
在化学与材料科学研究中,无论是新型催化材料的高通量筛选、纳米材料理化性质表征,还是无机固体材料元素组分定量、有机合成产物定性定量分析,样品前处理工作量占整个分析流程60%以上,前处理分液精度直接决定最终检测结果可靠性。传统实验依靠手动多通道移液枪完成标准系列配制、样品稀释、试剂添加,在大批量样品实验时,受操作人员手法、疲劳程度、吸液速度影响,平行样偏差显著;面对强酸、有机溶剂等腐蚀性试剂,人工操作存在安全隐患;同时手动操作记录难以溯源,不利于实验方法标准化。
自动化液体处理设备是解决上述痛点的重要工具。博清生物科技(南京)有限公司研发的ZJYY系列自动分液系统为桌面式高通量分液设备,依托精密蠕动泵与三维运动平台,搭配独立耐腐蚀管路,实现非接触式微量分液,无需反复更换吸头,兼容多种化学试剂,支持自定义分液程序,适配96孔板高通量实验体系。
一、仪器与原理
(一)仪器设备
博清生物ZJYY系列自动分液系统,8通道,7英寸彩色触控屏,支持96孔板,非接触式分液;紫外可见分光光度计;电子分析天平;容量瓶、96孔微孔板;超纯水;金属离子标准储备液;无机酸、有机溶剂(乙腈、乙醇等)。
(二)工作原理
博清生物自动分液系统以精密蠕动泵驱动流体输送,液体仅在专用管路内部流通,实现非接触式分液,避免孔板样本交叉污染。系统内置运动控制模块,可按照预设程序完成板位定位、管路润洗、排泡、定量分液、防滴液回抽等连续动作;支持自定义任意行列分液方案,分液速度两档可调,管路可拆卸更换,耐受稀酸、极性有机溶剂,适配化学分析常用试剂体系。整机采用独立管路设计,不同试剂更换时只需更换管路,防止试剂交叉干扰;配套触控可视化操作界面,实验方案可保存、调用,分液操作过程可记录,满足实验溯源要求。
二、实验部分
(一)实验场景1:标准工作曲线溶液自动化配制
材料元素分析(ICP-OES/ICP-MS)需要配制多梯度金属离子标准系列。利用博清自动分液系统,在96孔板内自动完成母液与超纯水的定量添加,梯度稀释得到5个浓度水平标准溶液。对比手动移液与自动分液两种方式配制标准曲线,测定吸光度,计算曲线相关系数、平行样RSD。
(二)实验场景2:材料消解液自动稀释与内标添加
将粉体催化材料经微波酸消解后的样品溶液作为待测基质,使用自动分液系统向微孔板中自动加入消解样品、超纯水稀释剂以及元素内标溶液,批量制备平行待测样品,对比手动操作与自动化分液的样品测定重复性。
(三)实验场景3:催化动力学高通量反应试剂分配
针对纳米催化材料动力学筛选实验,在96孔反应板中自动向每孔加入底物溶液与催化剂分散液,启动催化反应,实现多组平行反应同步启动,减少人工加样时间差带来的动力学数据偏差。
(四)性能评价指标
以分液体积准确度、平行样品相对标准偏差RSD、工作曲线相关系数作为评价指标;同时评估试剂兼容性、交叉污染风险、批量样品处理耗时。
三、结果与讨论
(一)分液重复性与标准曲线效果
采用博清生物自动分液系统配制金属离子标准系列,标准曲线R2>0.999;同浓度平行样品RSD<2%。手动移液组平行样RSD普遍高于4%。人工操作在批量移液过程中存在吸液气泡、挂液、加样速度不一致等问题,造成浓度偏差;自动分液系统稳定控制泵速与分液高度,非接触加样减少液滴挂壁,显著提升系列浓度一致性,适合元素分析标准溶液配制。
(二)消解样品稀释与内标添加应用效果
无机粉体材料酸消解基质体系黏度较高,手动移液更容易产生体积误差。自动分液系统通过管路预润洗、排泡程序,降低基质黏度带来的分液偏差。批量处理96个样品时,自动分液完成全部内标添加与稀释仅需数分钟,远快于手动操作;同时减少操作人员接触酸性消解液,提升实验安全性。独立管路设计可在更换样品基质时快速更换管路,避免不同元素样品之间交叉污染。
(三)高通量催化动力学实验优势
催化动力学实验对试剂添加时序一致性要求极高,人工逐孔加样存在时间梯度,会导致动力学初始条件不一致,影响反应速率常数测定。博清自动分液系统可一次性完成整块96孔板同步分液,各组反应起始时间偏差可控,非常适合多组分催化材料并行筛选,大幅加速新材料研发迭代效率。
(四)试剂兼容性与局限性讨论
设备管路可兼容稀硝酸、盐酸、乙醇、乙腈等化学分析常用试剂;但高浓度强氧化性酸、强腐蚀试剂需匹配专用管路。系统优势集中在微孔板体系批量分液;超大体积分液、高固体颗粒悬浮原液直接分液仍存在管路堵塞风险,悬浮样品建议经过滤预处理后上机分液。对比进口自动化液体工作站,博清自动分液系统成本更低,操作简单,维护便捷,更适合国内中小型材料实验室、高校化学实验室推广使用。
博清生物科技(南京)有限公司研发的ZJYY自动分液系统应用于化学与材料科学样品前处理,可稳定完成标准溶液配制、样品稀释、内标添加、高通量催化反应试剂分配等操作。相比传统手动移液,自动化分液显著降低人为操作误差,提升实验平行性与数据重现性,缩短大批量样品前处理耗时,减少有害化学试剂对实验人员暴露风险。该系统适配ICP、紫外分光、HPLC等多种仪器分析前处理工作流,操作简便,方案可存储复用,具备良好的试剂兼容性,能够满足催化材料、无机粉体、纳米材料等方向高通量化学分析需求,为材料化学实验室样品前处理自动化提供国产可靠设备方案。后续可进一步拓展该系统与固相萃取、在线消解模块联用,构建一体化全自动样品前处理平台。





