改革不断深化的背景下, 国民经济虽不断提高与进步, 但环境污染、环境破坏日益严重, 已经威胁到人类的家园, 在一定程度上阻碍了国家的可持续发展。此种情况下, 人们的环保意识增强, 注重环境保护、节约资源。基于此, 针对化学品给大气、土壤、水体及人类身体健康带来严重危害的情况, 业界人士已经高度重视这一情况, 积极研究与开发绿色分析化学技术, 意在利用此项技术来分离、处理化学品, 降低其危害性, 使之污染能够在环境承受范围之内。
1 绿色分析化学的特征
绿色分析化学是把绿色化学的原理应用在新技术的分析与研究中, 利用一些先进的技术, 把污染的源头扼杀在摇篮中, 寻找一些不管是对环境, 还是对人都没有伤害的方法, 使化学对环境的污染降到可以承受的范围。基础此概念, 可以确定绿色分析化学具有的特征是:
(1) 涉及范围较广。既然绿色分析化学的目的是降低化学对环境的污染, 那么其需要处理可能对大气、水体、土壤等方面有一定危害的化学产品或试剂, 以此来使自然环境良好发展, 人们生活更加健康。这充分说明了绿色分析化学涉及范围较广。
(2) 技术手段多。既然要切实有效的分离、处理化学品, 降低其危害性, 那么就需要运用各种先进的分析技术、测量手段来处理化学品, 如此才能改变化学品给水体、土壤、大气带来严重污染的情况, 使其产生的污染在环境承受范围之内。可以说, 绿色分析化学几乎用遍了所有分析化学的方法。从这一方面来说, 绿色分析化学还具有技术手段多的特征。
(3) 研究对象复杂。相关数据显示, 目前全世界化学品超过1000万种, 又因不同化学品在使用的过程中会通过这样或那样的形式、途径来污染环境, 危害人们的生活环境。要想良好的开展绿色分析化学, 切实有效的降低化学品对环境、人类的危害, 势必要对不同类型、形式的化学品予以分离、测定等等, 致使绿色分析化学有一定难度。从这一方面来说, 绿色分析化学还具有研究对象复杂的特征。
(4) 交叉性。的确, 要想使绿色分析化学能够充分发挥作用, 切实有效的分离、处理各种化学品, 还离不开其他学科的理论支持, 只有引用其他学科的知识, 才能更加科学的、合理的研究化学品, 提出切实可行的办法来处理、分离化学品, 降低其危害性。这也充分说明了绿色分析化学还具有交叉性的特征。
2 发展绿色分析化学的必要性
的确, 化学与各个行业之间的关系密切, 在各个行业发展中起到一定促进作用。但与此同时, 我们需要正视化学品使用所产生的负面影响, 即化学品使用后所产生的废气、废物、废渣等给环境带来的负面影响。随着环境污染日益恶劣, 给人们的生存与生活带来一定威胁, 人们对环境污染状况予以高度重视, 对化学品的应用也予以高度重视。出于“从源头上根治污染”的考虑, 加大了绿色分析化学技术的研究。
绿色分析化学技术的研究, 也就是对传统化学品应用中产生的危害性物质予以检测和控制, 进而对其进行离析处理, 从而消除危害性物质, 避免化学品使用污染环境。相关调查数据显示, 化学品废弃物中有55%的易燃性和腐蚀性物质、42%的有毒物质、3%的反应活性物质, 这些均会污染环境, 而科学合理的应用绿色分析化学技术, 可以大大降低化学品污染环境的情况, 相应的水环境和土壤将得到良好的保护, 人们的身体健康也就不会受到威胁。所以, 绿色分析化学技术的研究与应用是非常必要的。
3 绿色分析化学原理与技术分析
3.1 绿色分析样品前处理技术
从绿色分析化学研究情况来看, 绿色分析化学样品采集与前处理对分析效率有很大影响。为了提高绿色分析化学的有效性, 应当切实有效的落实绿色分析化学样品采集及前处理工作。目前, 对于样品采集可以进行主动采集亦或被动采集。尽管主动采集占为主导地位, 但近些年被动采集应用越来越广, 所以应当正视两种采集方式, 对其予以合理的运用。而对于样品前处理, 则是利用微波消解、微波萃取、超临界流体萃取等技术方法。具体表现为:
3.1.1 微波消解。
微波消解是一种高效省时, 低能耗的现代制样技术, 普遍应用于原子光谱分析之中, 也在电化学分析、分光光度测定等方面应用, 能够将其节能、减少环境污染、效率高等优势充分发挥出来。当然, 微波消解之所以能够有效应用, 主要是的在高温和压力的环境之中, 能够激活化学物质, 增强氧化剂的氧化能力, 并且作用在样品表面, 导致样品表面破裂、扰动, 并不断产生新的与试剂接触的表面, 加速样品消解。
