《微波萃取技术》PPT课件.ppt

微 波 萃 取 技 术,微波萃取,微波萃取（Microwave Aided Extraction，MAE）是指在微波能的作用下，用溶剂将样品基体中的待测组分溶出的过程。五十年代就开始利用微波干燥加工，直到1975年才首次用在分析化学中。微波萃取法由于设备简单、萃取时间短、选择性好、回收率高、试剂用量少、污染低、可用水作萃取剂、可同时处理多个样品等优点。,1.微波加热原理：微波300300000Mhz间的电磁波。微波密闭消解常用2450Mhz为工作频率。微波产生的电磁场正负信号变换 24.5亿次/每秒钟，溶液中极性分子在微波电场作用下，以24.5亿次/每秒钟的速度改变其正负方向，使分子产生高速的碰撞和摩擦而产生高热。同时还有离子的导电作用。,2.微波的特性,1）金属材料不吸收微波，只能反射微波。2）绝缘体可以透过微波，它几乎不吸收微波的能量。如玻璃、陶瓷、塑料（聚乙烯、聚苯乙烯）、聚四氟乙烯、石英、纸张等，它们对微波是透明的，微波可以穿透它们向前传播。3）极性分子的物质会吸收微波（属损耗因子大的物质），如：水、酸等。,（一）基本原理,微波是指波长在1mm至1m之间，频率在30MHz至300000MHz之内的电磁波。它介于红外线和无线电波之间。微波萃取的特点可涉及两个方面：1.微波辐射能穿透萃取介质，可到达物料的内部，由于吸收微波能，内部温度迅速上升，增大被分离物质在介质中的溶解度；2.微波所产生的电磁场加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面扩散，用水作溶剂时，在微波场下，水分子高速转动成为激发态，这是一种高能量不稳定状态，或者水分子汽化，加强萃取组分的驱动力；或者水分子本身释放,能量回到基态，所释放的能量传递给其他物质分子加速其热运动，缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度保证萃取的质量。微波作用的物质：（1）由极性分子所组织的物质，能较好地吸收微波能。水分子呈极强的极性，是吸收微波的最好介质，所以凡含水分子的物质必定吸收微波。（2）另一类由非极性分子组成，它们基本上不吸收或很少吸收微波，这类物质有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品和玻璃、陶瓷等，它们能透过微波，而不吸收微波。这类材料可作为微波加热用的容器或支承物。,（3）金属导体材料能很好的反射微波，可做其密封材料。二、微波萃取设备及萃取步骤 1.设备 带有控温附件的微波制样设备，微波萃取用制样杯（一般为聚四氟乙烯材料）。,2.步骤 微波萃取主要适合于固体或半固体样品，样品制备整个过程包括粉碎、与溶剂混合、微波辐射、分离萃取液等步骤，具体如下：准确称取一定量的待测样品置于微波制样杯内，根据萃取物情况加入适量的萃取溶剂(不超过50mL)。按微波制样要求，把装有样品的制样杯放到密封罐中，然后把密封罐放到微波制样炉里。设置目标温度和萃取时间，加热萃取直至加热结束。把制样罐冷却至室温，取出制样杯，过滤或离心分离，制成可进行下一步测定的溶液。,常规的微波萃取方法是把极性溶剂(如丙酮)或极性溶剂和非极性溶剂混合物(如丙酮+正己烷,或甲醇+乙酸等)，与被萃取样品混合，装入微波制样容器(一般为PFA杯)中，在密闭状态下，放入微波制样系统中加热。根据被萃取组分的要求，控制萃取压力或温度和时间；加热结束时，把样品过滤，滤液直接进行测定，或作相应处理后进行测定。一般情况下，微波萃取加热时间约510分钟，萃取溶剂和样品总体积不超过制样杯体积的1/3。,三、萃取条件的选择,萃取条件的选择主要包括萃取溶剂、萃取温度、萃取时间、溶液pH值。1.萃取溶剂（1）因非极性溶剂不能吸收微波能，所以不能用100的非极性溶剂作微波萃取溶剂，一般可在非极性溶剂中加入一定比例的极性溶剂来使用。如使用正己烷-丙酮(1:1)混合溶剂从土壤和沉积物中提取多环芳烃等有机污染物。,（2）利用微波能进行萃取分离时，除了要考虑溶剂的极性，还要求溶剂对分离成分有较强的溶解能力，对萃取成分的后续操作干扰较少。已见报道用于微波萃取的溶剂有：甲醇，乙醇，异丙醇，丙酮，二氯甲烷，正己烷，异辛烷，乙腈，苯，甲苯等。如应用正己烷作溶剂，从薄荷和大蒜等生物物料中微波萃取精油。有时样品可含有一定的水分，或将干燥的样品用水润湿后再加入溶剂进行微波萃取辐射，都能取得较好的结果。有研究表明以异辛烷为萃取剂分离沉积物中的杀虫剂时，样品水分为15%时微波萃取效率最高。,2.萃取温度 在微波密闭容器中，由于内部压力可达到十几个大气压，因此，溶剂沸点比常压下的溶剂沸点要高得多，例如在密闭容器中丙酮的沸点提高到164（常压下：56.2）。因此，用微波萃取可以达到常压下使用同样的溶剂达不到的萃取温度，以提高萃取效率，而又不至于分解待测萃取物，例如，对有机氯农药微波萃取实验表明，萃取温度在120可获得最好的回收率。,3.萃取时间 微波萃取时间与被测物样品量、溶剂体积和加热功率有关。一般情况下，萃取时间在10-15min内。在萃取过程中，一般加热开始1-2min即可达到所要求的萃取温度。4.溶液pH值 溶液的pH值也会对微波萃取的效率产生一定的影响，针对不同的萃取样品，溶液有一个最佳的用于萃取的酸碱度。有文献考察了从土壤中萃取除草剂三嗪时分别用NaOH、NH3-NH4Cl、HAc、NaAc和HCl调节溶剂pH值对回收率的影响。研究结果表明：当溶剂的pH值介于4.79.8时，除草剂三嗪的回收率最高。,四、特点,与传统的样品预处理技术如索氏抽提、超声波萃取相比，微波萃取的主要特点是快速与节能，而且有利干萃取热不稳定物质，可以避免长时间的高温引起样品分解，有助于被萃取物质从样品基体上解吸，故特别适合于快速处理大量的样品。,五、应用,微波萃取技术已应用于土壤、沉积物中多环芳烃、农药残留、有机金属化合物、植物中有效成分、害物质、霉菌毒素、矿物中金属的萃取以及血清中药物，生物样品中农药残留的萃取研究。此外，微波萃取也用于植物中有效成分的萃取、如粮食和牛奶中维生素B的提取，中药中皂甙的提取，蔬菜类植物中吡咯双烷基生物碱的提取等。在临床上微波萃取主要用于选择性人血或血清中的药物等。,