金属离子或药物中的杂质。
4. 萃取柱萃取柱是一种在实验室中常用的萃取方法,通常用于从大量样品中分离目标物质。
通过将样品溶液以一定流速通过填有固定相的柱子,目标物质通过和固定相的亲和性,从而实现快速的分离和提取。
5. 萃取中最优化方法为了实现更好的分离效果,萃取中常采用各种最适条件,包括温度、pH值、溶剂比例等参数的优化。
通过实验方法和仪器设备,可以辅助确定最优化的分离条件,从而达到更好的萃取效果。
三、萃取过程中的关键参数1. 溶剂的选择溶剂的选择对于萃取的效果至关重要。
它不仅影响到目标成分的溶解度,还会影响到反萃效果和溶液的pH值。
通常来说,选择合适的溶剂是保证萃取效果的关键。
2. pH值的调节在一些特定情况下,通过调节溶液的pH值可以改变目标物质的亲和性,从而有利于提高萃取效果。
比如金属离子的萃取和反萃中,pH值的调节常常是关键的操作步骤。
3. 混合物的物理性质混合物的物理性质,比如密度、相对溶解度等,对萃取过程中的分离效果也有影响。
萃取是在两个液相间进行。
大部分萃取采用一个是水相。
另一个是有机相。
但有机相易使蛋白质等生物活性物质变性。
最近,发现有一些高分子水溶液(如分子量从几千到几万的聚乙二醇硫酸盐水溶液)可以分为两个水相,蛋白质在两个水相中的溶解度有很大的差别。
故可以利用双水相萃取过程分离蛋白质等溶于水的生物产品。
例如用聚乙二醇(PEG Mr为6000)/磷酸钾系统从大肠杆菌匀浆中提取β-半乳糖苷酶。
这是一个很有前途的新的分离方法,特别适用于生物工程得出的产品的分离。
萃取技术是一种分离技术,主要用于物质的分离和提纯,这里将介绍几种常用的萃取技术,有溶剂萃取、双水相萃取、凝胶萃取三种,本文将分别从它们的原理、过程及应用三方面介绍,这些技术广泛应用于分析化学、原子能、冶金、电子、环境保护、生物化学和医药等领域。
关键字溶剂萃取双水相萃取凝胶萃取原理过程应用摘要--------------------------------------------------- 1 目录--------------------------------------------------- 2一、溶剂萃取------------------------------------------ 31 原理-------------------------------------------- 32 过程-------------------------------------------- 53 应用-------------------------------------------- 5二、双水相萃取---------------------------------------- 61 原理-------------------------------------------- 62 过程-------------------------------------------- 73 应用-------------------------------------------- 8三、凝胶萃取------------------------------------------ 81 原理-------------------------------------------- 82 过程-------------------------------------------- 103 应用-------------------------------------------- 11 参考文献----------------------------------------------- 11第一章溶剂萃取利用在两个互不相溶的液相中各种组分(包括目的产物)溶解度的不同,从而达到分离的目的。
