流動(dòng)注射的進(jìn)展

1傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作是通過滴管、移液管或藥勺等器材.，手動(dòng)移取實(shí)驗(yàn)品混合

到燒杯或錐形瓶等容器中，然后將其進(jìn)行反映。此過程是在物理平衡下進(jìn)行

的完全反映。且儀器的調(diào)整、維護(hù)和使用需要操作者具有較高的專業(yè)技能才

干保證檢測(cè)具有較高的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)操作繁瑣，費(fèi)時(shí)，費(fèi)力。因此后來(lái)有化

學(xué)家提出了一種能在非平衡狀態(tài)下，將上述實(shí)驗(yàn)操作綜合到一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置

中進(jìn)行的方法一一流動(dòng)注射分析法。它的出現(xiàn)打破了人們的傳統(tǒng)觀念,使在

非平衡狀態(tài)下的定量分析成為也許。由于它在混合過程與反映時(shí)間中的高度

重現(xiàn)性，使它具有分析速度快、精度高、設(shè)備和操作簡(jiǎn)樸、節(jié)省試劑與試樣

及適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。

2流動(dòng)注射分析法的創(chuàng)建及其定義

溶液化學(xué)分析的自動(dòng)化是現(xiàn)代分析化學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要方向，其在分析領(lǐng)

域中的應(yīng)用日益廣泛。20世紀(jì)50年代后期，美國(guó)的Technicon等公司在空氣泡間

隔式連續(xù)流動(dòng)分析(Segment6dcontinu—OUSflowanalysis,SCFA)的基礎(chǔ)上大

力發(fā)展了名為Auto-Analyzer的溶液解決自動(dòng)分析儀，第一次把分析試樣與試劑

從傳統(tǒng)的試管、燒杯容器中轉(zhuǎn)人管道中。試樣與試劑在連續(xù)流動(dòng)中完畢物理混合

與化學(xué)反映。但間隔式連續(xù)流動(dòng)分析仍維持了傳統(tǒng)操作最終都要達(dá)成物理與化學(xué)

平衡的觀念。1975年由丹麥學(xué)者Ruzicka與Hansen初次命名的流動(dòng)注射分析(Flow

injectionanalysis,FIA)擺脫了上述觀念上的局限，采用把一定體積的試樣注

入到無(wú)氣泡間隔的流動(dòng)試劑(截流)中的辦法，保證混合過程與反映時(shí)間的高度

重現(xiàn)性，在非平衡狀態(tài)下高效率地完畢了試樣的在線解決與測(cè)定，從而觸發(fā)了

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中基本操作技術(shù)的一次主線性的變革。它打破了兒百年來(lái)分析化學(xué)反

映必須在物理化學(xué)平衡條件下完畢的傳統(tǒng)，使非平衡條件下的分析化學(xué)成為也

許，從而開發(fā)出分析化學(xué)的一個(gè)全新領(lǐng)域文獻(xiàn)店FIA定義為在熱力學(xué)非平衡條

件下，在液流中重現(xiàn)地解決試樣或試劑區(qū)帶的定量流動(dòng)分析技術(shù)。該定義強(qiáng)調(diào)了

FIA是在非平衡的狀態(tài)下進(jìn)行操作和測(cè)定的，并與SCFA法加以區(qū)別。

1990年Ruzicka和Marshall提出了順序注射分析（SIA）,由于它流路簡(jiǎn)

樸、操作簡(jiǎn)化、容易實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制，就作為流動(dòng)注射分析的一個(gè)分支迅速發(fā)展起

來(lái)，目前已成為流動(dòng)注射分析研究最活躍的領(lǐng)域之一。從國(guó)外FIA系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)

狀可以更清楚地了解FIA技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，按照自動(dòng)化限度的高低，目前國(guó)外F1A

儀器產(chǎn)品可以分為四代:流動(dòng)注射（1代）、順序注射（2代）、微珠注射（3代）

和閥上實(shí)驗(yàn)室（4代）。嚴(yán)格講,微珠注射和閥上實(shí)驗(yàn)室都屬于順序注射,只是與傳

統(tǒng)的順序注射相比它們的自動(dòng)化限度和集成度更高,這些系統(tǒng)在國(guó)外己有商品化

的儀器出售,下面就分別簡(jiǎn)樸介紹其基本流路及原理。

2..流動(dòng)注射（FI）

C一載液：R-試劑：P—蠕動(dòng)泵；S一試樣：RC—反映器；D一檢測(cè)器：￥一廢液;

