芯片毛细管电泳-原子荧光在线联用新技术

摘要

本论文旨在发展微流控芯片毛细管电泳(Chip-CE)-原子荧光(AFS)、流动注射(FI)进样-微型毛细管电泳-AFS在线联用新技术，为元素形态分析建立简便快速、经济可靠的新技术平台，扩大Chip-CE的应用范围。内容包括以下五章： 第一章为绪论。简要介绍了芯片毛细管电泳，并就当前微流控分析中常用的光谱检测方法做了简要综述。同时讨论了FI进样-微流控毛细管电泳联用技术、接口技术以及在形态分析中的应用。 第二章成功实现了将具有分离速度快、分离效率高的Chip-CE与高灵敏度的元素选择性检测器AFS在线联用。为解决Chip-CE和AFS流速的不匹配，将修饰液通道直接刻蚀在芯片上。通过设计新颖的“管套管”式的套管流接口，保证了后续挥发性物种发生(VSG)、氢化物发生(HG)和及时传输，消除了整个体系可能产生的反压对微芯片分离的影响。考察了芯片结构、气液分离器大小以及原子化器内径大小等因素对分离的影响。 第三章建立了Chip-CE-VSG-AFS在线联用技术应用于Hg(Ⅱ)和MeHg(Ⅰ)快速形态分析的新方法。选用30mmolL-1H3BO3+8％v/vCH3OH(pH9.36)缓冲体系，采用夹流进样，3000V分离电压(70％抑流电压)下实现了Hg(Ⅱ)和MeHg(Ⅰ)的基线分离。2mgL-1Hg(Ⅱ)和4mgL-1MeHg(Ⅰ)混合物迁移时间、峰高和峰面积的精密度(RSD，n=5)范围分别为0.7％～0.9％，1.5％～1.8％，2.1％～2.9％。Hg(Ⅱ)和MeHg(Ⅰ)的检出限(3σ)分别为53μgL-1和161μgL-1。 第四章提出了Chip-CE-HG-AFS在线联用新技术进行无机砷物种As(Ⅲ)和As(Ⅴ)快速形态分析的新方法。为实现As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的进样、分离，采用阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲铵(CTAB)动态修饰芯片通道以使电渗流(EOF)反向。选择25mmolL-1H3BO3+0.4mmolL-1CTAB(pH8.9)缓冲体系、夹流进样和“反极性”分离，实现了As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的基线分离。无机砷物种浓度为3.0mgL-1时，迁移时间、峰高和峰面积的精密度(RSD，n=5)分别为1.4％～1.9％，1.8％～2.3％，2.1％～2.7％，检出限(3σ)为76～112μgL-1。 第五章提出了FI进样-微型毛细管电泳-AFS在线联用新技术。通过设计简单新颖的FI-微型CE和微型CE-VSG-AFS两个接口，将高效率进样及在线溶液处理手段FI、快速分离的微型CE和高灵敏度元素选择性检测器AFS联用于一体。使用8cm长，50μm内径的毛细管，选择25mmolL-1H3BO3+10％v/vCH3OH(pH9.35)缓冲体系，试样区带通过接口时电动分流，在进样与分离阶段均施加3000V恒定电压，实现了Hg(Ⅱ)和MeHg(Ⅰ)的基线分离。该方法样品通量为60h-1，2mgL-1Hg(Ⅱ)和4mgL-1MeHg(Ⅰ)混合物迁移时间、峰面积和峰高的精密度(RSD，n=12)分别为0.7％～0.9％，38％～4.2％，2.1％～3.5％，检出限(3σ)分别为100μgL-1和200μgL-1。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1引言

§1.2芯片毛细管电泳

§1.3微流控芯片毛细管电泳检测方法

§1.3.1激光诱导荧光法

§1.3.2化学发光和电致化学发光法

§1.3.3质谱法

§1.4流动注射进样-微流控毛细管电泳联用技术

§1.4.1流动注射进样-毛细管电泳系统

§1.4.2流动注射进样-微流控毛细管电泳系统

§1.5选题依据和创新点

§1.5.1砷、汞形态分析的重要性

§1.5.2选题思路

§1.5.3工作的主要创新点

参考文献

第二章芯片毛细管电泳-原子荧光在线联用新技术

§2.1引言

§2.2实验部分

§2.2.1仪器

§2.2.2试剂

§2.3结果与讨论

§2.3.1原子荧光光度计及其操作模式的选择

§2.3.2芯片的设计、加工和处理

§2.3.3接口设计

§2.3.4气液分离器和原子化器

§2.3.5其他因素

参考文献

第三章芯片毛细管电泳-原子荧光在线联用技术用于汞的形态分析

§3.1引言

§3.2实验部分

§3.2.1试剂

§3.2.2仪器

§3.2.3实验步骤

§3.2.4样品采集

§3.3结果与讨论

§3.3.1 Chip-CE分离

§3.3.2修饰液浓度和流速

§3.3.3KBH4浓度和流速

§3.3.4氩气流速

§3.3.5原子化器温度

§3.3.6分析特征量

§3.4结论

参考文献

第四章芯片毛细管电泳-原子荧光在线联用技术在无机砷形态分析中的应用

§4.1引言

§4.2实验部分

§4.2.1试剂

§4.2.2仪器

§4.2.3实验步骤

§4.2.4样品采集

§4.3结果与讨论

§4.3.1 Chip-CE分离

§4.3.2修饰液浓度和流速

§4.3.3 KBH4浓度和流速

§4.3.4载气(氩气)流速

§4.3.5分析特征量

§4.4结论

参考文献

第五章流动注射进样-微型毛细管电泳-原子荧光联用技术用于汞的形态分析

§5.1引言

§5.2实验部分

§5.2.1试剂

§5.2.2仪器

§5.2.3 FI-微型CE-AFS接口

§5.2.4实验过程

§5.2.5样品采集

§5.3结果与讨论

§5.3.1 FI进样

§5.3.2微型CE分离

§5.3.3修饰液浓度和流速

§5.3.4 KBH4浓度和流速

§5.3.5氩气流速

§5.3.6分析特征量

§5.4结论

参考文献

在读期间论文发表情况

致 谢