环境样品前处理技术

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1、正相固相萃取原理
•取决于目标化合物的极性官能团与吸附剂表面的 极性官能团之间相互作用，其中包括了氢键， π—π键相互作用，偶极－偶极相互作用和偶极－ 诱导偶极相互作用以及其他的极性－极性作用。
•用比样品本身更极性的溶剂洗脱吸附的分析物质。
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2、常用正相固相萃取柱
① 极性官能团键合硅胶 LC-CN， LC-NH2， LC-Diol
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1 、阴离子（负电荷）交换
LC-SAX、LC-NH2：脂肪族季铵类盐 + 硅胶
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2、阳离子交换
LC-SCX：磺酸基；LC-WCX：羧酸基团
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①
流
动
②
相
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（四） 溶剂极性的影响
① 目标化合物在极性/非极性溶剂中的 溶解度，这主要涉及淋洗液的选择。
环境样品前处理新技术
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样品前处理的重要性
为什么要进行样品前处理？ * 环境样品欲测成分含量低（ppm，ppb， ppt 级）
* 干扰
* 有些样品不能直接进样、无响应、污染测试系统 • 样品前处理的目的
* 浓缩被测定组分的作用 * 消除基体对测定的干扰，提高监测灵敏度 * 便于样品的储存和运 * 减少对仪器的损伤，延长仪器的使用寿命
占整个分析过程所用 的时间
6.0%
61.0%
6.0%
报告结果
27.0%
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2 分离与富集的概念
分离（Separation）：分离是将欲测组分从试 样中单独析出，或将几个组分一个一个地分开，或 者根据各组分的共同性质分成若干组。
富集（Preconcentration）：富集被认为是分 离的一种，即从大量试样中搜集欲测定的少量物质 至一较小体积之中，从而提高其浓度至测定下限之 上。
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4、洗脱和收集 再用较强的溶剂将 目标化合物洗脱下来， 加以收集。
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活化吸附剂 进 样 洗 涤 洗 脱
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四、SPE分离机制与溶剂的选择
分离机制
反相SPE
正相SPE 阳离子交换SPE
典型的弱溶剂 （保留条件）
缓冲液或低浓度的甲醇 或乙腈
正己烷、甲苯等
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样品前处理的分类
Off-line pretreatment 脱机处理（单元处理）： 每个处理过程独立完成，与下一步处理或样品测定 分开。A：灵活、方便；D：容易引入误差；
On-line pretreatment 联机处理：将处理好的样品 直接引入到分析测试系统，最大的优点是避免人工 转移样品，降低分析误差，可自动操作。
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固相萃取仪 12
优点： 它们具有分离速度快、操作简单、萃取效 率高、无乳化等特点，在环境分析、药物 分析、形态分析等方面有广泛应用，尤其 适用色谱分析样品前处理。
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固相萃取(Solid-phase extraction，SPE) 和固相微萃取(Solid-phase microextraction，SPME)是两种从各类复 杂样品中提取净化微量待测组分的新技术
七、气体萃取（顶空技术）
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固相萃取分离法
基本原理
固相萃取(SPE)，又称固液微处理小柱技术。 它是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色 谱分离原理，使液体样品通过一吸附剂小柱， 保留其中某些组分，再选用适当的溶剂冲洗 杂质，然后用少量溶剂迅速洗脱，从而达到 快速分离净化与浓缩的目的。固相萃取微处 理小柱通常由粒径为40μm的各种不同的填料 （活性炭、硅藻土、氧化铝、硅胶、反相、 离子交换等）压缩于聚丙烯塑料管
用非极性溶剂解吸吸附在固定相中的目标物质。
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2、常用反相固相萃取柱
LC-18、LC-8 ：标准的单键合硅胶 ENVI-18、ENVI-8 ：聚合键合类填料 ENVI-Chrom P：苯乙烯：疏水 ENVI-Carb：含碳
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（二）、正相固相萃取
流动相：非极性、中等极性 固定相：极性。 分析物质：极性、中等极性、非极性
硬件（柱子）
颗粒度(um)
颗粒形状 塔板数
HPLC 不锈钢柱
SPE 塑料柱
5
40
球型(均匀） 球型（不均匀）
20～25，000
＜100
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1、柱子的比较
型号：C18
螺帽
柱接头
柱管
过滤片
？
固定相 尖端
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柱管
筛板 46
2、塔板数的比较
N = L/H
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② 目标化合物有无可能离子化（可用调 节pH值实现离子化）。
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（四） 溶剂极性的影响
③ 目标化合物有无可能与吸附剂形成 共价键。
④ 在吸附剂上吸附点的竞争程度，关 系到能否很好分离。
