中空纤维膜液相微萃取装置的进展

评述与进展多孔中空纤维液相微萃取技术的研究进展罗明标*刘维 李伯平 杨枝(东华理工学院化学生物与材料科学学院,抚州344000)摘 要 基于多孔中空纤维的液相微萃取集采样、萃取和浓缩于一体,具有成本低,易与多种分析仪器联用等特点,该技术不仅可得到较高的富集倍数和回收率,而且具有突出的样品净化功能,有机溶剂用量非常少,是一种环境友好的样品前处理新技术,国内尚未广泛应用。

本文综述了多孔中空纤维液相微萃取的主要装置、萃取模式、影响因素及其应用,引用文献54篇。

关键词 液相微萃取,多孔中空纤维,样品前处理,评述2006 12 26收稿;2007 03 23接受本文系国家自然科学基金资助项目(No .20505003)*E m ai:l m bluo @126.co m1 引 言传统的样品前处理技术不仅操作繁琐耗时,而且需要使用大量对人体和环境有毒、有害的有机溶剂,难以实现自动化等缺点,应用受到很大限制。

因此,发展省时高效、有机溶剂用量少的样品前处理新技术,已成为分析化学研究的热点领域之一[1,2]。

1990年A rthur 等[3]提出固相微萃取(SP ME );1996年Jeanno t 等[4]提出悬滴液相微萃取(SDLP ME ),它是微型化的液液萃取[5,6]。

但是它们都存在许多缺点[7,8],例如SP ME 成本高、存在交叉污染、不能直接与高效液相色谱(HPLC )联用;SD LP ME 的悬滴容易脱落或发生损失,重现性差。

为此,1999年Pedersen B jergaard 等[9]首次提出了以多孔中空纤维为载体的液相微萃取技术(ho llo w fi b erbased li q u i d phase m icroextracti o n ,H F LP ME ),即以多孔的中空纤维为微萃取溶剂(接收相)的载体,集采样、萃取和浓缩于一体。

该技术装置简单(一般只需一支微量进样针、小段多孔中空纤维和样品瓶),具有成本低,易与气相色谱(GC )、高效液相色谱(H PLC)、毛细管电泳(CE )联用等优点;同时微萃取是通过有机溶剂在纤维壁孔中形成的液膜进行传质,在多孔的中空纤维腔中进行萃取,并不与样品溶液直接接触,从而避免了悬滴微萃取(SD LP ME )溶剂容易损失的缺点;而且由于大分子、颗粒杂质等不能通过纤维壁孔,因此还具有SP ME 、SDME 不具备的突出的样品净化功能,扩大了分析底物范围,可用于复杂基质样品的直接分析。

苦参碱 和槐果碱 是 弱碱性 生物 碱可 以采用 上述
液于 ４ Ｌ样品瓶中， ｍ 加尿样使 总体积为 ４ Ｌ 将装 。 ｍ 有萃取溶液 的纤维按 图 １ 装到萃取装置上 ，两边分
别安装微量注射器 ，以防止在萃取过程中溶剂的挥 发 。在室温 、 磁力搅拌 ６０ ｐ ０ ｍ下萃取 ６ ｉ， ｒ ０ ｎ萃取 ｍ 完成后 ， 将纤维一端的注射器去掉 ， 用另一端注射器
２４ 中空 纤维液 相微 萃取 方 法 ．
薄膜进入水溶性受体溶液 ，这种模式仅限于能离子 化 的酸、 碱性样品。对于碱性分析物 ， 样品水溶液的 ｐ Ｈ值要在碱性范 围使分析物呈非离子化状态 ， 以降 低分析物在样品溶液 中的溶解度 ， 而受体溶液的 ｐ Ｈ 值要在酸性范围使分析物再度离子化，以增大分析 物在受体溶液中的溶解度 ；对于酸性分析物则正相 反。 萃取后的受体溶液可直接用于反相 Ｈ Ｌ 分析。 ＰＣ
收 稿 日期 ：０ １ ０ － １ ２ １ － ６ ０
第２ ５卷第 ６期
王嘉 宁等 ： 中空纤维液相微萃取测定 尿样 中的苦参碱和槐果碱
５ ｌ
品生物 制 品检定 所 （ 北京 ） 。
（ ） 白尿样取 自 ４空 身体健康的志愿者（ ４ 在＿ ℃保
存） 。
２３ 标准 溶 液的 制备 ．
（） １乙腈 为色 谱纯 ｆ 市科 密 欧化学 试 剂开 发 天津
（ ＰＣ 、 Ｈ Ｌ ）毛细管电泳（ Ｅ 联用等优点 。微萃取在 Ｃ） Ｏ ｌ 多孔的中空纤维中进行 ， 大分子 、 杂质等不能进入纤
中心）实验用水为二次蒸馏水 ， Ｏ ５ ， 经 ． ｍ滤膜过 ４
滤；
维孔 ，从而具有 Ｓ Ｍ Ｐ Ｅ不具备的突出的样品净化功 能， 可用于复杂基质样品的直接测定。此外 ， 纤维是