3.1.2 微波萃取。
微波萃取是一种利用微波能提高萃取效率的先进技术。在具体应用此项技术来进行样品前处理, 主要是利用微波加热来加速溶剂, 使之发挥作用, 溶解样品, 从中萃取目标物。在此需要特别说明的是, 不同物质的介电常数不同, 相应的所得到的微波能也不尽相同, 微波萃取的效果也有所不同。一般来讲, 介电常数较小, 微波吸收能力也相对较差, 相应的微波萃取效果也将降低。而要想提高微波萃取效率, 需要在萃取装置选择上下功夫, 也就是尽量选用带有控温附件的微波制样设备, 并且制样杯为聚四氟乙烯材料制成的, 而萃取容积为极性溶剂。
3.2 绿色分析测试技术
3.2.1 近红外技术。
作为一项绿色分析技术, 其在具体应用的过程中通常是简单处理样品, 避免样品处理中溶剂或废液废渣等给环境带来负面影响, 并且保证样品不被损伤, 在此基础上有效的分析、测试、后处理样品。当然, 在此项技术之所以能够有效应用主要是分子振动过程中的倍频和合频吸收强度较弱, 相应的样品不经过稀释预处理, 直接接受测定分析。
3.2.2 顶空气相色谱分析。
此项技术的应用主要是将样品置于密封容器之中, 在恒定温度下使样品上部气体及其分组达到平整状态, 进而提取上部气体, 并对其进行色谱分析处理, 如此能够确定样品中挥发性组分的含量。这也充分说明了顶空气相色谱分析技术具有较强分析作用, 能够相对准确的确定样品中挥发性组分含量, 为控制样品对大气环境的污染有很大帮助。
3.2.3 X射线荧光分析。
通常情况下, 利用X射线荧光来分析样品, 那么样品将受到X射线、高能粒子束、同步辐射源产生的真空紫外线的照射, 那么试样中元素将发射出特征X射线。而所谓的特征X射线, 其实是高能粒子与试样原子碰撞, 使原子处于激发态, 而在较为外层电子向内层空穴跃迁时, 多余能量将以X射线的形式放射出来。相关研究表明, 在特定的条件下, 荧光X射线强度与分析元素含量之间也存在的一定的线性关系, 这就意味着利用X射线荧光分析测试样品, 即便不运用任何试剂, 也能够完成样品的处理。所以, X射线荧光分析具有分析速度快、准确度高、分析范围广等特点, 值得在绿色分析化学之中广泛应用。
3.3 绿色分析分离富集技术
3.3.1 固相萃取。
起源于上世纪七十年代的样品富集技术, 固相萃取是根据固相与液相之间的分配系统不同, 在液体样品通过固体吸附层时, 可以将其基体去除, 富集待测物, 之后利用少量溶剂洗脱和回收待测物。基于此, 可以确定固相萃取之所以能够有效应用, 主要是通过结合液相萃取与液相色谱技术而产生的, 能够代替传统的液—液萃取法。
3.3.2 固相微萃取。
起源于上世纪九十年代的固相微萃取技术是一种集萃取、浓缩、解吸于一体的样品前处理技术。从本质上来讲, 此项技术是一种待测物在基体样品和固定相之间取得平衡的技术, 在一定条件下, 待测物在固定相上有较高的分配系数时, 能够被萃取出来, 并且萃取量较高。这充分说明了, 此项技术与常规的萃取方法不同, 其具有多种优势, 如体积小、灵敏度高、分析周期短等。当然, 要想使此项技术能够充分发挥作用, 还是需要选择适合的、有效的样品处理方法。从目前固相微萃取技术应用情况来看, 确定常用的样品处理方法主要有两种, 即直接萃取和顶空萃取。其中, 直接萃取是将萃取头直接浸入液体或气体之中, 直接分析气体或者液体样品;而顶空萃取则是将萃取头悬于固体或液体样品上方, 进而分析较脏的液体样品或固体样品。
结束语
在科学技术不断发展的今天, 绿色分析化学研究已经取得一定成果, 在降低化学品对环境污染程度上有一定作为。但要想使化学品的污染在环境承受范围之内, 还需要更加深入的研究绿色分析化学技术。
摘要：作为一门新兴学科, 绿色分析化学主要是将绿色化学原理应用在新分析方法和技术设计之中, 以此来降低化学品的危害性, 使化学品的污染在环境承受范围内。当然, 要想做到这点, 需要我们真正理解绿色分析化学原理与技术, 进而深入研究, 使之能够有效的分离、处理化学品。基于此, 本文将立足于绿色分析化学, 通过了解绿色分析化学的特征, 在此基础上探究绿色分析化学的原理与技术, 希望对其有更为深入的了解, 为促进绿色分析化学更好发展创造条件。
关键词：绿色分析化学,原理,样品前处理,分离富集
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