2011第二章_固相萃取技术课件

a.固相萃取柱的预处理
一是为了润湿和活化固相萃取填料，二是为了除去填料中可能存在的杂 质，减少污染。
采取的方法是用一定量溶剂冲洗萃取柱。 反相类型的固相萃取硅胶和非极性吸附剂介质，通常用水溶性
有机溶剂如甲醇预处理，然后用水或缓冲溶液替换滞留在柱中 的甲醇。 正相类型的固相萃取硅胶和极性吸附剂介质，通常用样品所在 的有机溶剂来预处理。 离子交换填料一般用3～5mL 去离子水或低浓度的离子缓冲溶液来预
第二章 固相萃取
学
概述
习
固相萃取的基本原理、分离模式及操 作步骤
要
固相萃取的操作步骤
点
固相萃取的装置
固相萃取方法的建立及应用
第一页，编辑于星期日：九点 二十一分。
一、概述
所谓萃取法 ,就是从样品中提取组分 ,传统的方法 是液-液萃取法 ( LLE) ,即用液体作为提取剂。
固相萃取（Solid Phase Extraction, SPE） 是19世纪70年 代后期发展起来的样品前处理技术。它发展迅速， 广泛应用于环境、制药、临床医学、食品等领域 。
作用机理：
1）极性-极性相互作用 2）表面硅羟基、铝羟基与极性化合物的极性官 能团
之间相互作用，包括氢键，π-π键等。 3）偶极-偶极相互作用 4）偶极-诱导偶极相互作用 应用：从非极性溶剂样品中萃取极性化合物
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硅胶柱(silica)
表面－SiOH,中等强度的吸附剂，适用于从非极性基体中吸附极性化合物。
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b.上样
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c.洗去干扰物质
目的是为了除去吸附在固相萃取柱上的少量基体干
扰组分。
一般选择中等强度的混合溶剂，尽可能除去基体 中的干扰组分，又不会导致目标萃取物流失。
反相萃取体系常选用一定比例组成的有机溶剂-水混 合液，有机溶剂比例应大于样品溶液而小于洗 脱剂溶液。
基本装置包括固相萃取柱、固相萃取过滤装
置。
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（1）固相萃取柱
商品化的固相萃取柱（cartridge）外形类似于一个注射 器针筒。还可自行填装固相萃取柱。
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（2）固相萃取过滤装置
固相萃取加样过程中，需通过适当的方法使样品 溶液通过固相萃取柱，使待分析物吸附在填料上 。洗脱过程中，同样需要使溶剂通过固相萃取住 ，使待分析物解析。以上步骤需借助于固相萃取 过滤装置完成，采用柱前加压或柱后加负压抽吸 的方式实现。
洗脱模式有两种：一种是目标化合物比干扰物与吸附剂之间的亲 和力更强，因而被保留，洗脱时采用对目标化合物亲和力更强的 溶剂；另一种是干扰物比目标化合物与吸附剂之间的亲和力更强 ，则目标化合物被直接的洗脱。通常采用前一种洗脱方式。
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2.固相萃取的分离模式
反相固相萃取
d.洗脱溶剂的选择
溶剂强度应足够大，以保证吸附在固定相上的 分析物定量洗脱下来。
选择的洗脱溶剂应与后续的分析相适应。 选择粘度小、纯度高、毒性小并与分析物和固定
相不发生反应的溶剂。选择单一溶剂效果不理想 时，可以考虑使用混合溶剂进行洗脱。
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3.固相萃取的应用
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1.固相萃取吸附剂的选择-常用固相
萃取吸附剂
键和硅胶吸附剂 石墨碳 离子交换树脂 金属配合物吸附剂
聚合物吸附剂
免疫亲和吸附剂
分子嵌入聚合物
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键和硅胶吸附剂
常用的键合硅胶吸附 剂表面积在50～
500m2/g 之间，孔径 为5～50nm ，粒径大 于40μm 。一般应选 择粒径小、比表面 积大的吸附剂，以 获得更好的萃取效 果。但要注意若粒 径过细，萃取时阻 力增加，萃取速度 下降。
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1.固相萃取吸附剂的选择
应根据分析对象、检测手段及实验室条件合理选择。
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2.固相萃取溶剂的选择
在固相萃取固定相活化、上样富集、淋洗杂质、分析 物洗脱过程中，都涉及到溶剂选择问题。