LPME(Liquid phase microextration)：药物分析的常用方法是Lc、Gc、Lc／MS、GC／MS，但是在用这些仪器分析之前，通常需对样品进行前处理。

对样品的前处理方法比较常见的是LLE(Liquid．Liquid Extraction)和SPE(Solid Phase Extraction)，以及sPhq!(Solid Phase Mieroextraetion)。

LLE和SPE是比较传统的方法，它们的缺点伴随着应用越来越显现出来，已经与倡导高效、环保、节约的“绿色化学”的现如今格格不入。

LLE的缺点包括：操作繁琐、费时费力、浪费很多的有机溶剂，对环境和人的危害较大‘矧；而SPE虽然需要较少的有机溶剂，但是只能用在无挥发性和半挥发性的化合物砌。

所以科研工作者一直在寻找着更加简单和高效的方法。

SPME技术是上世纪九十年代开发出来的方法，它的特点是方便、简单、快速、无需有机溶剂，但是其同样存在问题，首先是它的造价比较贵，每个萃取头需上千元，且寿命有限；第二，它的萃取头很小，很纤细，稍不小心就会弄断；第三，它常用在顶空微萃取中，来萃取有一定挥发性的检测物，不能直接地插入基质成分复杂的样品如尿、血浆、污水和土壤中，这就造成了其使用的范围的局限性‘Ⅷ。

近来国际上开发了另一种新的方法LPME，即液相微萃取，它是将微量的有机萃取液插入样品或悬于样品之上，在溶剂用量上，可以看作是LLE的微型化，且萃取和浓缩一步完成，方便、简单、快速、污染少、便宜、且能达到与SPIdE相同的萃取效果陋“。

但是裸露的有机溶剂液滴很不稳定，主要的问题是易从微量进样器的针尖处脱落。

对有机悬滴加以保护便成了亟待解决的问题，而中空纤维膜的应用刚好解决了这个问题。

中空纤维膜的现状与研究进展中空纤维膜的现状与研究进展顾蓓蓓,胡啸林(南通大学纺织服装学院,江苏南通 226007)摘要:综述了中空纤维膜的现状和研究进展,包括中空纤维膜的发展历史、中空纤维膜的制备方法、中空纤维膜的工业应用等几个方面,提出了中空纤维膜应用存在的问题,对这个方面所存在的问题和今后发展方向进行了展望,并提出建议。

关键词:中空纤维膜;制备;膜材料;应用Status -quo and R esearch Develop m ent of H oll o w Fiber M e m braneGU B ei -bei ,H U X iao -lin(C ollege o fTex tile and C lothing ,N antong U niversity ,Ji a ngsu Nantong 226007,Ch i n a)Abst ract :The status-quo and research developm ent of hollo w fi b er m e mbrane w ere su mm arized ,i n clud i n g the h i s to r y ,the preparati o n m ethod ,the i n dustria l app lication o f ho ll o w fi b erm e m brane and so on .The proble m s o f ho llo w fi b er m e m brane w ere outli n ed .Based on the pr oble m s ,t h e perspecti v e o f hollo w fi b er m e m brane industr y w as presented,and suggestions w ere pr oposed .K ey w ords :ho llo w fi b er m e mbrane ;preparation ;m e m brane m ateria;l application作者简介:顾蓓蓓(1985-),女,南通大学,在读硕士研究生,主要研究方向:中空纤维膜的应用研究。