圖1系統(tǒng)基本流程圖

傳統(tǒng)的流動(dòng)注射分析系統(tǒng)由一臺(tái)高性能的多通道蠕動(dòng)泵、一個(gè)注入閥、一個(gè)

反映管和一臺(tái)檢測(cè)器（如帶流通池的分光光度計(jì)）組成，其基本流路與圖1所示

流路相同。多通道蠕動(dòng)泵以恒定流率驅(qū)動(dòng)載液,并且脈沖響應(yīng)小;帶定量環(huán)的注入

閥可每次向流路中注入精確體積的試樣。典型的載液流率為1nil/min，試樣體

積為50口1,檢測(cè)速度為2?4樣/min。FI廣泛應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)（如檢測(cè)錢鹽、

磷酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽）、土壤樣品分析、發(fā)酵過程監(jiān)測(cè)、藥物開發(fā)、科研

和教學(xué)。如徐華華等采用在流動(dòng)注射體系中加氣體擴(kuò)散膜裝置的方法，讓水樣中

的NH4+在NaOH載液中轉(zhuǎn)變成NH3后擴(kuò)散透過氣體分離膜，再在H2s04吸取液中

又重新轉(zhuǎn)變成NH4+，與苯酚試劑及次氯酸鈉試劑反映，在pH約為12條件下生成

靛酚藍(lán)，用靛酚藍(lán)光度法在625nm處進(jìn)行測(cè)定水中鉉離子。

2..順序注射（SI）

1-注射泵；2一載液；3—存儲(chǔ)罐：4一試樣：5-蟠動(dòng)泵：口刀2.1?3一試劑1.2.3；D-檢測(cè)器：W

一廢液

圖2順序注射分析系統(tǒng)

順序注射分析系統(tǒng)（圖2）涉及一臺(tái)單通道高精度的雙向泵（如帶三通閥的注

射泵）、一個(gè)儲(chǔ)存管、一個(gè)多通道選擇閥和一臺(tái)檢測(cè)器。系統(tǒng)的核心部件是一個(gè)

多通道選擇閥，此閥的各個(gè)通道位置分別與檢測(cè)器、樣品、試劑等通道相連，公共

通道與一個(gè)可以抽吸和推動(dòng)液體的注射泵相通,通過泵的作用，順序從不同的通

道吸入一定體積的區(qū)帶到泵與閥之間的儲(chǔ)存管中，然后將這些溶液區(qū)帶推至檢測(cè)

器,在這一過程中樣品和試劑的區(qū)帶之間在管道中由于徑向和軸向的分散作用而

互相滲透引起試劑與樣品帶的重疊和混合,試劑與樣品發(fā)生化學(xué)反映,導(dǎo)致反映

產(chǎn)物的形成。多通道選擇閥內(nèi)部有細(xì)微管道,管道的一端始終與閥中央的公共通

道相聯(lián)，另一端則可以在人為控制或計(jì)算機(jī)控制下切換到別的通道口，使公共通

道與其互通,從而使注射泵能依次完畢吸入試樣、試劑及推送液體到檢測(cè)器等動(dòng)

作。在檢測(cè)器中可以得到與正常流動(dòng)注射分析中類似的峰型信號(hào)。與流動(dòng)注射分

析相比，順序注射分析具有以下的特點(diǎn):①系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)樸可靠,計(jì)算機(jī)控制方便，

樣品和試劑的混，合限度、反映時(shí)間可完全通過軟件控制，最大限度減少了操作中

的人為干預(yù)。控制的方便限度和精確限度比流動(dòng)注射分析有大幅度地提高。容易

實(shí)現(xiàn)集成化和微型化。②可以用同一裝置完畢不同項(xiàng)目的分析而無(wú)需改變流路設(shè)

立,特別合用于過程分析和多組同時(shí)分析。③樣品和試劑的消耗量很小,適于長(zhǎng)時(shí)

間監(jiān)測(cè)和試劑比較昂貴、樣品來(lái)源限制的分析。SI廣泛應(yīng)用于質(zhì)譜分析、火焰

溫度一紅外分析、熒光顯微術(shù)、流動(dòng)細(xì)胞計(jì)、熒光分析、電化學(xué)分析、化學(xué)傳感

器技術(shù)。如武亞艷等根據(jù)四價(jià)鈾在酸性介質(zhì)中能氧化非那西汀產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光,建