高一化学课本萃取知识点化学是一门研究物质组成、性质、结构及其变化规律的科学。
在高一化学的学习过程中,萃取是一个重要的知识点。
本文将从萃取的概念、方法以及应用等方面进行介绍。
一、概念萃取是指利用两个不相溶的溶剂对混合物进行分离的过程。
在这个过程中,混合物中的主要成分会被选择性地溶解到一个溶剂中,从而实现分离的目的。
二、方法1. 液液萃取液液萃取是利用溶解度差异实现分离的一种方法。
常见的液液萃取方法有振荡漏斗法、槽式液液萃取法和逐次萃取法等。
在振荡漏斗法中,我们需要将混合物与溶剂一起加入到振荡漏斗中,通过震荡使两相充分接触,从而实现分离。
2. 溶剂萃取溶剂萃取是指利用溶解度差异将混合物中所需分离的成分溶解到一个溶剂中,从而达到分离的目的。
常见的溶剂萃取方法有有机溶剂萃取和水相萃取等。
有机溶剂萃取常用于有机合成中,而水相萃取则常用于环境监测等领域。
三、应用1. 分离纯品萃取常用于分离纯品。
通过选择合适的溶剂和分离方法,可以将混合物中所需的目标物质从其他混杂物中分离出来。
这在化工生产和药物制备中尤为常见。
2. 去除有害物质在环境保护和食品安全领域,萃取也是一种常用的方法。
通过萃取可以去除水中的重金属离子、有机污染物等有害物质,净化水源,保障人民的生活安全。
3. 提取天然产物萃取也常用于提取天然产物。
例如,从植物中提取药用成分,或从海水中提取有用的矿物质等。
这不仅可以满足人们对天然产物的需求,还可以为药物研发和化工生产提供原料。
4. 回收利用在化工生产的过程中,萃取还可以用于废物的回收利用。
通过选择合适的溶剂和条件,可以将废物中的有用物质提取出来,实现资源的再利用,减少对环境的污染。
综上所述,萃取作为化学领域中的一项重要技术,具有广泛的应用前景。
通过学习化学课本中有关萃取的知识点,我们可以了解到不同的萃取方法及其应用,为将来的学习和实践提供了基础。
希望同学们在学习化学的过程中,能够深入理解萃取知识,将其运用到实际问题中,不断提高解决问题的能力。
§3-6 胺类萃取剂一、胺类萃取剂和萃取机理Smith 和Page 首先报道了长碳链脂肪胺能萃取酸的性质,并首先发现其萃取行为与阴离子交换树脂极为相似,因此有液体阴离子交换剂之称。
胺类萃取剂具有达到萃取平衡所需时间短,又具备阴离子交换分离选择性等优点。
与磷类萃取剂相比。
它的萃取容量高,耗损少,选择性较好。
因此在分析化学和放射化学中,他们常用于分离、提纯、富集各种金属离子。
但胺类萃取剂的缺点是,他们的胺盐在有机相中易于聚合,形成三相和乳化,使相分离困难。
此外,他们萃取金属离子的机理比较复杂,以致对其规律性不易掌握。
胺类萃取剂是指氨分子中三个氢原子部分或全部被烷基所取代,分别得到伯胺、仲胺、叔胺和季铵盐,其结构如下:N HH R N H R'R N R R''R'N R R''R'R'''A -伯胺仲胺叔胺季胺盐此处R 、R'、R''和R'''代表不同的或相同的烷基,A -代表无机酸根,如Cl -、NO 3-、SO 42-等。
按烷基的化学结构又可区分为直链胺、支链胺和芳香胺。
低碳链胺易溶于水,不适宜用作萃取剂,随着烷基取代物的增加和碳链的增长,他们在水中的溶解度减小。
通常作为萃取剂的是含有8-12个碳原子的高分子量的胺,他们难溶于水,易溶于有机溶剂。
伯、仲、叔胺的分子中都具有孤对电子的氮原子,能和无机酸的H +离子形成稳定的配位键而生成相应的胺盐。
这些胺盐和季胺盐中的阴离子与水溶液中的金属络阴离子发生交换,使被萃取物进入有机相,因此这种萃取机理主要是通过阴离子交换反应,下面以叔胺为例,进一步讨论胺类萃取剂对金属离子的萃取机理。
