在现代分析化学中,样品预处理对于提高分析结果的准确性、灵敏度和可靠性至关重要[1]、[2]、[3]、[4]。对于含有复杂有机基质的样品(如环境水、食品、生物和药品样品),在避免分析物损失和二次污染的同时,高效彻底地分离或转化目标分析物仍然是分析科学的核心挑战[5]、[6]、[7]。传统的样品消化方法主要依赖于高温条件下的强酸处理,包括开放式和封闭式消化技术[8]。开放式消化存在分析物挥发损失和有毒酸雾生成的风险,而封闭式消化(尤其是MIC和MWD)虽然能够减少挥发损失,但仍需要繁琐的后处理步骤(如酸去除和长时间冷却),从而显著降低了分析效率[9]、[10]、[11]。因此,开发快速、高效且环保的新型样品预处理方法已成为分析化学研究的重要课题。
紫外光辅助消化(UVD)技术作为一种基于光化学原理的先进氧化过程,为解决上述问题提供了绿色高效的途径[12]、[13]。该技术利用紫外光生成高活性的氧化物质,使样品中的有机基质在常温或温和温度下快速完全分解。其方法论和设备的发展密切相关,共同推动了这项技术的进步。从最初的简单浸没式和批量UVD反应器,到与流动分析技术(如FIA[14]、[15]和SIA[16])无缝集成的复杂在线连续流系统,再到与微波[17]和超声波[18]等能量场协同工作的混合消化系统,最近的创新显著加速了该技术在自动化、微型化和集成方面的发展。特别值得注意的是先进紫外光源的出现,包括VUV系统、UV-LED和微等离子体UV灯,这些光源在波长选择性、即时操作和紧凑设计方面具有显著优势[13]、[19]。同时,光-Fenton/Fenton类材料(如Fe2+和Fe0[20]、[21])、光催化材料(例如TiO2和CdTe)[22]、[23]以及光电化学系统[19]的战略性结合显著提高了紫外光的利用效率和消化性能。这些发展结合微流控技术和基于MEMS的反应器设计[25],使得UVD平台实现了微型化、自动化和高效化,适用于实验室和现场应用。
本文旨在系统总结UVD方法论的进展和设备创新。首先将阐明不同系统中活性氧化物质生成途径和作用机制,随后详细分析UVD系统的核心组成部分,包括紫外光源的演变和特性,以及反应器设计的创新和优化。此外,本文还将全面总结和评估UVD方法和设备在水质分析、生物样品分析、食品安全监测和药品质量监控等领域的应用,展示其在解决实际问题方面的能力(图1)。最后,本文将探讨UVD方法和设备的未来发展趋势,讨论其在智能化、微型化和处理更复杂基质方面的潜力。通过本文,我们希望为相关领域的研究人员提供有价值的见解,并促进UVD在分析化学中的进一步创新和应用。