酸性 ， 因此可 通过 一定 的 阴 阳离子 的组 合设 计 构 筑
由平 衡条 件 下 待 测 物 质 在 两相 中 的 平 衡 浓 度 所 决
定 的 一般 约 为 １ｍ） 中 空 纤 维膜 的 一 ｃ 的 端插 在 微量进 样 器针 头 上 ， 封膜 的另 外 一 端 。在 密
物
进行萃取之前把 中空纤维膜浸入到作为接收相萃 取剂 的有机 溶液 中 ， 使有 机 溶 液 被 固定 在 中空纤 维 膜 的微 孔 之 中。在 Ｈ Ｆ—Ｌ ＭＥ中 ， Ｐ 待测 物 能 通过 被 固定在 中空 纤 维 膜 微 孔 中不 溶 于 水 的有 机 接 收 相 溶剂 ， 入 到 中 空 纤 维 膜 内 部 的注 射 器 中¨ 进 。在
溶 液
题 ， 机接 收相 溶液 的变换 更 是 提高 了方 法 的选 择 有
性¨ ， Ｍ 但 Ｄ—Ｌ Ｍ Ｐ Ｅ也存在一些 问题 。１９ ９９年 Ｐｄ￣ ｎ—Ｂｅｇａｄ等 提 出 了 Ｌ ＭＥ技 术 的另一 种 ｅｅ ｅ ｊｒａｒ Ｐ 形式， 是 中空 纤 维 膜 一液 相 微 萃 取 法 （ Ｆ～ 就 Ｈ Ｌ ＭＥ） ， 主要 装 置 如 图 １ 示 。ＨＦ～Ｌ ＭＥ就 Ｐ ｊ其 所 Ｐ
１０— ０ ￣ ， 好 的 化 学 稳 定 性 及 较 宽 的 电 化 学 ０ ２ ０Ｃ） 较
稳定 电 位 窗 口， 大 了 同种 离 子 溶 液 的适 用 范 围 ； 扩 （ ） 过 阴 阳离子 的设计 可 调 节其 对 无机 物 、 、 ３通 水 有 机物 及 聚合物 的 溶解 性 ， 且 其 酸度 甚 至 可调 到 超 并
维普资讯
２０ ０ ６年 ８月
安 阳工学 院学报
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ Ａｎ ａ ｇ ｎ ｔｕｅ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒａ ｏ ｙ ｎ Ｉ ｓ ｔｔ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｉ

中空纤维膜水处理技术探讨概要：以中空纤维膜技术为核心的水处理工艺具有操作简易、能耗低、低压运行，装置占地面积小、出水水质好等优势，能够实现水资源的高效循环利用，具有较高的环境效益和经济效益。

随着我国工业化进程的加速和水资源的日益短缺，污水和废水的资源化利用已成为可持续发展的重要手段。

膜处理技术在水处理领域的应用必将越来越广泛。

中空纤维膜在我国的发展始于20世纪70年代，1974年大连、上海、天津等地陆续展开中空纤维膜的研究，研究者于20世纪70年代末成功地研制出以芳香聚酰胺酰肼为原料的反渗透中空纤维膜及小型膜组件[ 1 ]。

随后，中空纤维膜的研究得到较大发展，逐渐步入工业化阶段。

1 中空纤维膜技术的概念及其特点中空纤维膜是超滤膜的一种，它是超滤膜技术中最成熟、先进的技术之一。

中空纤维膜的外径是0.5～2.0mm，内径是0.3～1.4mm，管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量表达，截留的分子量可达几千至几十万，可100%截留细菌、病毒、胶体、热源及微小的悬浮物等。

原水在中空纤维膜的外侧或内腔加压流动，构成外压式和内压式。

经中空纤维膜处理过的水质清澈甘甜，可直接饮用。

中空纤维膜的特点是：1）耐压性好，中空纤维膜的耐压性能主要取决于内外径之比，与管壁的厚度无关。

2）中空纤维膜无需支撑体，使用过程简单，无需加热，节约能源。

3）膜组件可做成任意大小和形状。

4）单位体积的有效膜面积大，填充密度高、通透量大。

5）适用范围广，适用于多种大分子有机物、无机物的分离。

2 中空纤维膜在水处理中的应用进展自20世纪70年代以来，膜生物反应器（MBR）先后在北美、欧洲得到广泛应用，90年代末期在我国开始应用。

它是将膜分离技术中的膜组件与生物处理工程中的生物反应器相结合组成的新型生物处理装置。

目前，膜生物反应器普遍采用的就是中空纤维膜。

2.1 在水质净化中的应用中空纤维膜技术通常作为预处理环节广泛应用于自来水、超纯水及纯净水的制备、饮用水的深度净化、矿泉水的净化和海水淡化。

膜萃取过程的原理特点及应用祁建超（河北工业大学化学工程研究所·天津）摘要本文以双膜理论为基本出发点,建立了包括膜阻在内的膜萃取的传质数学模型，再此模型的基础上研究了膜萃取的传质特性，并给出了膜萃取的实验研究方法，阐述了膜萃取的应用领域及前景，并归纳了膜萃取过程存在的问题。