1.对酸的萃取萃取酸是胺类萃取剂的基本特性,其反应式为:R 3N 有+H ++A -R 3NH +. A -有R 3NH +.A -是一种极性离子对,在有机相中具有高的离子缔合常数。
14.1 液液萃取衍生气相色谱法液液萃取衍生气相色谱法是一种常用的化学分析方法,在各个领域中得到广泛的应用。
本文将对该方法的原理、步骤和在实际应用中的一些典型案例进行详细的介绍,并探讨其优势和局限性。
液液萃取衍生气相色谱法是一种分析化学方法,通过溶液中的化学反应将待分析物转化为易于在气相色谱中分离和检测的化合物。
其基本原理是通过反应使待分析物与一种易于挥发的试剂反应生成一个具有挥发性的衍生物,然后再通过气相色谱进行分离和定量分析。
液液萃取衍生气相色谱法的步骤可以分为以下几个部分:样品制备、衍生化反应、萃取和气相色谱分析。
首先,需要将待分析物从样品中提取出来,并进行适当的制备处理,包括样品的预处理、稀释和加入内标物等。
然后,将衍生试剂添加到待分析物中,通过化学反应将其衍生化为易于挥发的化合物。
接下来,进行液液萃取过程,将反应产物从样品中提取出来,通常使用有机溶剂进行萃取。
最后,将萃取物注入气相色谱仪中进行分离和检测。
液液萃取衍生气相色谱法在实际应用中有着广泛的应用,特别是在环境、农药残留和食品安全等领域。
例如,在环境领域,可以用该方法来检测土壤中的有机污染物,如苯并(a)芘等多环芳烃。
在农药残留领域,该方法可以用于检测农产品中的农药残留量,如有机磷农药等。
在食品安全领域,可以用于检测食品中的添加剂和污染物,如防腐剂等。
液液萃取衍生气相色谱法有着许多优点。
首先,该方法可以通过衍生化反应提高待分析物的挥发性和稳定性,从而提高其在气相色谱中的分离和检测效果。
其次,该方法可以通过适当的衍生试剂选择和反应条件优化,提高方法的选择性和灵敏度。
此外,该方法还可以通过调整萃取溶剂和萃取条件,实现对不同种类的化合物的有效提取和富集。
尽管液液萃取衍生气相色谱法具有广泛的应用前景和许多优点,但也存在一些局限性。
首先,该方法中的衍生化反应对反应条件和试剂的选择比较敏感,需要进行一定的反应条件和试剂选择优化。
其次,该方法中的萃取过程对萃取溶剂和萃取条件的选择也比较敏感,需要进行一定的萃取条件优化。
加速溶剂萃取-气相色谱法测定土壤中的有机磷农药摘要采用加速溶剂萃取-气相色谱法测定土壤中有机磷农药。
土壤样品与无水硫酸钠混合后,再加适量中性氧化铝和活性碳,用丙酮-二氯甲烷在加速溶剂萃取仪上于10. 3 MPa、60℃条件下提取10 min,用FPD 检测器进行分析。
土壤中7种有机磷农药的回收率为85. 5% ~102. 7%,测定结果的相对标准偏差为5. 7% ~13. 0% (n=6),检出限为0. 03~0. 07μg/kg。
该法具有良好的分离效果、较宽的线性关系和较高的灵敏度。
关键词加速溶剂提取有机磷农药气相色谱土壤有机磷农药(OPPs)具有广谱、高效、品种多和残毒期短等许多特点。
自20世纪60年代以来,OPPs在世界范围内广泛使用,对大气、土壤和水体等造成污染[1]。
因此,必须定期检测它的残留量。
OPPs残留分析一般采用色谱分离检测技术,其样品预处理常采用机械振荡萃取(MSE)和超声提取(SE)[2],这些方法操作繁琐,耗费溶剂多,危害实验人员健康。
加速溶剂萃取法(ASE)是近几年发展起来的提取固体物质中有机物及其残留的方法,具有溶剂用量少、提取时间短和样品提取自动化的优点[3, 4],已被美国EPA收录为处理固体样品的标准方法之一[5]。
笔者研究了对土壤中有机磷等农药的提取、净化条件和气相色谱测定方法,并与传统的提取技术进行了比较。