立了順序注射發(fā)光測(cè)量非那西汀的方法。

2..微珠注射（BI）

1―注射泵;2一載液;3—儲(chǔ)存管;4一試樣;5一端動(dòng)泵;6—懸浮微珠;7—JR流通池；

I）一檢測(cè)器"‘一廢液；

圖3微珠注射分析系統(tǒng)

微珠注射通常用于生物化學(xué)研究,與順序注射的操作方式相同,流路組成也

基本相同（圖3）,同樣有多通道選擇閥，只是用微珠作為試劑的載體，微珠可再

生。在進(jìn)行微珠注射分析時(shí),微珠表面上固化了一層合適的反映物,微珠被截留到

JR流通池中，具有生物分子的溶液和載液以精確控制的流速流過微珠表面，進(jìn)

入檢測(cè)器中檢測(cè)，最后微珠自動(dòng)從JR流通池底部排放掉。微珠注射分析在紫外-

可見-紅外光譜范圍進(jìn)行檢測(cè)，微珠可以選擇性地捕獲所選生物分子。在整個(gè)光

譜范圍內(nèi)實(shí)時(shí)收集到的檢測(cè)結(jié)果提供了生物分子的結(jié)合、解離和所捕獲的生物配

位體的類型方面的信息。微珠注射分析操作成功的關(guān)鍵之處是要注入精擬定量的

微珠并且它們能在指定的區(qū)帶捕獲生物分子。微珠注射廣泛應(yīng)用于生物配體交互

作用研究，Ruzicka等還預(yù)測(cè)微珠注射將會(huì)在細(xì)胞生物學(xué)和藥物檢測(cè)研究中發(fā)

揮作用。

2..閥上實(shí)驗(yàn)室

1一注射泵;2一載液;3—儲(chǔ)存管;4一試樣;5—蠕動(dòng)泵;6—多功能流通池；

7、8一檢測(cè)器光源通過光纖射入和射出*一廢液

圖4閥上實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)流路圖

閥上實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)是微型化設(shè)計(jì)的順序注射系統(tǒng)（所有的部件都集成在一個(gè)整

體閥上），它是目前集成限度和自動(dòng)化限度最高的流動(dòng)注射分析系統(tǒng)。這種精密

制作的儀器將試樣的注入口、反映通道及多功能流通池以特別設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)集成在

多通道選擇閥上,選擇閥各端口在閥內(nèi)部用微通道互相連接,可以在計(jì)算機(jī)控制

下正向流動(dòng)/逆向流動(dòng)/停流，從而進(jìn)行樣品的稀釋、試劑的添加、混和、培養(yǎng)

和反映速率的測(cè)定。多功能流通池兩端用光纖與檢測(cè)器相聯(lián)，進(jìn)行檢測(cè)。1、2、

3代系統(tǒng)的分析應(yīng)用都可以使用閥上實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng):圖4）。值得一提的是，上面介

紹的四代流動(dòng)注射分析系統(tǒng)都已實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)微機(jī)控制，我們也可以發(fā)現(xiàn)FIA系統(tǒng)

正沿著微型化、簡(jiǎn)樸化、智能化的方向發(fā)展。可以預(yù)計(jì)，隨著制造工藝的進(jìn)步，

集成化限度的進(jìn)一步提高,分析方法的豐富，儀器的耐用性和易操作性的提高，制

導(dǎo)致本的減少,FIA系統(tǒng)必將作為常規(guī)的分析測(cè)試手段進(jìn)入到眾多的實(shí)驗(yàn)室及工

廠生產(chǎn)線上，為科研和生產(chǎn)服務(wù)。

3流動(dòng)注射分析與其他分析方法聯(lián)用技術(shù)

作為一種多功能的在線溶液解決技術(shù)，流動(dòng)注射技術(shù)與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相結(jié)合

表現(xiàn)出廣泛的適應(yīng)性，它可與分光光度法、原子光譜法、電化學(xué)分析法、發(fā)光分

析法等分析手段聯(lián)用，構(gòu)成完整的分析系統(tǒng)。隨著FIA法不斷發(fā)展和成熟，各種

實(shí)驗(yàn)裝置和儀器也在不斷進(jìn)步，不僅可以測(cè)定金屬離子、非金屬離子，還可以測(cè)

