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綠色分析化學(xué)原理與技術(shù)綜述
綠色化學(xué)在當(dāng)今社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中占據(jù)著重要地位，下面是小編搜集整理的一篇探究綠色分析化學(xué)原理與技術(shù)的論文范文，歡迎閱讀參考。
綠色分析化學(xué)是把綠色化學(xué)的原理應(yīng)用在新技術(shù)的分析與研究中，利用一些先進(jìn)的技術(shù)，把污染的源頭扼殺在搖籃中，尋找一些不管是對(duì)環(huán)境，還是對(duì)人都沒有傷害的方法，盡量不用或者少用于二者皆有害的試劑，使化學(xué)對(duì)環(huán)境的污染降到可以承受的范圍。
一、綠色分析化學(xué)的特征
1)涉及范圍比較大
綠色分析化學(xué)在我們生活的環(huán)境中，作用范圍非常廣，無(wú)論是我們生活中不可缺少的的大氣、水體、土壤，還是給我們提供能量的各種食物以及大自然中的植物、動(dòng)物等。
2)研究對(duì)象復(fù)雜
目前為止，全世界的化學(xué)品多達(dá)1000多萬(wàn)種，在使用這樣化學(xué)品的同時(shí)，它們會(huì)通過(guò)各種形式和途徑進(jìn)入到環(huán)境中，從而使我們生活的各個(gè)方面面臨著污染的危害。這些污染物在環(huán)境中存在含量極小，但是卻給分離和測(cè)定帶來(lái)了極大的困難。
3)技術(shù)手段多
在研究綠色化學(xué)中，所需要的分析方法和測(cè)量手段極其多，幾乎涵蓋了現(xiàn)有的所有分析化學(xué)的方法。
4)前沿性
目前對(duì)綠色分析化學(xué)的要求已經(jīng)由傳統(tǒng)的總量分析，逐漸發(fā)展到形態(tài)分析、結(jié)構(gòu)分析以及原位分析，檢測(cè)到的含量也越來(lái)越低。此外隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量新的化學(xué)物質(zhì)和材料不斷被用于工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)并排放的環(huán)境中，而對(duì)于許多新型污染物往往沒有成熟的分析方法。因此綠色分析化學(xué)技術(shù)必須有一定的前沿性與超前性。
5)交叉性
綠色分析化學(xué)的發(fā)展離不開與其他各科學(xué)科的交叉，不但要應(yīng)用現(xiàn)代科技分析化學(xué)的各項(xiàng)最新成就，還要引用其他各學(xué)科的知識(shí)，這樣才能使這門學(xué)科更加有效地應(yīng)用于社會(huì)生活中。
二、采集以及前處理綠色分析化學(xué)樣品的方法
綠色分析化學(xué)樣品采集和前處理方法漸漸成為分析效率高低的主要因素，采集與前處理方法的正確與否便顯得尤為重要�，F(xiàn)如今，對(duì)于樣品的采樣可分為主動(dòng)采樣和被動(dòng)采樣，主動(dòng)采樣仍然占據(jù)著主導(dǎo)地位，但被動(dòng)采樣的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。被動(dòng)采樣研究和應(yīng)用的范圍還將進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)更加關(guān)注一些中等極性、極性和離子性污染物的研究，著重是對(duì)一些新型污染物的研究。被動(dòng)采樣更加關(guān)注采樣過(guò)程中是否能夠保證質(zhì)量及控制質(zhì)量，使采樣方法更加趨于標(biāo)準(zhǔn)化，爭(zhēng)取在采樣設(shè)備微型化、環(huán)境友好化、自動(dòng)化等方面更上一層樓，使方法的靈敏度、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性有大的改善。
在樣品前處理方面，固相萃取、加壓溶劑萃取和微波輔助萃取等萃取技術(shù)將會(huì)越來(lái)越成熟，趨于完善，并成為標(biāo)準(zhǔn)的方法被采用。固相微萃取技術(shù)將更加成熟，纖維種類、萃取對(duì)象更加多樣，分析成本大大降低，最終在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)踐中發(fā)揮作用;環(huán)境友好型的微型無(wú)溶劑萃取技術(shù)將會(huì)繼續(xù)有所提高;還有納米材料、免疫吸附、分子印跡和核酸適體等新技術(shù)的采用，將會(huì)極大地提高樣品前處理的選擇性和回收率;微型化、原位化和在線化趨勢(shì)將得到更進(jìn)一步的體現(xiàn)。