1实验部分1. 1主要仪器与试剂气相色谱仪:Aglent6890N型,配FPD检测器,美国Aglent公司;加速溶剂提取仪:ASE-300型,配34 mL和66mL萃取池,美国Dionex公司;丙酮、甲醇、二氯甲烷:农残级;丙酮-二氯甲烷混合溶剂:体积比为1∶1;无水硫酸钠:分析纯, 400℃加热4 h;土壤样品:采自苏州常熟市的农田,在室温下晾干,再粉碎过筛后备用;有机磷农药标准样品: 100mg/L,根据需要用丙酮稀释成所需浓度,国家环保总局标准样品研究所。
分散固相萃取的原理分散固相萃取(Dispersive Solid Phase Extraction, DSPE)是一种用于样品前处理的技术,常用于分析化学中的样品提取和富集。
其原理是通过将样品中的目标分析物转移到固相材料中进行富集,然后通过溶剂洗脱的方法将富集的目标物质与固相材料分离。
分散固相萃取的步骤如下:1. 样品制备:将待分析的样品加工成适合分散固相萃取的形式,一般是将固态样品粉碎或液体样品经过适当的前处理。
2. 分散:将样品溶解在一个适当的溶剂中,然后加入适量的固相材料。
固相材料多为典型的吸附剂,如C18硅胶、取代聚苯乙烯等。
样品与固相材料通过短暂而强烈地搅拌混合,使目标分析物与固相材料充分接触。
3. 富集:目标分析物与固相材料之间发生吸附作用,目标分析物在固相材料表面富集。
通过搅拌的作用,富集效果更好。
4. 分离:固相材料与样品分离,可以通过离心、过滤或其他物理处理实现。
分离后的固相材料经过溶剂洗脱,目标分析物被洗脱剂溶解出来,形成一个富集溶液。
5. 浓缩:为了提高目标物质的浓度,富集溶液需要进一步浓缩。
这通常通过蒸发、气流吹扫、减压浓缩等方法实现。
6. 溶剂交换:对浓缩后的富集溶液进行溶剂交换,常用的方法是淋洗,用少量的新溶剂洗脱固相材料中的杂质和其他干扰物质。
7. 最后,获得纯化的目标分析物以供分析。
分散固相萃取的原理主要基于固相材料的吸附性能和样品与固相材料之间的相互作用。
在样品中,目标分析物与其他干扰物质共存,通过将固相材料加入样品中,固相材料的吸附剂可以特异性地吸附目标分析物。
通过搅拌和混合,目标分析物与固相材料之间的接触面积增大,从而增加吸附的效率和富集。
分散固相萃取有以下优点:1. 简化了样品前处理的步骤,减少了操作时间和手动操作的工作量。
2. 富集效果好,可以提高目标物质的浓度,增加分析灵敏度。
3. 对多种样品类型都适用,包括固态、半固态和液态样品。
4. 可以与不同的分析仪器和分析方法配合使用,如气相色谱、液相色谱、质谱等。
正相萃取和反向萃取-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:正相萃取和反向萃取是化学分离和提取技术中常用的方法。
它们通过差异化的分配系数来实现目标物质的富集和纯化。
正相萃取是指在正相条件下,目标物质在萃取剂中的溶解度更高,从而被有效地提取出来。
反向萃取则是指在反相条件下,目标物质在萃取剂中的溶解度更高,从而被有效地提取出来。
在正相萃取中,常用的萃取剂包括极性相溶剂,例如水、甲醇等。
这些溶剂与目标物质之间具有亲和力,因此目标物质更容易从混合溶液中富集到溶剂中。
正相萃取广泛应用于化学、制药、食品科学等领域,用于萃取和纯化天然产物、有机分子、药物等物质。
相反地,在反向萃取中,常用的萃取剂包括非极性相溶剂,例如有机溶剂。
这些溶剂与目标物质之间具有较强的亲和力,因此目标物质更容易从混合溶液中富集到溶剂中。
反向萃取技术在环境科学、废物处理、分析化学等领域中得到广泛应用,用于萃取和纯化有机物、金属离子、污染物等物质。
正相萃取和反向萃取作为两种互补的分离方法,其选择与应用取决于目标物质的特性和分离需求。
正相萃取适用于亲水性较强的物质,而反向萃取适用于亲油性较强的物质。