定一些放射性元素及有機(jī)物。

3.1流動(dòng)注射分析與分光光度法聯(lián)用

流動(dòng)注射一分光光度法(flowinjection—spectro—photometry,簡(jiǎn)稱FI—S)

檢測(cè)是應(yīng)用最普遍的一種聯(lián)用技術(shù)。該方法簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉，可以方使地與信號(hào)

解決系統(tǒng)連接。鄒玉權(quán)等人基于在酸性介質(zhì)中、加熱條件下變色酸和甲醛發(fā)生顯

色反映，生成一絡(luò)合物，該絡(luò)合物最大吸取波長(zhǎng)為390nm這一原理，測(cè)定制革

廢水中的甲醛含量，在擬定了最佳的流動(dòng)注射分析條件基礎(chǔ)上，提高了靈敏度，

檢測(cè)限和線性范圍分別為0.01mg/L(按3倍基線噪音計(jì)算：以質(zhì)量濃度表達(dá)，下

同)、0.02--5mg/L,回收率為95.2%?97.7%,結(jié)果令人滿意。

3.2流動(dòng)注射分析與電化學(xué)分析聯(lián)用

電化學(xué)分析(electrochemicalanalysis)是儀器分析的一個(gè)重要組成部分，它

以電導(dǎo)、電位、電流和電量等參數(shù)與被測(cè)物組成、濃度的關(guān)系為計(jì)量基礎(chǔ)。電化

學(xué)檢測(cè)FTA技術(shù)的聯(lián)用不僅提高了電化學(xué)分析法的靈敏度，并且增強(qiáng)了離子選擇

電極的選擇性，更重要的是實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)。SILVIA等人建立了流動(dòng)注射電位分

析系統(tǒng)，對(duì)河水和廢水中的陰離子表面活性劑進(jìn)行了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。他們通過對(duì)

不同類型的陰離子表面活性劑進(jìn)行監(jiān)測(cè)，證明了此方法的可靠性。該方法具有較

高的靈敏度，檢測(cè)下限為5.OX10-mol/Lo同時(shí)，所建立的FIA系統(tǒng)還可以用

于監(jiān)測(cè)環(huán)境水體中的其他污染物。王玉杰等人采用自制碳棒PVC涂膜陰離子表面

活性劑電極，建立了測(cè)定環(huán)境水樣中陰離子表面活性劑的流動(dòng)注射電位分析法。

電極在L0X10_6?L0X10_3mol/L范圍內(nèi)有Nernst響應(yīng)。該方法的FIA流路

簡(jiǎn)樸，克服了直接電位法電位漂移的缺陷，有較好的實(shí)用性。

3.3流動(dòng)注射分析與發(fā)光分析法聯(lián)用

3.3.1與化學(xué)發(fā)光法聯(lián)用

化學(xué)發(fā)光(CL)法是通過測(cè)量物質(zhì)在進(jìn)行化學(xué)反映時(shí)產(chǎn)生的光強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行定量分

析的方法。它不需要任何光源，只需要高靈敏度的光電轉(zhuǎn)換元件和電子放大裝置,

避免了背景和雜散光的干擾，因此已被廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)領(lǐng)域。張娜等人運(yùn)用

流動(dòng)注射一(魯米諾―CU2+-CN—)化學(xué)發(fā)光體系測(cè)定工業(yè)廢水中的氟化物。當(dāng)試

劑和載流穩(wěn)定輸入后，再由樣品閥注射含氟藥品，并以其化學(xué)發(fā)光光譜的峰高

進(jìn)行定量分析。結(jié)果表白，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)定CN一校準(zhǔn)曲線線性范圍為

0.002-5pg/mL,其相關(guān)系數(shù)為0.9989,方法的檢出限為0.0004pg/nL0

3.3.2與熒光法聯(lián)用

熒光屬于分子發(fā)光，熒光分析法具有靈敏度高，取樣少等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于無(wú)

機(jī)、有機(jī)、生化、醫(yī)藥和臨床檢杳等各個(gè)領(lǐng)域中。十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)是中

國(guó)使用量最大的表面活性劑之一，它對(duì)環(huán)境有害，因此是水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的一項(xiàng)重