关键词膜萃取数学模型双模理论AbstractIn this paper, two-film theory as the basic starting point，set up a membrane extraction and mass transfer mathematical model including Membrane resistance, on the basis of this model study the mass transfer characteristics and give the experimental methods for study of membrane extraction,elaborate the application of membrane extraction areas and prospects, Summed up the problems in the membrane extraction process.Keyword membrane extraction mathematical model two-film theory1. 引言萃取是分离和提纯物质的一种常用方法，传统的萃取方法由于费时，费力，效率低等缺点，近年来已不能满足发展的需要，因而先后出现了超临界流体萃取，微波萃取，加压溶剂萃取等新技术。

膜萃取技术以其独特的优势显示出了良好的发展前景和巨大的应用潜力[25]。

膜萃取，又称固定膜界面萃取，是基于非孔膜技术发展起来的一种样品前处理方法，是膜过程和液液萃取过程相结合的新的分离技术，其萃取过程与常规萃取过程中的传质、反萃取过程十分相似[1, 2]。

中空纤维膜液相微萃取
张楠
第一部分：中空纤维膜液相微萃取发展
PedersenBjergaard 和
Rasmussen 等
提出了基于多孔性中空纤维膜的液相微萃取 Hollow fiber liquid phase microextraction,HF-LPME
中空纤维膜的两末端分别连接两支微 量进样器, 方便向纤维膜内腔中注入 接收相以及萃取结束后导出接收相。
Lambropoulou 等
提出改进的HF-LPME装置
如果纤维膜内腔和孔壁容纳同一种萃取剂 , 则 为两相HF-LPME ；
若纤维膜内腔和孔壁分别容纳水相接受相和 有机中间相 , 即为液-液-液三相萃取体系 （ LLLME ）
工作原理：
? 在两相 H F-LPME中, 分析物依其在水相和有机相的分配系数而被萃取并富 集在有机相中, 该模式适合于疏水性化合物的萃取 。此外, 在两相微萃取体 系中, 所抽回的有机溶剂可直接引入 Gc 等检测仪器中。
Lee等
对上述动态 LLLME进行了进一步的改 进
Lee等提出了接受相自动运动的动态 LLLME/Automated movement of the acceptor phase(AMAP),既采用一端封 口 的中空纤维膜 , 并使接受相在中空纤维膜内腔和进样器针管 之间来回移动。
操作过程：
以微量进样器吸入数微升的接受相 , 将一端封口 的中空纤维膜固定于进样器的针尖 , 并推动进样 器的针杆使接受相注入中空纤维膜内腔中 , 再将 中空纤维膜浸入有机溶剂数秒 , 使纤维膜孔充满 有机溶剂, 然后将固定在微量进样器针尖的中空 纤维膜浸没在样品溶液中 a , 开启磁力搅拌器和 微量注射泵 , 在注射泵的带动下 , 接受相 (AP) 被 抽回微量进样器针管内的同时 , 部分残留的接受 相在中空纤维的内壁形成一层薄膜 (AF) , 停留 数秒, 此时目标分析物迅速从膜孔内的有机相进 入 AF (b) ; 然后将AP推出进入中空纤维膜内腔 , 停留数秒, 分析物快速从 FA 进入AP中(c) 。AP 反复多次被吸入或推出微量进样器 , 纤维膜的内 表面形成的 FA不断更新,不断进行萃取 /反萃取 。

分离方法探讨：萃取分离法的原理，特点、应用及进展摘要近年关于萃取技术研究进展很快，各种萃取方法层出不穷但各有其优缺点，现通过对几种比较流行的萃取方法进行总结归纳，并对未来萃取分离技术进展的特点做些分析。

随着科技水平发展以及对于各种科研需要关于萃取技术这方面的研究不断更新，新的方法不断研究出来，本文简单归纳介绍了以下几种常用方法：1.固相萃取技术2.亚临界水萃取技术3.液相微萃取技术。

另外补充说明近年来我国稀土工业发展中萃取技术的应用情况和未来的发展趋势。

关键词：萃取分离；分离过程；发展趋势引言分离过程是将混合物分成组成互不相同的两种或几种产品的操作[1]。

在化工生产中，分离操作一方面为化学反应提供符合质量要求的原料，清除对反应或催化剂有害的杂质，减少副反应和提高收率；另一方面对反应产物进行分离提纯，得到合格的产品，并且使未反应的物料循环利用，对生成的三废进行末端治理。