在实际应用中,正相萃取和反向萃取经常结合使用,能够提高分离效果和纯度。
正相萃取和反向萃取技术的发展对于化学分离和提取领域具有重要意义。
它们不仅在实验室中被广泛应用,也在工业生产中得到了广泛推广。
随着科学技术的不断进步,正相萃取和反向萃取技术将继续发展,并为我们的生活和产业带来更多的福利。
1.2文章结构文章结构:本文主要分为四个部分,分别是引言、正相萃取、反向萃取和结论。
引言部分对正相萃取和反向萃取进行了概述,阐述了文章的目的。
正相萃取是一种分离和富集样品中亲水性化合物的技术,而反向萃取则是富集疏水性化合物的方法。
正相萃取部分将详细介绍该技术的原理和应用。
正相萃取是基于样品溶解性差异的原理,通过常用的极性固定相进行分离和富集目标化合物。
该技术广泛应用于食品、药品、环境等领域的样品前处理过程,可以有效提高分析灵敏度和准确性。
萃取剂及安全选择萃取时溶剂的选择是萃取操作的关键,它直接影响到萃取操作能否进行,对萃取产品的产量、质量和过程的经济性也有重要的影响。
萃取剂的性质决定了萃取过程的危险性大小和特点。
因此,当准备采用萃取操作时,首要的问题就是萃取溶剂的选择。
一个溶剂要能用于萃取操作,首要的条件是它与料液混合后,要能分成两个液相。
但要选择一个安全、经济有效的溶剂,还必须从以下几个方面作分析、比较。
(1)萃取剂的选择性萃取时所采用的萃取剂,必须对原溶液中欲萃取出来的溶质有显著的溶解能力,而对其他组分(稀释剂)应不溶或少溶,即萃取剂应有较好的选择性。
(2)萃取剂的物理性质萃取剂的某些物理性质也对萃取操作产生一定的影响。
密度萃取剂必须在操作条件下能使萃取相与萃余相之间保持一定的密度差,以利于两液相在萃取器中能以较快的相对速度逆流后分层,从而可以提高萃取设备的生产能力。
萃取剂大多为易产生静电的有机溶剂,在相混和流动过程中要消除静电的积累。
界面张力萃取物系的界面张力较大时,细小的液滴比较容易聚结,有利于两相的分离,但界面张力过大,液体不易分散,难以使两相混合良好,需要较多的外加能量。
界面张力小,液体易分散,但易产生乳化现象使两相难分离,因此应从界面张力对两液相?昆合与分层的影响综合考虑,选择适当的界面张力,一般说不宜选用张力过小的萃取剂。
常用体系界面张力数值可在文献中找到。
黏度萃取剂的黏度低,有利于两相的混合与分层,也有利于流动与传质,因而黏度小对萃取有利。
有的萃取剂黏度大,往往需加入其他溶剂来调节其黏度。
(3)萃取剂的化学性质萃取剂需有良好的化学稳定性,不易分解、聚合,并应有足够的热稳定性和抗氧化稳定性,对设备的腐蚀性要小。
萃取剂的化学性质决定了萃取过程中可能会出现的事故类型。
(4)萃取剂回收的难易通常萃取相和萃余相中的萃取剂需回收后重复使用,以减少溶剂的消耗量。
回收费用取决于回收萃取剂的难易程度。
有的溶剂虽然具有以上很多良好的性能,但往往由于回收困难而不被采用。
化学萃取原理
化学萃取是一种从混合物中分离物质的方法。
它基于不同物质在特定溶剂中的溶解性差异。
化学萃取的原理是利用不同物质在不同溶剂中的溶解度不同,从而实现物质的分离纯化。
在化学萃取中,通常使用有机溶剂作为萃取剂。
有机溶剂一般具有较低的沸点和较好的溶解性能,能够与待分离的物质发生相互作用。
萃取过程中,混合物与溶剂充分接触,待分离的物质会在溶剂中溶解,而其他成分则可能会留在原液中。
化学萃取中,选择合适的溶剂至关重要。
溶剂的选择应考虑所需分离物质在其中的溶解度,以及其他成分对溶剂的溶解度的影响。
一个常见的策略是使用两种互不相溶的溶剂进行萃取,从而实现更好的分离效果。
萃取过程中,还可以通过调节温度、压力和pH值等条件,来
进一步优化分离效果。
此外,一些辅助剂和萃取剂也可以被添加到溶剂中,以增加分离效率和选择性。
