在分析化学中，用于样品处理的膜分离过程主要有渗析、电渗析、膜过滤和膜萃取等。

一、渗析

渗析是溶质在浓度梯度的作用下，从给体穿过膜进入受体相的过程。在唐南(Donnan )渗析中。膜可用于从高分子量基体中分离低分子量分析物，从而实现样品的有效净化，但对不同的小分子物质则无法分辨。渗析广泛应用于生物化学的蛋白质浓缩中。

渗析单元由带沟槽的惰性材料块(如聚四氟乙烯)和渗析膜组成。渗析膜被固定夹在两块带沟槽的惰性材料块之间，形成给体和受体两个液流通道。当样品被引入给体通道时，大小合适的溶质分子即在浓度梯度的作用下，扩一散通过膜而进入受体通道中，受体通道与液相色谱系统在线连接。

在膜渗析中，单位时间内透过膜的溶质分子数(通量)与膜的面积和厚度、溶质的浓度梯度和扩散系数等因素有关，而扩散系数又由样品的翻度、温度、膜的孔径大小等因素决定。为了获得高的通量也即溶质的回收率，对这些影响因素进行优化是于分必要的。

可用中空纤维膜代替平面膜以增加膜的面积，从而增加溶质的通量。此时，可将一束中空纤维的两端分别私结在一个装置中，中空纤维浸在样品(给体)中而受体存在于纤维中。这样，将使扩散因面积大大增加。这种装置的缺点是中空纤维较脆不便操作，且使用后清洗困难。另外，这种装置只能用于样品体积量较大的样品如天然水等。

影响通量的另一重要因素是膜的孔径，也即截留分子量(Molecular Weight Cut Off, MWCO)。MWCO是指能够截留90％以上的最小的化合物的分子量。使用时，应选择既能有效保留干扰物质又能使分析物快速通过的膜。用膜渗析清除生物样品中的蛋白质时，一般选用MWCO值为10～15kDa的膜。

另外，溶质与膜表面之间的静电作用和疏水作用也影响通量。文献曾报道醋酸纤维膜表面的负电荷因与带正电荷的化合物结合而导致其回收率降低，对亲水性的纤维素膜而言，化合物的疏水性越强，回收率越低。

实验表明，膜渗析装置的结构设计也影响通量。给体通道愈浅通量愈大，这是因为溶质的传质阻力不仅来自渗析膜，还来自给体相。目前使用的商品渗析装置多是Gilson公司(Villiers-le-Bel，法国)的产品，其通道深度为0.2mm,膜厚度为20um。

膜渗析有平衡渗析(equilibrium dialysis)和连续渗析(continuous dialysis)两种方式在平衡渗析中，给体和受体都是静止的。随着时间的推移．溶质在给体和受体问的浓度梯度将逐渐减小并最终为零，这将导致溶质的通量也将逐渐减小并最终为零。因此，这种渗析速度较慢且最高只能得到50％的回收率(当给体和受体的体积相等时)，只能应用于分析物浓度较高和不需要高灵敏度的样品前处理中相反．在连续渗析中，由于扩散到受体中的溶质被连续流动的受体及时转移出受体通道，能够得到比平衡渗析更高的浓度梯度和通量，从而获得更高的渗析速度。由于渗析到受体中的溶质被连续流动的受体稀释．有必要连接一个预富集柱将溶质浓缩。

膜渗析可与多种仪器在线联用。尽管有膜渗析与气相色谱工和毛细管电泳联用的报道，研究得最多的还是膜渗析与液相色谱在线联用。膜渗析与液相色谱在线联用的主要应用领域为食品分析和生物医学分析，文献详细列出了应用实例和相应的参考文献。

二、电渗析

在电渗析中，将阴阳电极置于分离膜的两边施加电势差，带电的溶质即透过分离膜向阳极或阴极迁移。分析物的分离不仅和分子体积有关，而且还与其所带电荷有关对于弱酸弱碱化合物，还可通过调节pH提高选择性，达到分离富集的目的。电渗析所用的膜可以是普通的纤维素膜或离子交换膜。为了防止被分离物在电极附近电解，可以用离子交换膜将电极包裹。

电渗析的影响因素较多，除了前面讨论的影响膜渗析的影响因素外。其他参数如所施加的电压、样品流速、样品的离子强度和pH等也影响分离富集效率。对标准的纤维素膜而言，所施加的电压一般应小于10V，高于10V会因为焦耳热使膜受损害。

电渗析可方便地与色谱或毛细管电泳在线联用。目前，有关用电渗析进行样品分离富集的研究报道有限，主要用于而清、食品发酵液和环境样品的前处理。但是，真正得到实际应用的是比较十净的环境水样．如地表水和地下水中的一些酸碱化合物的测定。

三、膜过滤

膜过滤是将样品置于膜的一侧，并施加压力使大小合适的分子以及溶剂通过膜孔到膜的另一侧。当进行离线操作时，膜过滤的驱动力可通过真空或离心而施加。在在线操作中，用泵将样品泵入膜过滤器的给体通道，并在其出口端施加阻力，使样品通过膜而进入受体通道中。

膜过滤中，影响体积通量的因索主要有施加的压力、样品黏度以及影响膜阻力的一些参数．如面积、厚度和孔径等：值得注意的是，膜过滤的传质阻力还可来自所谓的浓度极化层—累积在膜表面的不能透过膜的物质。

尽管有膜过滤与液相色谱和气相色谱在线联用的研究报道，但它在分析化学中的应用还仁分有限，目前仅在食品发酵液的测定中得到应用。

四、膜萃取

膜萃取是一种基于非孔膜进行分离富集的样品前处理技术。这种非孔膜可以是液体也可以是固体(如聚合物)。进行膜萃取操作时，非孔膜置于中间，膜的一边是样品(给体)，另外一边是用于捕集目标分析物的受体。给体和受体一般为液体，但也可以是气体。膜萃取的优点主要是富集倍数高、净化效率高、有机溶剂用量少、成本低以及易于与分析仪器在线联用等。膜萃取主要有支载液体膜萃取(SLM)、连续流动液膜萃取(CFLME)、微孔膜液-液萃取(MMLLE)、聚合物膜萃取等几种模式，我们将在以下各节中详细讨论。

相关链接：膜分离过程

文章来源：《环境样品前处理技术》

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