对于大型的石油工业和以化学反应为中心的石油化工生产过程，分离装置的费用占总投资的50％～90 oA。

因此，分离操作在提高石油化工生产过程的经济效益和产品质量中起着举足轻重的作用。

此外，分离操作也广泛应用于医药、材料、冶金、食品、生化、原子能和环境治理等领域。

传统的提取物质中有效成分的方法复杂，而且产品的纯度不高易含有有毒有害物质在其中。

萃取分离法是一种新型的分离技术，是将样品中的目标化合物选择性的转移到另一相中或选择性的保留在原来的相中，从而使目标化合物与原来的复杂基体相互分离方法。

通过萃取分离这个重要单元操作步骤，可以达到产品提纯率高，纯度好，能耗低等优点。

这种方法不仅在化工医药领域得到广泛应用，而且在食品，烟草，香料，稀土行业得到极大认可。

随着科技的更新和进步，萃取分离技术也在不断的改进优化，新型的萃取分离技术不断出现并完善，这项技术在未来具有广阔的发展前景。

文献研究综述1.1萃取原理萃取是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作，利用相似相溶原理，萃取有两种方式：1.1.1 液-液萃取液-液萃取，用选定的溶剂分离液体混合物中某种组分，溶剂必须与被萃取的混合物液体不相溶，具有选择性的溶解能力，而且必须有好的热稳定性和化学稳定性，并有小的毒性和腐蚀性。

杨秀敏，王 志，王 春，韩丹丹等，色谱，2007,25(3), 362.
展望
基于中空纤维的液相微萃取技术作为一种新 型的样品前处理技术，不仅具有成本低、装置简 单、突出的样品净化功能、不存在交叉污染问题 等优点，而且还可在多种模式下操作。
与固相微萃取相比，HF-LPME的最大优势在 于只要采用不同萃取模式即可适用于不同性质的 分析物，测定的灵敏度和重现性与SPME相当， HF-LPME不仅容易与GC联用，与HPLC、CE联用 也更具优势，所以HF-LPME有望发展成为一种应 用广泛的样品前处理技术，是值得广泛关注的一 个新兴基础研究领域。
中空纤维液相微萃取的装臵：
Dent
Mü ller则将纤维的一端连接 于GC自动进样系统的漏斗状不 锈钢导入器上，纤维的另一端 连接在导入器上的一个凹槽内， 与空气相通，这样就消除了受 体溶液中形成气泡的可能，萃 取完成后整个装臵转移至GC-MS 的自动进样系统直接进样分析
Müller S, Moder M, Schrader S, J Chromatogr A, 2003, 985: 99
前言
Syringe
常用的中空纤维是聚丙烯纤维，其
内径通常为600-1200μm，壁厚为
200μm，使用长度多为1.5-10cm，
可容纳4-110μL萃取溶剂，纤维孔
Sample solution 隙尺寸一般为0.2μm。 Hollow fiber Acceptor solution Magnetic stirrer

中空纤维液相微萃取的装臵：
Zhu等则直接将中空纤维插接于进样注 射器的针头上进行液相微萃取，即先 将受体溶液吸入进样注射器，然后插 入中空纤维，再将受体溶液推入纤维 孔腔，然后再将纤维浸入样品溶液中 进行萃取，萃取完成后将溶液吸入注 射器，弃去纤维，将受体溶液直接引 入色谱系统分离分析。

综述熔融纺丝制备中空纤维膜研究进展胡晓宇,肖长发*(天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室,天津300160)摘要:中空纤维膜作为一种重要的分离膜材料,其制备方法一直以来是膜技术研究领域的热点。

相对于溶液法纺丝制膜方法而言,熔融纺丝法具有使用溶剂量少、环境友好、所得中空纤维膜力学性能较优等特点,已成为目前中空纤维膜制备的重要技术之一。

本文根据工艺将熔融纺丝制膜方法区分为熔融纺丝2拉伸法和热致相分离法,分别就这两种方法中空纤维膜的制备技术及致孔机理进行介绍,并对二者的研究历史及现状进行了论述,最后,还指出了熔融纺丝制备中空纤维膜研究领域有待解决的问题。

关键词:熔融纺丝;熔融纺丝2拉伸法;热致相分离法;中空纤维膜;进展中空纤维膜是分离膜领域的一个重要分支,与平板膜等其它形式的分离膜相比较,具有无需支撑体、组件填充密度高、设备结构简单等特点[1],已被广泛应用于气体及液体混合物的分离。

典型的中空纤维膜制备方法有溶液纺丝法(如溶液相转化法)[2]和熔融纺丝法。

溶液法制备中空纤维膜需使用大量溶剂(约占成膜体系的80%左右),所得纤维膜的力学性能较差,还需要对溶剂体系进行回收、分离及循环使用,很容易造成环境污染并恶化劳动条件,所以发展受到限制。

