微流控分析(Microfluidic analysis)自兴起以来,一直得到化学、生物、电子、机械等领域的科学家们的广泛关注。液体在微流控芯片通道中,由于尺度效应导致的许多不同于宏观体系的特点,促使了许多不同于常规方法的无膜分离技术的产生,促进了微流控芯片试样前处理技术的进一步发展。本工作的主要内容是进行基于微流控芯片的无膜液—液萃取技术和无膜多相层流分离技术的研究。 第一章对溶剂微萃取技术、微流控芯片液—液萃取技术和微流控芯片多相层流分离技术的发展和现状进行了综述。介绍了这些技术的原理、特点、发展历史及其在各个领域的应用。 第二章建立了一个基于液滴捕陷技术的微流控芯片液—液萃取分离系统。首次提出一种新的在微通道中形成微液滴的方法,通过在微通道侧壁加工方形的微结构,将数百皮升的萃取剂液滴捕陷于其中。该方法对形成液滴的体积和位置有准确的控制。在进行液—液萃取分离时,水相试样溶液连续流过萃取剂液滴,通过分析物的扩散传质作用和萃取剂液滴的溶解作用,在萃取剂液滴内实现了分析物超过1000倍的浓集,远远超过了常规萃取体系所能达到的浓集倍率。采用了基罗丹明B为试样考察系统的分析性能及进行定量分析的可行性。对相转移效应和液滴的溶解效应对浓集过程的影响进行了详细研究。 第三章建立了一个新的微流控芯片停流液—液萃取分离系统。通过对微流控芯片的通道表面进行处理,在芯片上实现了有机相停流,水相连续流动的停流萃取模式,建立了一种具有良好重现性的芯片液—液萃取方法。实验中,首次观察到萃取物在有机相通道中的浓度梯度和聚焦现象。对萃取过程中的萃取物相转移和萃取剂溶解两种效应对萃取性能的影响,进行了详细研究。利用萃取物聚焦效应,实现了高于多相层流液—液萃取芯片系统浓集倍率的萃取分析,并且可以通过控制萃取剂的溶解速度实现对聚焦效果和浓度梯度的有效控制。该系统被应用于铝离子的芯片液—液萃取测定。 第四章建立了一个集成多相层流分离—离子选择性电极检测的微流控芯片分析系统。系统利用重力驱动方法,利用多相层流分离方法实现血清试样中钾离子与血清基体的在线分离,同时在芯片上集成加工离子选择性电极检测系统进行