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第四章 流动注射分析 Flow Injection Analysis, FIA 流动注射分析技术是由丹麦技术大学RUZICKA 和HANSEN于1974年提出的，它是在物理不平衡和化学不平衡下，进行动态测定的一门微量湿化学分析技术。 该技术的突出特点是分析速度快、精度高、节省试剂和试样、适应性广、设备和操作简单、使用方便和易于实现在线监测。 它是实现溶液化学分析自动化和研究化学理论的有效手段。 * * 1. 概述 2. 原理 3. 仪器 4. 基本技术 5. 应用实例 200年前的操作模式 加液 稀释 过滤 定容 搅拌 滴定 等等手工操作 原始手工操作 电脑控制仪器 共存于lab 样品处理占90％时间 1970s出现 1. 概述 1. 概述 自动化 高效率 模仿手工操作间歇式自动分析系统1940s 气泡间隔式连续流动分析系统1950s 把分析试样、试剂 容 器 管 道 FIA系统 1970s 1. 概述 打破几百年的平衡条件的传统 无气泡间隔 流动载流 非平衡态 在线处理测定 触发化学实验室的根本性变革 1. 概述 高效率的前处理部分 要与检测技术结合 广泛适应性 Ruzicka Hansen: 连续分析的工具 微型化和集成化的工具 连接化学与仪器的链索 多维分析信息的手段 连续检测和过程控制的工具 脉冲响应技术 连接多种检测手段 分光光度仪 AAS仪 电化学仪 生化分析 在线处理 萃取等分离 消化 广泛适应性 高效率 一般 100－300样/h 包括分离 40－60样/h 低消耗 微量技术 试样10-100μl 节约试剂90％-99% 高精度 一般 0.5%-1% RSD 不稳定反应或在线处理 1.5%-3% RSD 设备简单、价廉 面积 相当于英文打字机 价格 国产近数千元 1. 概述 定义的发展 将一定体积的试样溶液注入 到无空气分隔的适当载流溶液中、 经过受控制的分散过程， 形成高度重现的试样带， 并输送至流通式检测器， 检测其连续变化的 物理或化学信号的方法。 从注入一定体积并在无空气分隔的 连续载流中得到分散的试样区带 形成的浓度梯度中收集信息的技术。 在热力学非平衡条件下， 在液流中重现地处理试样或试剂区带 的定量流动分析技术。 1. 概述 载流驱动系统carrier H2O或与试样反应的试剂 注样器sample injector 反应器reactor 流通式检测仪 flow-through detector 记录仪 典型的FIA记录峰 基本系统 2. 原理 试样区带的分散 混合总是不完全的 流速不变，状态重现 FIA可以重现分析结果 传统是均匀混合/气泡间隔 2. 原理 分散系数 D(dispersion coefficient) D = C0/C D = C0/Cmax 未分散前的试样浓度 某段流体元中的浓度 峰值处的浓度 低 中 高 分散体系 D＝ 1－2 2－10 10 2. 原理 分散的影响因素 注入体积V D = C0/C =[1-exp(-VK)]-1 常数 V大D小分散度低 V1/2 (D=2) 分散能力的重要指标0 常用FIA的V1/2 在50-200μl 2. 原理 载流流速 对D基本无影响 反应管道长度L D=1+KL 欲增大分散带 降低V更有效 同时提高采样频率 欲延长反应时间 降低流速或停流更有效 不降低采样频率 反应管道孔径R D=1+KR3/2 注入体积V D =[1-exp(-VK)]-1 R一般 0.1-3 mm 0.5 0.8 1.0 2.0mm 3. 仪器 传输设备-FIA心脏 蠕动泵peristaltic pump 辊杠 调压器 泵管 压盖 卡具 转动 压出空气 真空吸液 3. 仪器 管道或反应器 管道或反应器 聚四氟乙烯管内径0.5-1mm 空管式 盘管式即螺旋式 填充床 填入玻璃珠等，需高压泵 直径越小，展宽程度越小 单珠串 颗粒直径为管径的60-80% 展宽约为空管的1/10 高进样频率, 仍可用蠕动泵 3. 仪器 H1 A1 E1 D1 B1 C1 G1 F1 A2 H2 G2 F2 E2 D2 C2 B2 A1 B1 F1 E1 C1 D1 H1 G1 A2 H2 G2 F2 E2 D2 C2 B2 阀门 液路方向 底物环管道 旋转后 3. 仪器 十 六 通 阀 结 构 详 图 流通式监测器 流通式比色池 火焰原子吸收光谱 本来就要连续供样 化学发光与荧光也常用 3. 仪器 4.1 单道流路 4.2 多道流路 4.3 停流技术 4. 基本技术 单道流路 仅适用于单一试剂 试剂即载流，消耗大 Hg(SCN)2 + 2Cl- →