1)微波萃取
微波輔助萃取法也稱微波萃取法，是一種新型的萃取技術(shù)，它主要是通過(guò)微波能量來(lái)提高溶劑萃取效率。該項(xiàng)技術(shù)主要是根據(jù)物質(zhì)吸收微波能力的不同，使物質(zhì)的不同區(qū)域受熱不均勻，最終導(dǎo)致要萃取的物質(zhì)從整個(gè)體系中分離出來(lái)，被介電常數(shù)較小的萃取溶液所吸收。與我們常用的萃取方法相比，該項(xiàng)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：A.極性分子選擇的多樣性。極性較高的分子在萃取過(guò)程中可以獲得較多的微波能，可以使其運(yùn)動(dòng)速度加快。B.萃取速度快。微波萃取中，盛放試樣的器皿不吸收微波且大都是熱的不良導(dǎo)體，因此微波直接作用在試樣上。試樣中的極性分子在微波場(chǎng)中由于高頻極化引起介質(zhì)熱損耗而產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱效應(yīng)，克服了傳統(tǒng)的傳導(dǎo)式加熱方法溫度上升慢的缺點(diǎn)。C.加熱均勻。該項(xiàng)技術(shù)可以使均勻的微波場(chǎng)受熱也均勻，從而不會(huì)造成試管的受熱不均。D.高效�？梢酝瑫r(shí)進(jìn)行多個(gè)試樣的萃取，效率高。
2)超臨界流體萃取
超臨界流體萃取法是以超臨界條件下的流體作為萃取劑，從固體或液體中萃取出特定的成分，從而達(dá)到分離的目的。溶質(zhì)在SCF中的溶解度隨著SCF密度的增大而增大，因此在臨界點(diǎn)附近，溫度和壓力的變化會(huì)大大的改變SCF中的溶解能力。進(jìn)行SCF實(shí)驗(yàn)時(shí)，先使溶質(zhì)溶解于SCF中，在通過(guò)改變溫度和壓力，降低SCF的密度，使溶質(zhì)在SCF中的溶解度有所降低，直到析出，最后變成氣(C)、固(溶質(zhì))兩相，從而實(shí)現(xiàn)分離。在這一過(guò)程中，固體可以分離取出，而氣體萃取機(jī)則可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
三、綠色分析分離富集技術(shù)
1)采用固相萃取或者固相微萃取技術(shù)
固相萃取是一種以柱色譜分離機(jī)理為依托，在分離過(guò)程中建立起來(lái)的試樣預(yù)處理技術(shù)。與液相色譜柱相比，SPE柱一般開口，柱床較短，固定相粒徑較大，因此柱效較低，僅適宜分離保留值相差較大的化合物，主要用于液態(tài)試樣分析前的凈化和富集。
固相微萃取是一項(xiàng)以固相萃取為基礎(chǔ)，同時(shí)又擁有萃取富集及解萃優(yōu)點(diǎn)的新型試樣預(yù)處理技術(shù)。它就是利用一種特殊的分離裝置，首先要把被測(cè)部分從樣本中提取出來(lái)，然后結(jié)合色譜進(jìn)行分析，得出結(jié)果。
2)膜萃取
膜萃取技術(shù)是現(xiàn)在我們常用的一種萃取技術(shù)，它擁有很多優(yōu)點(diǎn)，不僅高效快速，而且還經(jīng)濟(jì)環(huán)保，現(xiàn)如今被廣泛應(yīng)用在液態(tài)與液態(tài)，氣態(tài)與氣態(tài)以及液態(tài)與氣態(tài)分離的過(guò)程中。該項(xiàng)技術(shù)的原理主要是人工或使用天然的方法合成一種高分子薄膜，膜具有選擇透過(guò)性，我們可以利用這一特性來(lái)進(jìn)行溶質(zhì)與溶劑的分離和提純。膜分離方法的驅(qū)動(dòng)力主要是壓力差(如反滲透法、氣體分離法)、電位差(如電滲析法)、濃度法(如透析法)、溫度差(如膜蒸餾法)及化學(xué)反應(yīng)等。
四、綠色分析測(cè)試的方法
綠色分析測(cè)試的內(nèi)容與以往有所不同，主要表現(xiàn)在評(píng)價(jià)的方式的改變。傳統(tǒng)分析化學(xué)的測(cè)試僅僅只是來(lái)測(cè)量元素所占的百分比以及化合物的總含量或總濃度。然而事實(shí)研究表明，污染物的毒性與否，跟它存在的方式、環(huán)境及生物過(guò)程密切相關(guān)。所以，要想對(duì)物質(zhì)的化學(xué)環(huán)境屬性做出正確的分析，首先就是要對(duì)其生存的環(huán)境和形態(tài)進(jìn)行測(cè)定，然后進(jìn)行分析總結(jié)，而相應(yīng)的測(cè)試靈敏度高，速度快、準(zhǔn)確性好的原位及形態(tài)分析方法是解決這一問題的重要前提，也是綠色分析化學(xué)研究的一個(gè)重要方向。 1)毛細(xì)管電泳法