要指標(biāo)。運(yùn)用SDBs的熒光性質(zhì)，以流動(dòng)注射一熒光法可以直接對(duì)它進(jìn)行測(cè)定、該

方法測(cè)定SDBS的檢出限達(dá)4.5ng/mL,線性范圍為0~1.5g/mL,相關(guān)系數(shù)為

0.999o在測(cè)定水中苯酚含量時(shí)，可以運(yùn)用苯酚的熒光性質(zhì)，以流動(dòng)注射一熒光

法直接測(cè)定苯酚的含量，該方法測(cè)定苯酚的檢測(cè)限為5.1mg/rnL,分析速度可

達(dá)每小時(shí)解決120個(gè)樣。

3.4流動(dòng)注射分析與原子光譜法聯(lián)用

1979年，Y0ZA等人最先報(bào)道了流動(dòng)注射與原子光譜的聯(lián)用技術(shù)。隨后，它們?cè)谘?/p>

究和應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展迅速，不僅可以對(duì)多種元素進(jìn)行檢測(cè)，并且可以實(shí)現(xiàn)形態(tài)

分析和自動(dòng)化分析。張莉等人采用流動(dòng)注射一氫化物發(fā)生原子吸取光譜法測(cè)定了

底泥中的汞，該法采用全密閉的流動(dòng)注射自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的氫化物發(fā)生

裝置相比，穩(wěn)定性和可靠性得到很大提高，方法的線性范圍為1?20pg/L,檢

測(cè)限為0.005mg/kg,

3.5流動(dòng)注射分析與毛細(xì)管電泳分離技術(shù)聯(lián)用

毛細(xì)管電泳是一種高效分離技術(shù)，具有樣品用量少，分離速度快等特點(diǎn)，廣泛

應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域。陳宏麗等人采用較短的毛細(xì)管作為分離

通道，建立了一種微流控毛細(xì)管電泳和流動(dòng)注射聯(lián)用的分離測(cè)定麻黃堿和偽麻

黃堿的新體系。在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，他們的標(biāo)準(zhǔn)品的進(jìn)樣頻率可達(dá)成每小時(shí)60

個(gè)樣，且基線完全分離，重現(xiàn)性良好。LIU等人應(yīng)用流動(dòng)注射一毛細(xì)管電泳聯(lián)用

技術(shù)測(cè)定了藥品中氫浜酸美沙芬、偽麻黃堿鹽酸鹽等成分，與傳統(tǒng)毛細(xì)管電泳技

術(shù)相比，該方法的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和可靠性得到很大提高。目前，這項(xiàng)聯(lián)用技術(shù)

已經(jīng)成功地應(yīng)用于商品藥劑分析中。

3.6流動(dòng)注射分析與其他方法聯(lián)用

王兆喜等人將反相流動(dòng)注射與比濁法聯(lián)用，用于測(cè)定水中的氯離子含量，發(fā)揮

了流動(dòng)注射分析操作簡(jiǎn)便、快速等特點(diǎn)，使操作大為簡(jiǎn)化，分析時(shí)間縮短，節(jié)約

了相對(duì)貴重的硝酸銀，減少了運(yùn)營(yíng)成本。呂元琦等人采用微柱流動(dòng)注射與電感耦

合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用的同位素稀釋分析技術(shù)，在線測(cè)定了海水中痕量的鉛。

4流動(dòng)注射分析的智能化

作為一種微量分析技術(shù)，流動(dòng)注射分析的發(fā)展趨勢(shì)之一是體系的微型化、簡(jiǎn)樸

化、智能化。虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)為FIA技術(shù)注入了強(qiáng)大的活力。它將儀器的信

號(hào)分析與解決、結(jié)果表達(dá)與輸出放到計(jì)算機(jī)中來(lái)完畢，用計(jì)算機(jī)屏幕可以形象、

方便地模擬各種儀器控制面板，以各種形式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果，不僅可以實(shí)現(xiàn)

監(jiān)測(cè)過程中的自動(dòng)、在線分析，并且節(jié)約了生產(chǎn)上所需的實(shí)驗(yàn)成本，提高了工作

效率。國(guó)外己有將計(jì)算機(jī)技術(shù)和FIA技術(shù)聯(lián)用且取得滿意結(jié)果的報(bào)道。曹求洋等

人開發(fā)了一套與FIA-3100流動(dòng)注射儀聯(lián)用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)注

射儀操作的全自動(dòng)控制，還可以調(diào)整采樣時(shí)間和周期，讀取多維分析數(shù)據(jù)信息。

其分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖5。

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謝八W7/

圖5FIA—3100流動(dòng)注射分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

待測(cè)樣品注