绿色化学在分析化学中的应用

分析化学是研究物质组成、含量、结构和形态等信息的科学。这一化学重要分支与绿色化学有什么联系呢？

分析化学是评估绿色化学的有效工具，其分析结果是确定使用限制和相关环境监管的主要依据，同时也是绿色化学原则的应用对象。化学分析需要溶剂，试剂和能源消耗，因此也需要遵循绿色化学原则以实现高效和安全。

绿色化学12原则中直接与分析化学相关的包括：

预防

更安全的溶剂和反应条件

预防污染的实时分析

减少事故可能性

绿色分析化学

化学分析的一般步骤包括样品制备、分离、检测和鉴定。在前两个步骤中更容易实践绿色化学；而后两步主要涉及电化学检测，灵敏度高，只需要少量样品，且只有少量废物产生。

样品制备

使用仪器分析是一个发展趋势，因其样品需求量少，可有效利用能源，减少废物产生。光化学法的发展也为样品制备开辟了一条绿色道路。总体而言，在开发新方法时，应寻找毒性更低、成本效益更高和废物产生更少的化合物和工艺。

环保的样品制备技术包括：

溶剂微萃取

瓶内液-液萃取（in-vial LLE）
单滴微萃取（SDME）
液相微萃取（LPME）
液-液-液三相微萃取（LLLME）

吸附微萃取和液体脱附

固相萃取（SPE）
管内固相微萃取（in-tube SPME）
纤维套管固相萃取（fiber-in-tube SPE）
单短柱（SSC）
固相微萃取（SPME）

热脱附

固相微萃取（SPME）
搅拌棒吸附萃取（SBSE）

基质固相分散

基质固相分散（MSPD）

增强的流体/溶剂萃取

超临界流体萃取（SFE）
加压液体萃取（PLE）
亚临界水提取（SWE）
微波辅助提取（MAE）
超声辅助溶剂萃取（SASE）

固体热脱附

直接热脱附（DTD）

在这些技术中，液体样品一般选用固相萃取（SPE）。在线（全自动）固相萃取-液相色谱法（SPE-HPLC）是一种成熟的技术方法，可轻松实现小型化。

分离

分离方法的开发应用，应以减少样品量和溶剂消耗、提高选择性、缩短分析时间、简化仪器结构为目标。

电驱动分离法符合绿色分析化学的要求，与许多色谱法相比，其消耗的溶剂和样品更少。越来越多的实验室开始考虑将毛细管电泳（CE）作为分离复杂样品的标准程序。此外，微粉化可以减少废物的产生，且对只有非常小量样品的分析至关重要。为了简化操作程序，微型全分析系统（µTAS）将化学分析的所有步骤集成到单个设备中，从而提高选择性和检测限度。微流体设备虽然只需消耗纳米或皮升级样品，但样品通常以微升或毫升级的量转移，这不符合绿色化学的要求。

常用于样品制备和分离中的溶剂是废物的主要来源，因此，使用替代溶剂是绿色分析化学的关键。用于萃取的超临界流体（如水，CO₂）不仅可以节省分析时间、减少有机溶剂的消耗，还可以扩大溶剂和流动相的溶解度、极性、挥发性的整体范围。离子液体的良好物理性质，包括低挥发性和适宜的熔点，在实践绿色化学中具有广阔前景。此外，这些替代溶剂具有化学可调性。更多关于绿色溶剂的信息将在下一篇文章中讨论。

分析方法发展迅速，结合绿色化学原则以加强安全健康，并减小对环境影响已是必然趋势。

American Chemical Society
Koel, M. and Kaljurand, M., 2006. Application of the principles of green chemistry in analytical chemistry. Pure and applied chemistry, 78(11), pp.1993-2002.