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品基体溶剂（或洗脱溶剂）之间亲和力的相对大小。 样品基体是强非极性溶剂，如正己烷，二氯甲烷等，一
般要选用正相柱分离。 样品基体是强极性溶剂，如水和甲醇，乙腈及丙酮的混
合液，要选用反相柱分离。
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离子交换固相萃取
离子交换固相萃取用于萃取分离带有电荷的分析物
固定相为带电荷的离子交换树脂，流动相为中等极性到 非极性样品基质。
固相萃取在环境分析的应用---多环芳烃、农药 残留等有机污染物的检测。
固相萃取在生物样品分析中的应用---生物检材中 毒物和药物残留分析、血液中药物分析和药物 动力学研究。
固相萃取在食品分析中的应用
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1）固相萃取测定生物检材中安眠酮（导数紫外） 2）双柱富集固相萃取测定钯、锶（FAAS） 3）固相萃取富集水中多环芳烃（HPLC) 4）固相微萃取富集多环芳烃GC-MS
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柱色谱实验
柱层析法：是分离，纯化和鉴定有机化 合物的重要方法之一。
基本原理：利用混合物各组分在某一物质中 的吸附或溶解性能（即分配）的不同，或其它 亲和作用性能的差异，混合物的溶液流经该种 物质，进行反复的吸附或分配等作用，从而将
各组分分开。
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固相萃取吸附剂的选择
固相萃取溶剂的选择
固相萃取的应用
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1.固相萃取吸附剂的选择-固相萃取吸
附剂的要求
固相萃取吸附剂最好为多孔的、具有大的表面积的固体 颗粒。
固相萃取吸附剂应有较低的空白值。
萃取吸附过程必须可逆且有高的回收率。 固相萃取吸附剂要有高的化学稳定性。 固相萃取吸附剂必须与样品溶液有好的界面接触。
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一、概述
与液液萃取相比，固相萃取具有如下优点：
①回收率和富集倍数高
②有机溶剂消耗量低，可减少对环境的污染
③采用高效、高选择性的吸附剂，能更有效的将分析物与干扰组分分离 ④无相分离操作过程，容易收集分析物
⑤能处理小体积试样
⑥操作简便、快速，费用低，易于实现自动化及与其他分析仪器连用。
硅胶是一种酸性吸附剂，可以吸附酸性（有机酸类）或中性的极性化合 物，由于表面的硅醇基可以释放出弱酸性的氢离子，又作为一种弱酸性 阳离子交换剂，吸附碱性化合物（生物碱类，胺类）。
活性（吸附性）与硅胶的含水量有关，根据其中含水量不同分为不同的活性 等级。
硅胶的活化：加热到100-110度，除去表面吸附的水份，当温度升到500度，表面 的硅醇基脱水变成硅氧烷键，从而丧失吸附性。
分析物与吸附剂间的作用是静电吸引力。 离子交换固相萃取分为阴离子交换固相萃取和阳离子
交换固相萃取。
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三、固相萃取的操作步骤
一个完整的固相萃取步骤包括固相萃取柱的预处理、 上样、洗去干扰物质、洗脱及收集分析物四个步骤。
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吸附剂的极性小于洗脱液的极性。 应用：可以从强极性的溶剂中（如水样）萃取是非极性或
弱极性的化合物。 作用机理：非极性-非极性相互作用，如范德华力或色散
力。
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正相固相萃取
吸附剂：极性键合相，如硅胶键合－NH2、－CN，-Diol
（二醇基）；极性吸附剂，如silica、florisil、(A-,N-,B)alumina、硅藻土等。流动相为中等极性到非极性样品基质。
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d.洗脱及收集分析物
选择适当的洗脱溶剂洗脱被分析物，收集洗脱液 ，挥干溶剂以备后用或直接进行在线分析。
为了尽可能将分析物洗脱，使比分析物吸附更强 的杂质留在SPE 柱上，需要选择强度合适的洗脱 溶剂。
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四、固相萃取基本装置
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c. 固相萃取过滤-离心法
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全自动固相萃取仪
全自动固 相萃取仪 能自动完 成固相萃 取的全部 步骤
