仪器分析13.1-流动注射分析法课件.ppt

第十三章第十三章 流动注射分析法及流动注射分析法及微流控分析芯片微流控分析芯片13.1.1 概述概述13.1.2 FIA的基本的基本原理原理13.1.3 FIA仪器装置仪器装置 13.1.4 FIA应用技术应用技术简介简介 第一节第一节 流动注射分流动注射分析法析法Flow injection analysis and Microfluidic analysis chipsFlow injection analysis,FIA2023/2/1813.1.1 概述概述 如何取代分析如何取代分析过程中大量的手工过程中大量的手工操作操作?如取样、加试如取样、加试剂、混合、反应、剂、混合、反应、稀释、定容、测定稀释、定容、测定等。等。制约自动化和工制约自动化和工作效率的因素。作效率的因素。在典型的光度分析过程中必须进行的手工操作与自动操作的对比（a）手工操作；（b）不连续的传送带式分析器；（c）连续的空气分隔分析器发展过程：发展过程：1975年丹麦分析化学家年丹麦分析化学家Ruzika和和Hansen提出了一提出了一种流动注射分析（种流动注射分析（flow injection analysis，FIA）技术）技术。流动注射分析流动注射分析(FLA)定义：定义：技术上技术上创新性创新性：连续流动注射的分析过程：连续流动注射的分析过程理论上理论上创新性创新性：颠覆了传统观念：颠覆了传统观念 传统传统：极力追求：极力追求平衡平衡的实现。的实现。过程不确定过程不确定 FLA：突出了：突出了非平衡非平衡态理念态理念。过程高度重复。过程高度重复定义定义：在热力学非平衡条件下将待测物区带（或其反：在热力学非平衡条件下将待测物区带（或其反应产物）连续重现地引入检测系统的流动分析方法。应产物）连续重现地引入检测系统的流动分析方法。FIA的作用的作用 连续分析的工具。连续分析的工具。微型化和集成化的工具。微型化和集成化的工具。提高检测器性能的工具。提高检测器性能的工具。连接化学与仪器的链索。连接化学与仪器的链索。连续监测与过程控制的工具。连续监测与过程控制的工具。脉冲响应技术。脉冲响应技术。FIA与其他分析技术的区别：三要素与其他分析技术的区别：三要素（1）试样的注入；（）试样的注入；（2）高度重现的时间控制；）高度重现的时间控制；（3）受控制的分散。）受控制的分散。13.1.2 FIA基本原理基本原理一、过程一、过程（1）不发生化学反应的过程不发生化学反应的过程 有色试样混合、稀释与检测过程有色试样混合、稀释与检测过程 留存时间留存时间t：进样后，在管路中：进样后，在管路中经过的时间。经过的时间。固定条件下，确定值，具有固定条件下，确定值，具有高度重现性。高度重现性。峰高峰高h：与试样浓度成正比，定：与试样浓度成正比，定量依据。量依据。（2）发生化学反应的过程发生化学反应的过程例：例：2Cl-(试样试样)+Hg(SCN)2(试剂试剂)HgCl2+2SCN-SCN-+Fe3+Fe(SCN)2+(红色红色)光度检测光度检测试剂流试剂流：Hg(SCN)2+Fe3+检测信号与进样量呈线性关检测信号与进样量呈线性关系，并具有高的重现性。系，并具有高的重现性。可设计实现复杂分析过程。可设计实现复杂分析过程。分散系数分散系数（dispersion coefficient）试样在载流中的分散程度：试样在载流中的分散程度：c0：试样初始浓度；：试样初始浓度；cmax：峰最大处的浓度。：峰最大处的浓度。通常通常D1。D越大，分散、稀释的越严重，峰变得宽、越大，分散、稀释的越严重，峰变得宽、低。低。D=2：试样在流动过程中被载液：试样在流动过程中被载液1 1稀释。稀释。低低分散：分散：1D2；（试样的引入和传输）；（试样的引入和传输）中中分散：分散：2D10。（保证一定程度的混合与反应）。（保证一定程度的混合与反应）根据需要控制分散度：如何控制？影响因素？根据需要控制分散度：如何控制？影响因素？三、影响分散过程的因素三、影响分散过程的因素 1.进样体积（进样体积（V）的影响）的影响 k：与流路等实验条件有关的常数：与流路等实验条件有关的常数。当进样体积增大到某一值后，当进样体积增大到某一值后，D1。引入引入 V1/2：表征分散能力的重要：表征分散能力的重要指标。指标。2.反应管长度和内径的影响反应管长度和内径的影响 管长度管长度，留存时间，留存时间，分散，分散，峰低而宽。，峰低而宽。管径管径，虽可有效减小分散，虽可有效减小分散，但反应管太细，阻力但反应管太细，阻力，易堵塞。易堵塞。内径一般在内径一般在0.31mm之间。之间。分散系数分散系数D与反应管长度与反应管长度L间间的经验式：的经验式：D=1+KLL，单位，单位m；K常数（常数（0.23）。）。3.载流流速的影响载流流速的影响 有人通过实验发现，一定的实验条件下，在相当有人通过实验发现，一定的实验条件下，在相当大的范围内（大的范围内（0.614.8mL）内改变流速，并采用）内改变流速，并采用不同的进样体积，流速对分散系数基本无影响。不同的进样体积，流速对分散系数基本无影响。为什么？为什么？13.1.3 FIA仪器装置仪器装置 特点：简单，自由组装特点：简单，自由组装 与检测装置联合；与检测装置联合；与其他分析仪器联用，试样与其他分析仪器联用，试样前处理装置，前处理装置，FI-AES，FI-AAS。为完成某一分析目的，可利为完成某一分析目的，可利用基本部件可组建成各种装置。用基本部件可组建成各种装置。单流路、双流路及三流路等。单流路、双流路及三流路等。2 进样系统进样系统六通阀六通阀常压状态，常压状态，简单，简单，密封性要求不高，密封性要求不高，四氟乙烯制作阀芯，四氟乙烯制作阀芯，价格较低。价格较低。多通道阀多通道阀满足多种目的满足多种目的,自由连接多个通道。自由连接多个通道。3.混合反应系统混合反应系统 反应器或反应管。反应器或反应管。试试样样与与载载液液中中的的试试剂剂混混合合、稀稀释释分分散散及及发发生生化化学学反应的场所。反应的场所。无化学反应发生时，仅起混合、稀释分散的作用。无化学反应发生时，仅起混合、稀释分散的作用。直管式、盘管式或编结式直管式、盘管式或编结式 内内径径0.51mm的的细细乳乳胶胶管管，长长度可根据需要调整。度可根据需要调整。4.检测记录系统检测记录系统 光光检检测测装装置置：可可见见-紫紫外外分分光光检检测测、荧荧光光检检测测器器、化学发光检测器。化学发光检测器。电电化化学学检检测测装装置置：离离子子选选择择电电极极检检测测器器、安安培培检检测器等。测器等。各种流路各种流路 13.1.4 FIA应用技术简介应用技术简介 流动注射分光光度法测磷流动注射分光光度法测磷 渗析：渗析：分析分析滴定：滴定：酸碱滴定分析酸碱滴定分析 内容选择：内容选择：结束结束13.1 流动注射分析法流动注射分析法 13.2微流控分析芯片微流控分析芯片