熔融纺丝制膜方法可有效改善上述溶液法纺丝制膜的不足,已经引起学者们的广泛关注。

常用的熔融纺丝制膜方法主要包括熔融纺丝2拉伸法[3,4]及热致相分离法[5]。

1熔融纺丝2拉伸法111工艺过程及致孔机理所谓熔融纺丝2拉伸法(Melt2spinning P cold2stretching,M SCS)是指将聚合物在高应力下熔融挤出,在后拉伸过程中,使聚合物材料垂直于挤出方向平行排列的片晶结构被拉开形成微孔,然后通过热定型工艺使孔结构得以固定。

M SCS法制备中空纤维膜孔结构的形成与硬弹性材料的聚集态结构变化有关[6,7]。

通常M SCS法制备中空纤维膜的工艺流程如图1所示。

液相微萃取技术研究进展分析化学中的样品前处理非常重要。

传统的样品前处理方法通常存在步骤繁琐费时、萃取效率低、难实现自动化或联用、液态样品易乳化等诸多缺点。

近年来，随着绿色化学和环境化学的兴起和发展，大量有毒有机溶剂的使用引起了人们的广泛关注，高效、快速的无溶剂或少溶剂的样品制备与前处理方法的研究已成为现代分析化学研究的前沿课题之一[1]。

文章就对液相微萃取技术进行了相关研究，供大家参考。

标签：液相微萃取技术；研究；分析1 引言作为一个理想的样品制备与处理方法应具备以下条件：（1）选择性好；（2）操作简便；（3）成本低廉；（4）不用或少用对环境及人体有影响的溶剂；（5）应用范围广，适用于各种分析测试方法，甚至联机操作。

液相微萃取（LPME）是近年来发展起来的一种新型的样品前处理技术。

与传统的样品前处理技术相比，LPME具有如下优点：（1）该技术集采样、萃取和浓缩于一体，操作简单方便，快捷、低廉；（2）萃取效率高，富集效果好，有时富集效果甚至可达1000倍以上；（3）它消耗有机溶剂量非常少（几至几十μL），是一项环境友好的样品前处理新技术，且所需样品溶液的量较少（1～10mL左右），因此特别适合于环境样品中痕量、超痕量污染物和生物样品等复杂基质中低浓度药物的测定；（4）便于实现仪器联用化，现在已经实现了它和高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）和毛细管电泳（CE）等的在线联用。

该技术克服了传统样品前处理技术的诸多不足，适应了绿色化学发展的要求，因此得到了迅速的发展，它与HPLC、GC、HPLC-MS 等联用技术在化学、药学、生物、临床医学和环境分析等领域有极为广泛的应用前景。

2 液相微萃取的原理液相微萃取的思想源于液-液萃取。

从与仪器的兼容性来看，目前LPME主要有两种萃取模式：两相LPME和三相LPME。

两相LPME是一个基于分析物在样品及小体积的有机溶剂两相之间平衡分配的过程[2]。

中空纤维膜在废气治理中的应用摘要：本文主要介绍中空纤维膜在废弃治理中的应用。

具体介绍了中空纤维膜分离气体理论研究，酸性气体SO2，H2S，CO2及VOC s气体二甲苯膜处理的相关进展，最后对中空纤维膜的发展前景方向作出展望。

关键字：中空纤维膜酸性气体膜分离技术膜分离技术是自本世纪60年代中期发展起来的高新技术。

在现代工业技术和人们日常生活中，膜与膜分离技术扮演着相当重要的角色，它已成为许多国家，特别是发达国家最受瞩目的优先发展的高新技术产业之一。

据有关文献估计：2010年全球膜市场将达到22亿美元，主要包括反渗透膜、超滤膜和微滤膜。

而该预测还仅仅指膜组件，并不包括相应构筑物和管道的费用。

膜分离技术是以高分子材料学为基础，以天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、浓缩、提纯及净化的方法。

膜和膜分离技术主要可分为：微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、透析膜、电渗析（离子交换）膜、渗透汽化膜和气体分离膜。

