微流控芯片中的液—液萃取分离

自1990年由瑞士的Manz和widme提出微全分析系统的概念以来，微流控分析技术及微流控芯片加工技术到现在几十年的时间里已经取得了极大的发展。

微流控技术的发展也为试样处理的进一步发展提供了新的机遇。微系统通道中，出现一系列不同于宏观体系的尺度效应，如微通道中表面张力的影响远大于重力因素，基于扩散的传质效应显著等，在微通道内流体总是表现为稳定的层流状态，以及较短的扩散距离和扩散时间。这些不同于宏观体系的特点，导致了许多不同于常规方法的微流控无膜分离技术的产生，如无膜液—液萃取和无膜多相层流分离技术。与常规分离技术相比，微流控芯片无膜分离技术由于具有较大的比界面面积和较短的扩散距离，因而系统具有较高的分离效率和较快的分析速度。

液—液萃取又称为溶剂萃取，是利用物质在互不相溶的两相中分配比不同而达到分离的目的。在宏观体系中，液—液萃取通常是将有机剂（即萃取剂）和含有待分离组分的式样水溶液震荡混合，使两相充分接触，试样中的分析物就会在两相之间进行分配。分配达到平衡后，利用两相密度差异将有机与水相分层分离。

通常把物质从水相进入有机相的过程称为萃取，而相反的过程称为反萃取。萃取分离法的优点是分离效果好，通过多次萃取，可以达到很高的回收率，萃取所需设备简单，操作简便，适用范围广。它不仅适用于常量组合的分离，也适用于微量组合的分离浓集，不仅适用于实验室少量试样的分离，而且适用于工业生产中大量物质的分离和纯化。

萃取分离法的缺点是采用手工操作时，工作量较大，试剂用量大，所采用的溶剂往往是易燃、易挥发和有一定毒性的物质，这对操作者和实验室的安全是不利的，且通常有机溶剂价格较高，因此，在应用上受到一定限制。另外，经过剧烈振荡易导致乳化现象，使分相困难。一般需要采用增大有机溶剂的用量，假如电解质，改变溶液酸度，避免剧烈振荡等方法，；来降低或消除乳化现象。

影响层流萃取效率的主要因素有：

1、流速。当流速较慢或停留时，组分可有效地从水相被萃取进入有机相。

2、比表面大小。比表面越大，萃取速度越快，效率越高。

3、扩散距离。在微流控萃取中，萃取时间即为扩散时间。根据公式t=L2/D，扩散距离L愈小，扩散时间愈短，即萃取愈快。

4、反应速度。要求亲水性待测组分能在两相界面快速地转化为疏水性物质而进入有机相。