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實驗室樣品前處理的發(fā)展技術(shù)與產(chǎn)品
化學(xué)物質(zhì)的分析檢測與我們的日常生活密切相關(guān)，食品、環(huán)境、商品，樣樣都離不開。其中，樣品前處理是分析檢測過程中的重要一環(huán)。樣品前處理做得好，才會有可信的分析檢測結(jié)果。今天我們用到的樣品前處理技術(shù)和設(shè)備都是經(jīng)過了多年的研究開發(fā)、廣泛應(yīng)用、和商品化推廣等過程。下面，我們來看看樣品前處理是如何一步步發(fā)展到今天的水平的。
哪些因素影響了樣品前處理發(fā)展？
影響樣品前處理發(fā)展的因素可以概括為：
（1）生產(chǎn)制造技術(shù)水平的發(fā)展。隨著工業(yè)化的進程，*的制造技術(shù)早已溶入分析檢測領(lǐng)域，樣品前處理也不例外。比如蒸餾裝置，從原始的玻璃器皿到今天模具化制造，機電一體化設(shè)計，智能化操作等，遠不可同日而語。
（2）分析檢測領(lǐng)域的拓展，使得可分析的樣品更加豐富，可分析的樣品形態(tài)多種多樣。因此，樣品的前處理方法也隨之多種多樣。
（3）新技術(shù)新材料的出現(xiàn)。新技術(shù)和新材料使得樣品前處理出現(xiàn)了新形式和類型，如不需溶劑的微萃取等。
（4）分析儀器的發(fā)展對樣品前處理提出了不同的要求。要從各種各樣的原始樣品處理成滿足儀器要求的樣品形態(tài)，往往需要大量的前處理操作。
（5）分析需求的增加，特別是我們不能片刻脫離的食品和環(huán)境方面的分析需求，使得分析儀器和樣品前處理的發(fā)展大為加速，應(yīng)用的廣度也大大增加。
無機分析中的樣品前處理發(fā)展變遷：
無機分析中的樣品前處理主要包括樣品分解和凈化。樣品分解的途徑有多種。
以電熱消解為例。早期多用電爐加熱，但既不安全，也不清潔，溫度準確性無法控制。后來出現(xiàn)了電熱板，溫度可控且均勻，安全可靠，又耐腐蝕。
再后來有了消解儀，熱量利用率提高，節(jié)能，而且使用起來更加專業(yè)化、智能化。
再后來，出現(xiàn)了全自動的消解儀，可以自動加酸，自動搖動，自動升溫，自動定容，自動排酸氣、遠程監(jiān)控，等等。
除了利用熱量進行消解，有沒有利用其他能量形式的消解方呢？有！這就是微波消解。這種方式充分利用微波的“分子攪拌”作用和迅速產(chǎn)熱升溫的特點，同時在壓力下，使消解過程迅速而地完成。在相對密閉的容器內(nèi)進行消解，還顯著節(jié)省了酸和氧化劑的用量。這里也用到了熱量，但熱量會在樣品上隨著微波的發(fā)生和停止而迅速產(chǎn)生和消散，因為容器并不因微波而產(chǎn)熱。
說到這里，您可能會問，還有沒有更“刺激”的分解方式呢？有！激光剝蝕。這種方式是由激光能量產(chǎn)生的沖擊波在樣品表面形成的局部爆炸。在極短時間內(nèi)，激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的等離子
體開始擴張膨脹，等離子體冷凝成核后，產(chǎn)生適宜ICP-MS分析的納米級顆粒。這種產(chǎn)品能夠直接分析固體樣品，對樣品前期制備的需求極少，不再需要強酸和強氧化劑。
這就是一部樣品分解技術(shù)發(fā)展的簡史，一個縮影。
有機分析中的樣品前處理發(fā)展變遷：
有機分析中主要的樣品前處理技術(shù)包括
破碎，均質(zhì)
提取，萃取，凈化
濃縮