不同的膜过程具有不同的机理，适用于不同的对象和要求。

膜分离技术的最大特点是：常温操作、无相态变化、高效节能、无二次污染、工艺设备简单、操作方便、容易实现自动化控制。

膜分离技术广泛应用于水质处理、化工、医药、食品、饮料等行业，几乎已渗入到国民经济各个领域。

膜分离过程已成为解决当代能源、资源和环境污染问题的重要高新技术和可持续发展技术的基础，今后它可能对工业、农业、环境工程在某种程度上带来革命性的推动作用。

对于膜分离技术的研究，大体上可分为三个方面：（1）膜材料的研究，即是利用高分子材料学为基础，在多种可制膜的高分子材料中，选择出一种优良的膜材料。

它必须具有良好的成膜稳定性、抗氧化性、抗水解性、耐热性、耐污染性、机械强度、耐酸碱性及性能价格比。

（2）膜工艺的研究，即是利用制膜设备，通过对制膜过程中制膜液组分的种类和配比的控制及压力、温度、速度等参数的控制，确定出一个最佳的制膜工艺，而制出最优良性能的膜。

一、实验目的1. 了解中空纤维的结构、性能和制备方法；2. 掌握中空纤维膜分离技术的原理和应用；3. 通过实验验证中空纤维膜分离技术在纳米颗粒纯化中的效果。

二、实验原理中空纤维是一种具有细长管状空腔的纤维，其内外表面具有不同的化学性质，可用于微滤、超滤、透析等膜分离技术。

中空纤维膜分离技术是基于膜分离原理，通过膜的选择性透过性实现物质分离的一种方法。

在本实验中，利用中空纤维膜分离技术对纳米颗粒进行纯化。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 聚砜中空纤维膜（孔径100 kD）- 聚合物纳米颗粒溶液（8%，1200 mL）- 缓冲液- 离心管、移液器、烧杯等2. 实验仪器：- 中空纤维膜组件- 离心机- 酶标仪- 电子天平- 温度计四、实验步骤1. 准备实验材料：将聚砜中空纤维膜浸泡于水中，去除膜表面的杂质；将聚合物纳米颗粒溶液与缓冲液混合均匀。

2. 安装中空纤维膜组件：将中空纤维膜组件按照要求安装好，确保连接处密封良好。

3. 液体过滤：将聚合物纳米颗粒溶液加入中空纤维膜组件的进料端，调节进料流速，观察中空纤维膜分离效果。

4. 检测纯化效果：利用酶标仪检测过滤后的溶液中纳米颗粒的含量，与原溶液进行对比，评估中空纤维膜分离技术在纳米颗粒纯化中的效果。

5. 数据记录与分析：记录实验过程中各项参数，如进料流速、过滤时间、纳米颗粒含量等，对实验数据进行统计分析。

五、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验发现，中空纤维膜分离技术在纳米颗粒纯化中具有较好的效果。

在进料流速为0.5 mL/min的情况下，过滤后的溶液中纳米颗粒含量明显降低，达到了纯化的目的。

2. 数据分析：根据实验数据，计算纳米颗粒的纯化效率，并与传统纯化方法进行比较。

结果表明，中空纤维膜分离技术在纳米颗粒纯化中具有较高的纯化效率，且操作简单、成本低。

六、实验结论1. 中空纤维膜分离技术在纳米颗粒纯化中具有较好的效果，可作为一种高效、便捷的纯化方法。

● HF-LPME已应用为于环境及生物样品中硝基酚 及 氯酚 类、拟除虫菊酯类、药物等物质的萃取。 ● HF-LPME集萃取、富集、进样于一体，具有富 集 倍数高、样品净化能力强、消耗有机溶剂少、快 速、灵敏等优点。
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优点:
与静态 LLLM E 相比, 动态 LLLME/AMAP 提高了分析物的富集 倍数;动态LLLME中接受相与有机相没有相对运动 , 而动态LLLM E/AMAP界面接触面积增大, 接触相有较大的活动空间, 分析物的 萃取效率得到了显著提高 。
第二部分：中空纤维膜液相微萃取的应用
中空纤维膜液相微萃取系统萃取富集水中痕 量双酚A
• 与静态HF-LPME相比, 动态HF-LPME可改善传质, 对 目标分析物有更好的富集效果 。随后, 同一课题组将 动态微萃取引入到 LLLM E 和 H s-LPM E 中,提出了 动态 LLLME以及动态顶空中空纤维膜液相微萃取 (Dnymaci HS-FH-PLME)
工作原理：
在动态 LLLME中, 先以微量进样器吸入数微 升的接受相 , 再依次吸入有机溶剂和水至针管 内; 然后将中空纤维膜固定在针尖上, 并浸入 有机溶剂中数秒, 使中空纤维的膜孔充满有机 溶剂; 随后排出针管内的水, 除去膜内多余的 有机溶剂, 再将针内的有机溶剂完全注入中空 纤维膜内腔, 而受体溶液仍在针管内(a) ; 随后 将固定在进样器针尖的中空纤维膜浸没在样 品溶液中, 开启磁力搅拌器和微量注射泵, 在 注射泵的带动下, 样品溶液先被吸入中空纤维 膜的内腔, 停留数秒 (b) ; 之后再将其推出, 有 机溶剂重新填充中空纤维膜内腔, 再停留数秒 (c) ; 重复上述过程进行萃取 。在此过程中, 接 受相一直保留在针管内, 中间相的有机溶剂在 针管和中空纤维膜 内腔之间往返运动。与静 态 LLLME相比, 有机相的可更替性提高了方 法的萃取效率 。