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固相萃取联用装置
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四、固相萃取方法的建立及应用
a.固定相活化溶剂的选择
一般使用两种活化溶剂。第一种溶剂（初始溶剂） 用于净化固定相，对于常用的C18键和硅胶固定相 ，可用甲醇有效地除去其所含杂质。第二种溶剂 （终溶剂）使固定相溶剂化，以便样品中的分析 物能更好的保留。
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b.上样萃取溶剂的选择
为了使分析物更好地保留在固相萃取柱上，上样萃取 时应采用尽可能弱得溶剂。
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a.固相萃取过滤-加压操作
固相萃取加压操作可通过在 液体样品储液槽上方用高压 空气或氮气施加一定压力来 实现的。如果样品较少，可 以用手动加压的方式实现。
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美国Supelco公司提供的给
单个固相萃取小柱加压的单 管处理塞。
处理。
固相萃取填料从预处理到样品加人都应保持湿润，如果在样品 加入之前，萃取柱中的填料干了，需要重复预处理过程。
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b.上样
将样品倒入活化后的SPE 小柱，然后利用加压、抽真空
或离心的方法使样品进入吸附剂。采取手动或泵以正压推 动或负压抽吸方式，使液体样品以适当流速通过固相萃取 柱，此时，样品中的目标萃取物被吸附在固相萃取柱填料 上。
硅胶极亲水：分析的样品溶液必须无水。 备注：硅胶净化时，一般杂质保留在柱上，目标化合 物流出。
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正相萃取或反相萃取选择原则
总目的：杂质和待分析物分离 1、受样品基体提取溶剂，要分离的杂质和目标化合物
的性质制约 a)物质在柱上的保留（或洗脱）取决于其与吸附剂和样
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c.淋洗溶剂的选择
淋洗溶剂用于洗去吸附在固定相上的干扰组分。淋洗 溶剂的强度选择非常重要，其强度不能太高，也不能 太低，应大于或等于上样溶剂，又小于洗脱溶剂。淋 洗溶剂的选择原则：尽可能将干扰组分从固定相上洗 脱完全，但又不能洗脱任何分析物。
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一、概述
样品类型
SPE可以用于所有类型样品的处理，但是液体 样品是最容易处理的。
Survey response %
Liquids Solids Goos and creams Gaseous Other
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二、基本原理、分离模式及操作 步骤
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b. 固相萃取过滤-负压抽吸
负压抽吸是在固相萃 取柱的出口用注射器 手动抽负压，或与水 泵或真空泵相连，用 泵施加适当真空度， 从而使样品溶液抽吸 通过固相萃取柱。最 常用的是用抽滤瓶实 现负压抽吸。
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也可以采用固相萃取过滤装置同时处理多个样品
正相固相萃取
离子交换萃取
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有机溶剂非极性顺序
正己烷>环己烷>四氯化碳>甲苯>苯> 无水乙醚>氯仿>二氯甲烷>四氢呋喃> 乙酸乙酯>丙酮>乙腈>异丙醇>甲醇>水 >乙酸
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反相固相萃取
反相：吸附剂（固定相）是非极性或弱极性的，如硅胶 键合C18,C8, C4，C2,-苯基等。流动相为极性（水溶 液）或中等极性样品基质。
固相萃取（SPE）是利用固体吸附剂将液体 样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和 干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱，达 到分离和和富集的目的。
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1、基本原理
样品在两相之间的分配，即在固相（吸附剂）和液相（溶剂）之 间的分配。
固相萃取保留或洗脱的机制取决于被分析物与吸附剂表面的 活性基团，以及被分析物与液相之间的分子作用力。