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三、固相萃取的装置及操作程序
筛板
固相萃取的装置
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筛板 筛板
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1、固相萃取的装置
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新型的样品前处理技术
固相萃取 固相微萃取 Stir-bar 萃取 超临界流体萃取 加速溶剂萃取 微波萃取 超临界水萃取
液体样品 固体样品
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固相萃取技术
一、固相萃取概念 三、装置及操作程序
二、固相萃取原理 四、溶剂的选择
五、 HPLC与SPE的比较 六、固相微萃取
② 极性吸附物质 LC-Si， LC-Florisil， ENVI-Florisil， LC-Alumina
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（三）、离子交换固相萃取
适用于带有电荷的化合物（水溶液、有机 溶液）。 原理：静电吸引，化合物上的带电荷基团 与键合硅胶上的带电荷基团之间的吸引。 分为：阴离子交换和阳离子交换。
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（一）、反相固相萃取
流动相：极性（水溶液）或中等极性 固定相：非极性。 分离对象：中等到非极性物质。
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1、反相固相萃取原理
分析物中的CH键 + 硅胶表面官能团→吸附→极 性溶液中的有机分析物→保留在SPE。所用的吸
附剂和目标化合物通常是非极性的或极性较弱的， 主要是靠非极性－非极性相互作用，是范德华力或 色散力。
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传统的样品前处理方法
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传统样品前处理方法的缺点
劳动强度大
时间周期长
手工操作较多，容易引入误差，重复性差
对复杂样品需多种方法结合，步骤繁琐， 样品损失多
使用大量有机溶剂
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样品前处理的评价准则
能否最大限度的去除影响测定的干扰物； 待测组分的回收率 操作是否简单 成本 是否对人体构成危害
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一 、固相萃取(SPE)概念
SPE ：Solid Phase Extraction
是一种液相色谱分离，利用 固体吸附剂将液体样品中的 目标化合物与干扰化合物分 离，达到分离和富集目标化 合物的目的。
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慢
中等
淋洗液
快
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二 、固相萃取的模式及原理
反相固相萃取
正相固相萃取 离子交换固相萃取
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37Βιβλιοθήκη 2、操作程序（1）、活化吸附剂
萃取之前要用适当的 溶剂淋洗小柱，以使吸附 剂保持湿润，可以吸附目 标化合物或干扰化合物。
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（2）、上样（吸附） 样品倒入活化后的固相 萃取小柱，然后利用抽真 空，加压或离心的方法使 样品进入吸附剂。
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3、洗涤（去除杂质）
在样品进入吸附剂，目标化 合物被吸附后，可先用较弱 的溶剂将弱保留干扰化合物 洗掉。
低离子强度缓冲液 (<0.1mol/L)
低反离子强度
典型的强溶剂 （洗脱条件）
乙腈、甲醇或溶剂与水的混 合物
二氯甲烷、甲醇等
高离子强度缓冲液（＞ 0.1mol/L)
高反离子强度
阴性离子交换 SPE
低离子强度缓冲液 （<0.1mol/L)
高离子强度缓冲液 (>0.1mol/L)
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五、 HPLC与SPE的比较
① 阴离子交换 ② 阳离子交换
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固相萃取选择分离模式和吸附剂时还要 考虑以下几点：
1. 目标化合物在极性或非极性溶剂中的溶解度，这 主要涉及淋洗液的选择。 2. 目标化合物有无可能离子化（可用调节pH 值实 现离子化），从而决定是否采用离子交换固相萃取。
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3. 目标化合物有无可能与吸附剂形成共价键，如 形成共价键，在洗脱时可能会遇到麻烦。 4. 非目标化合物与目标化合物在吸附剂上吸附点 上的竞争程度，这关系到目标化合物与干扰化合 物是否能很好分离。
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1 样品预处理 Sample pre-reatment
样品预处理的目的： 使样品的状态和浓度适应所选择的分析技术
样品预处理的原则： 防止待测组分的损失
避免引入干扰
样品预处理的依据：
物质性质（生物样品的有机分子或元素等）
干扰情况（是否需要分离等）
测定方法（是否需要富集等）
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样品采集 样品处理 分析测定 数据处理
4243活化吸附剂44分离机制典型的弱溶剂保留条件典型的强溶剂洗脱条件反相spe缓冲液或低浓度的甲醇正相spe正己烷甲苯等二氯甲烷甲醇等阳离子交换spe低离子强度缓冲液01moll高离子强度缓冲液01moll低反离子强度高反离子强度阴性离子交换spe低离子强度缓冲液01moll高离子强度缓冲液01moll45hplcspe硬件柱子不锈钢柱塑料柱颗粒度um40颗粒形状球型均匀球型不均匀202500010046柱接头螺帽过滤片型号