我們以粉碎均質(zhì)技術(shù)的發(fā)展為例。早期，樣品破碎主要靠普通的刀具、剪刀。后來家用的榨汁機出現(xiàn)在了實驗室。要求更專業(yè)的實驗室則使用的刀式研磨儀。均質(zhì)設(shè)備也從原來的單刀頭發(fā)展出多位均質(zhì)儀，有多個刀頭并且可以自動換樣品，更的還增加了超聲探頭。
固樣品溶劑提取方面的變化則體現(xiàn)了不同能量形式的利用。從早期的索氏提取儀的常壓下加熱冷凝回流，到使用超聲波為能量的萃取儀，再到常壓下或高壓下的微波的利用，再到高溫高壓的加壓溶劑萃取儀，萃取形式的變化充分顯示了這個領(lǐng)域的發(fā)展程度。
的萃取往往帶來許多共萃物，可能會干擾分析。這些干擾物分子有大有小，這種情況下可以利用分子排阻作用原理對大分子雜質(zhì)進行清除。突出的技術(shù)是“凝膠滲析色譜凈化”，也稱為“GPC凈化”。對于小分子干擾物，則需要利用其不同于分析目標物的極性、吸附性、離子強度等特點進行分離凈化。突出的技術(shù)是“固相萃取”。
GPC凈化利用特定排阻限的凝膠色譜柱將早于分析物流出的大分子雜質(zhì)如油脂、色素等與分析物分離。自動化的GPC凈化系統(tǒng)可自動上樣、分離、收集，甚至還可在線自動定量濃縮。
固相萃取越來越常用，這同樣是基于它得到充分發(fā)展。早期的柱層析需要事先處理填料并手工裝填，而如今各種預(yù)裝填的SPE小柱可以很容易買到。同時固相萃取的方式也有許多變化。圖中將固相萃取劃分為直接的和間接的固相萃取。直接固相萃取中，除了我們常用的小柱式固相萃取，還包括分散固相萃取和固相萃取微萃取等。此外還有使用膜片式的固相萃取。間接固相萃取則將吹掃捕集和頂空孔視為固相萃取，只不過是從液體樣品的氣相中吸附萃取分析物。
固相萃取產(chǎn)品的形式也有許多種，手工操作的、自動操作的、適合小柱式萃取的、適合膜片式萃取的、并行操作的、順序操作的、適合處理潔凈水樣的、適合處理污水的、于黃曲霉毒素的……分別適合不同的樣品或用戶群。
定量濃縮方面，早期的濃縮手段主要是旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（大體積樣品）和K-D濃縮儀（小體積樣品，且可定容）。后來有了氮吹儀，但也只適用于小體積樣品。再后來出現(xiàn)了可以快速將大體積樣品濃縮，并且可自動判斷終點并終止?jié)饪s，進行定容的智能化的濃縮儀。它除了使用氮氣和加熱外，還使用真空泵和液位傳感器。
樣品前處理為我們帶來了哪些好處呢？
“變”是樣品前處理技術(shù)發(fā)展的永恒主題，變也是為了追求大的利益，包括——
、快速：自動化的樣品前處理設(shè)備往往可以同時處理多個樣品，大大節(jié)省了時間，提高實驗室效率；
準確、可重復(fù)的分析結(jié)果：規(guī)范化的設(shè)備和自動化的操作使得樣品之間的處理條件有很好的重復(fù)性，處理的結(jié)果自然也有很高的重復(fù)性；
人員安全：安全的產(chǎn)品設(shè)計和自動化操作可以顯著減少人員對化學(xué)品的接觸；
綠色：降低化學(xué)污染，環(huán)境友好；
過程安全：過程可控；
自動化程度高：節(jié)省人力
更好的使用體驗
在樣品前處理領(lǐng)域，技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的魅力在于一個“變”字。越變越上檔次的樣品前處理裝置讓使用者更樂于操作使用。越變越的樣品前處理技術(shù)和產(chǎn)品讓實驗更快速、準確和可靠。越變越“綠色”的樣品前處理技術(shù)和產(chǎn)品讓實驗更安全