化学萃取在许多领域都有广泛应用。
它可以用于提取天然产物、纯化药物、分离化学反应产物等。
此外,化学萃取还可以用于废水处理、资源回收和环境保护等方面。
分析化学中的溶剂萃取技术摘要:综述了近年来溶剂萃取在分析化学中应用的发展趋势。
对溶剂萃取所发展的超临界流体萃取、固相萃取、固相微萃取及膜萃取方面作了重点叙述。
引用文献35篇。
关键词:溶剂萃取;分析化学;超临界流体萃取;固相萃取;固相微萃取;膜萃取溶剂萃取是一种在20世纪得到迅速发展的分离技术。
它利用溶质在两种互不相溶或部分互溶的液相之间分配不同的性质来实现液体混合物的分离或提纯。
由于它可以根据分离对象和要求选择适当的萃取剂和流程,所以具有选择性高,分离效果好和适应性强等特点。
溶剂萃取具有悠久的历史。
早在远古时期,人们就利用萃取方法来提取金属和中草药。
进入2O世纪后,开发了以螯合配位基分类的有机化合物,由这些有机化合物与金属离子所形成的憎水性络合物可被萃取到有机溶剂中。
而且发现大多数萃取液在可见光部分具有吸收,从而使萃取分光光度法作为高灵敏度分析法崭露头角。
由于溶剂萃取法具有选择性好、回收率高、设备简单、操作简便、快速、易于实现自动化等特点[1],且溶剂萃取通常在常温或较低温度下进行,能耗低,所以特别适用于热敏性物质的分离,而且易于实现大规模连续化生产。
首次有重要意义的工业应用是2O世纪初在石油工业中的芳烃抽提,随后又用于菜油的提取和青霉素的纯化等。
第二次世界大战期间在原子能工业中成功地应用萃取法分离铀、钚和放射性同位素,促进了溶剂萃取的研究和应用。
2O世纪6O年代以来,溶剂萃取开始用于大规模的工业生产,如石油化工中的润滑油精制、丙烷脱沥青、芳烃抽提和湿法冶金工业中的铜萃取、钴镍分离和稀土元素的分离等,它是湿法冶金、原子能化工、石油化工等领域一种不可替代的重要分离技术。
随着高科技的发展,液一液萃取在能源和资源利用、生物和医药工程、环境工程和高新材料的开发等方面面临着新的机遇和挑战。
作为一种重要的分离技术,溶剂萃取技术发展速度迅速,近年来研究较多的有超临界流体萃取、固相萃取、固相微萃取、膜萃取等。
一、超临界流体萃取超临界流体萃取(supercritical fluid extraction,SFE)是近年来分离科学中发展很快的一个领域[2,3]。
自Andrews首先发现临界现象以来,各种研究工作陆续开展起来。
近年来研究较多的体系包括二氧化碳、水、氨、甲醇、乙醇、氙、戊烷、乙烷、乙烯等,与常用的有机溶剂相比,超I临界流体特别是二氧化碳、水还是一种环境友好的溶剂。
正是这些优点,使得超临界流体具有广泛的应用潜力,然而超临界流体技术应用的迅速发展还是在最近二三十年问,超临界流体萃取分离技术已得到了广泛的工业应用[4];在材料制备方面超临界流体技术也取得了一定的进展[5];超临界流体中化学反应的研究也引起了人们的广泛关注[6-10]。
与一些传统的分离方法相比,超临界流体萃取具有许多独特的优点,如①超临界流体的萃取能力取决于流体密度,因而很容易通过调节温度和压力加以控制;②溶剂回收简单方便,节省能源。
通过等温降压或等压升温被萃取物就可与萃取剂分离;③由于超临界萃取工艺可在较低温度下操作,故特别适合于热敏组分;④可较快地达到平衡;⑤超临界流体萃取的另一特点是很容易与其它分析方法联用,如SFE-IR[11]、SFE-GC[12]、SFE-SFC[13]、SFE-GPC[14]、SFE-LC[15]、SFE—HPLC[16]、SFE-GCMS[17] 、SFE-LC-GC等,避免了样品转移的损失,减少了人为误差,提高了样品分析整体的精密度与灵敏度。
然而超临界流体萃取因需要较为庞大的仪器设备,限制了它在野外与现场的采样处理。