毛細(xì)管電泳在現(xiàn)階段的生物化學(xué)發(fā)展過(guò)程中至關(guān)重要，它是一種物質(zhì)分離和測(cè)試的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)主要原理是基于離子或帶電粒子在電場(chǎng)的作用下會(huì)作定向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)分離的目的。高效毛細(xì)管電泳技術(shù)是指以高壓電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力、在細(xì)內(nèi)徑的石英毛細(xì)管中、離子或帶電粒子基于淌度和分配系數(shù)的不同而進(jìn)行高效快速分離的一種電泳新技術(shù)。毛細(xì)管電泳高效的一個(gè)主要原因是電滲流的產(chǎn)生。電滲流也就是溶液受到外加電場(chǎng)的作用而產(chǎn)生的整體流動(dòng)的現(xiàn)象。
2)色譜分離法
色譜分析法是利用不同物理化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)系數(shù)、屬性或一些其他特性的不同而進(jìn)行分離的方法。色譜分離法應(yīng)用廣泛，所包括的分離類型和具體的分離技術(shù)都有多方面的應(yīng)用，同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)檢測(cè)方法也眾多，是較為常用的一種技術(shù)。若按固定相的幾何形狀分類，可以分為兩大類：一類是固定相裝在柱管中，流動(dòng)相流經(jīng)柱床使被分離物質(zhì)分離后依次流出色譜柱的柱色譜法;另一類是固定于平面載板上，在流動(dòng)相流動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)它經(jīng)過(guò)固定相的時(shí)候，被分離后的物質(zhì)便會(huì)留在固定相上的平面色譜法。然而氣相色譜特別適合于揮發(fā)性化合物的分離分析，所以在環(huán)境化學(xué)、石油化工、食品安全和刑偵分析等方面作為常規(guī)分析方法發(fā)揮著不可替代的作用。尤其是氣相色譜與質(zhì)譜的聯(lián)合技術(shù)，能夠在一次進(jìn)樣中同時(shí)實(shí)現(xiàn)定性分析與定量分析，已成為強(qiáng)有力的分析技術(shù)。
3)中子活化分析法
中子活化分析法是活化分析中最為重要的一種分析方法，該項(xiàng)技術(shù)的基本原理就是用一定能量的中子、反應(yīng)堆或加速器，還有可能是帶電粒子或者高能r光子來(lái)作為轟擊粒子去轟擊待測(cè)試樣，然后來(lái)確定物質(zhì)元素成分的定性和定量的分析方法。中子活化分析大致可以分為五步，分別是樣品的采集、活化、化學(xué)放射分離、核輻射的測(cè)量以及最終的數(shù)據(jù)處理。該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用廣泛，可以適用于多元素的同時(shí)分析，同時(shí)它的靈敏度非常高，多用于大氣顆粒物、工業(yè)粉塵、固體廢棄物等中的金屬元素測(cè)量。所以它在綠色分析化學(xué)方面，能夠得到很好的應(yīng)用。可以有效地分離出化合物中的各種元素，同時(shí)精確地對(duì)它們進(jìn)行分析，這對(duì)于綠色化學(xué)領(lǐng)域無(wú)疑又是一大突破。
五、總結(jié)
綠色化學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于人類所居住環(huán)境的改善至關(guān)重要。綠色分析化學(xué)就是基于綠色分析化學(xué)的原理，試著在現(xiàn)有的技術(shù)上有所突破，研究出一些新型的技術(shù)，更好地為人類服務(wù)。今后分析化學(xué)的發(fā)展方向就是對(duì)于人類賴以生存的環(huán)境盡量少污染或者不污染，現(xiàn)在的企業(yè)應(yīng)該本著對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)，讓人們放心的態(tài)度來(lái)做事，對(duì)于環(huán)境的保護(hù)以及污染的治理，要高度重視，最終給人類營(yíng)造一個(gè)綠色的生存空間。
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