悬滴液相微萃取 （Single drop microextraction，SDME）
基于中空纤维的液相微萃取 （Hollow fiber based liquid-phase microextraction, HF-LPME）
前言
Syringe 常用的中空纤维是聚丙烯纤维，其
内径通常为600-1200μm，壁厚为 200μm，使用长度多为1.5-10cm， 可容纳4-110μL萃取溶剂，纤维孔 Sample solut隙ion尺寸一般为0.2μm。
中空纤维液相微萃取
主要内容
前言 中空纤维液相微萃取的装置 中空纤维的液相微萃取的模式 中空纤维的液相微萃取的应用 展望
前言
近年来，发展了多种微萃取技术，例如固相微萃取、 液相微萃取、膜萃取等。
液相微萃取是20世纪90年代兴起的一种新型的样
直接
品前处理技术。现浸在入液式 相微萃取技顶术空式主要有两种形式。
Hollow fiber Acceptor solution Magnetic stirrer
基于中空纤维的液相微萃取优点：
环境友好
稳定
适用底物 范围广
优点
萃取效率高
避免交叉污染
具有突出的样品 净化功能
中空纤维液相微萃取的模式：
2、液-液-液三相微萃取
纤维腔中的受体溶液也可与纤维孔中的有机溶 剂不同，从而形成液-液-液三相萃取体系。分析物 从样品水溶液中被萃取，经过纤维孔中的有机溶剂 薄膜进入水溶性受体溶液，这种模式仅限于能离子 化的酸、碱性样品。
展望
基于中空纤维的液相微萃取技术作为一种新型的样品前处 理技术，不仅具有成本低、装置简单、突出的样品净化功能、 不存在交叉污染问题等优点，而且还可在多种模式下操作。

1993年Wang利用中空纤维制作出了膜萃取器装置。
1994年Lindegard SLE与液相色谱实现了在线全自动联用。 1998年Y. Shen等人提出了微空膜液液萃取模型。
2003年基于中空纤维膜萃取方法实现了与液相色谱在线联用。
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1 基本原理
膜萃取，又称固定膜界面萃取，是基于非孔膜技术发 展起来的一种样品前处理方法，是膜技术和液液萃取过程 相结合的新的分离技术，是膜分离过程中的重要组成部分。
3.2 两相流量的影响
两相流量对总传质系 数的影响主要取决于分离 体系的传质过程中水相边 界层阻力或有机相边界层 阻力在总传质阻力中所占 的比例。从图中可以看出， 对于有机相边界层阻力为 主的一些体系，在实验操 作范围内，当有机相流量 维持不变时，总传质系数 Kw基本上不随水相流量 的改变而发生变化。
2 膜萃取过程的研究方法和数学模型
2.1 实验研究方法 膜萃取的实验工 作一般在槽式膜萃 取器和中空纤维膜 萃取器中进行。中 空纤维膜萃取器的 实验又分为连续逆 流膜萃取和逆流膜 萃取循环实验。下 图分别给出了这些 实验流程的示意图。
1.搅拌器
2.微孔平板膜
3.有机相
4.水相
1.中空纤维膜器 2.计量泵 3.水相料罐 5. 萃残相 4. 萃取剂料罐 6. 萃取相
3.2 两相流量的影响
而从图4-15可以看出， 当水相流量不变时，总传质 系数Kw值则随有机相流量的 增大而呈上升趋势。这是由 于在这些体系中有机相边界 层阻力为主的缘故。
3.2 两相流量的影响
相反，从图4-16、和图4-17、可以看出，对于水相边界层 阻力为主的一些体系，水相流量的变化将会带来总传质系数的 变化，而有机相流量的变化却不会产生明显的影响。对于水相 边界层阻力、膜阻及有机相边界层阻力在总传质阻力中所占比 例相当的体系，两相流量的变化都会对总传质系数值产生影响。