超临界流体萃取应用领域包括高纯天然香料,药物有效成分等的萃取等,见表1[18]。
二、固相萃取固相萃取(solid phase extraction,SPE)是相对较老的样品制备技术,从1978年美国Waters 首先将一次性固相萃取柱Sep-Pak投放市场以来,固相萃取技术得到了迅速发展。
SPE是一种吸附剂萃取,样品通过填充吸附剂的一次性萃取柱,分析物和杂质被保留在柱上,然后分别用选择性溶剂去除杂质,洗脱出分析物,从而达到分离的目的。
其保留或洗脱的机制取决于被分析物与吸附剂表面的活性基团,以及被分析物与液相之问的分子问作用力。
当被分析物比所存在的介质与固相之间的亲和力强时,被分析物被保留,然后用一种对被分析物亲和力更强的溶剂洗脱;当存在的介质较被分析物与固相之间亲和力更强时,则被分析物直接洗脱。
样品采集后立刻用固相萃取处理不但可缩小样品体积,减少运输的麻烦,更主要的是吸附在固相萃取剂上的物质往往比存放在冰箱内的样品更稳定,不易受光、热、微生物的作用而发生各种化学物理变化。
样品从吸附剂上洗脱时虽不可避免仍使用各种有机溶剂,但用量比经典方法要少得多,且近年来超临界流体从固相萃取剂上洗脱待测物质已有报道[19]。
固相萃取设备简单,但处理大量样品时,仍是一项费时、费力的工作,因此进行SPE 与其它分析技术联机自动操作的研究十分必要,文献报道也很多,如SPE-HPLC、SPE—GC、SPE- CE[20,21],在环境分析、临床与药物分析中得到了广泛的应用[22,23]。
2.1固相萃取技术的基本原理固相萃取分离模式与液相色谱相同,可看作一个简单色谱过程[6]。
固相萃取利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附,与样品基体和干扰化合物分离,然后再用洗脱液洗脱,或加热解吸附达到分离和富集目标化合物的目的。
2.2固相萃取柱的类型常用的固相萃取柱的类型有极性柱、非极性柱、阳离子交换柱、阴离子交换柱、共价型柱等。
极性柱:CN、NH、PSA、COH、Si等,非极性柱:C18、C8、C2、CH、CN、pH等,阳离子交换柱:SCX、PRS、CBA等,阴离子交换柱:SAX、PSA、NH2等,共价型柱:PBA等。
根据目标化合物性质和样品类型选择合适的固相萃取柱和淋洗剂。
2.3固相萃取柱的影响因素影响固相萃取效果的主要因素有:吸附剂类型及用量、水样体积、洗脱剂类型等。
尽量选择与目标化合物极性相似的吸附剂,正相吸附剂保留极性有机物,反相吸附剂保留非极性有机物或弱极性有机物,阴离子交换树脂则适用于离子型的有机物。
洗脱剂体积应以淋洗完全为前提,体积最小的为最佳[8]。
样液中pH值也影响吸附效率[9]。
在吸附剂和洗脱剂选定条件下,回收率随吸附剂量增大而提高;水样流速对回收率的影响不明显[10]2.4固相萃取技术与液相色谱法联用鲁杰等[8]采用固相萃取作为前处理手段,固相萃取柱是OasisHLB3cc,结合高效液相色谱法测定片剂、胶囊、维生素泡腾片等保健食品中维生素B12,最低检出浓度为0.2mg/kg,线性范围在0.334~167μg/L之间。
康莉等[9]报道了固相萃取-高效液相色谱法测定肉中盐酸克伦特罗,方法检出限1.7ng,CV值为1.37%(低浓度)和0.76%(高浓度),回收率81.0%~91.4%。
刘亚风等[17]使用WatersOasisHLB固相萃取柱对样品溶液进行净化,HPLC法检测肉制品中纳他霉素残留量,方法检出限0.05mg/kg,精密度(CV)为0.48%~2.50%,回收率86.0%~95.7%。
杨方等[18]高效液相色谱法检测动物性食品中甲苯咪唑残留,采用NH2SPE柱净化样品,小柱的填充物为键合了氨基的无定形硅胶,洗脱剂是甲醇和甲酸,洗脱效率可达95.1%,灵敏度高,方法检出限0.4ng。
林海丹等[7]对动物源性食品中四种磺胺类药物残留用高效液相色谱法测定,样品前处理采用液液分配与固相萃取技术相结合,固相萃取柱是WatersOasisHLB(二乙烯基苯-N-乙烯基吡咯烷酮共聚物),确保测定时无样品基体干扰,方法检出限0.010×10-6~0.020×10-6(w),回收率71%~83%。
杨亚玲等[20]研究了固相萃取富集和预分离,高效液相色谱法测定枸杞中的七种类胡萝卜素的方法。
固相萃取柱是WatersXterraTMRP18,洗脱剂是四氢呋喃,回收率高(95% ̄103%),检出限在25~40ng/ml之间。
林维宣等[21]研究了高效液相色谱法测定大米氨基甲酸酯农药残留量,他们用florisil和C18双柱固相萃取净化柱双柱净化样品,简化了净化操作,提高了检测灵敏度,检测低限(mg/kg)分别为:杀线威0.005、灭多威0.01、涕灭威0.005、抗芽威0.005、残杀威0.0025、苯恶威0.0025、西维因0.005、仲丁威0.01,回收率均在80%以上。
罗晓燕等[22]成功地进行了SPE-HPLC法同时测定水产品中氯霉素等四种抗生素残留的研究,经过ZORBAXSPEC18柱纯化并浓缩的样品,杂质峰较少,灵敏度也提高了10倍,回收率93%~101%。
严浩英等[23]采用Sep-PakC18柱进行样品净化浓缩,再由高效液相色谱法测定全小麦和面粉中麦草灵除草剂残留量,检出限0.05mg/kg,回收率84.5%~92.4%。
贾薇等[24]用C18微型净化富集柱将牛奶中4种四环素类药物进行萃取净化,对洗脱剂进行了优化,并用液相色谱-质谱联用法测定药物残留量,结果牛奶中四环素、土霉素及美他环素的检出限可达0.05μg/L,金霉素的检出限0.1μg/L,回收率均在90%以上。
文献[25]建立了HPLC法测定染色虾米中碱性玫瑰精的方法,通过SPE-HLB柱固相萃取净化和富集提取液中的碱性玫瑰精,达到了较高的灵敏度,最低检出限2μg/kg,平均回收率84.92%。
林海丹等[26]用碱性乙酸乙酯提取乳粉中苯骈咪唑类药物残留,WatersOasisHLB固相萃取柱净化,HPLC法测定,方法检出限0.020mg/kg,回收率71%~90%。
陈玲等[27]所建立的水中痕量丙烯酰胺的活性炭固相萃取及HPLC分析法操作简便,也满足WHO0.5μg/L的控制要求三、固相微萃取自从1990 年Pawliszyn 等提出了一种新的固相萃取技术———固相微萃取( solid phase microextraction , SPME)以来,SPME已迅速应用在各种化学分析领域。
SPME是一种基于气固吸附(吸收) 和液固吸附(吸收) 平衡的富集方法,利用分析物对活性固体表面(熔融石英纤维表面的涂层) 有一定的吸附(吸收) 亲合力而达到被分离富集的目的。
自1994 年SPME 装置商品化以来,该技术取得了较快的发展,除了主要与气相色谱(GC) 联用外,还可与高效液相色谱(HPLC) 、毛细管电泳(CE) 以及紫外分光光度(UV) 等多种分离分析技术联用。
SPME 已开始应用于分析水、土壤、空气等环境样品,以及血、尿等生物样品和食品、药物等各个方面。
3.1固相微萃取及气质联用技术的原理和优点固相微萃取及气质联用技术的原理和优点固相微萃取及气质联用技术的原理和优点固相微萃取及气质联用技术的原理和优点SPME技术是根据有机物与溶剂之间的“相似者相溶”的原则,利用石英纤维表面的色谱固定相或吸附剂对分析组分的吸附作用,将组分从试样基质中萃取出来,并逐渐富集,完成此试样前处理过程1在进样过程中,利用气相色谱进样口的高温将吸附的组分从固定相中解吸下来,由色谱仪进行分析。