样品制备技术——SPME & SPE
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第三节 固相萃取技术
一、固相萃取概念 三、装置及操作程序 五、 HPLC与SPE的比较 七、气体萃取（顶空技术）
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二、固相萃取原理 四、溶剂的选择 六、固相微萃取
一 、固相萃取(SPE)概念
SPE ：Solid Phase Extraction
是一种液相色谱分离，利用
（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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2、操作程序
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。
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2、操作程序
4、洗脱和收集
再用较强的溶剂将
辽农职院 工程系 质检中心
观察思考 课外阅读 退出本章
第三章 样品制备
本章目录 学习指南 演示文稿 复习自测
学习目标
目的要求 样品前处理在色谱分析过程中是一个既耗时 又极易引进误差的步骤，样品处理的好坏直接影响色 谱分析的最终结果，因此，为了提高分析测定效率， 改善和优化色谱分析样品制备方法和技术是一个重要 问题。 通过本章的学习，目的是使学生掌握溶剂萃取、 固相萃取、超临界流体萃取、微波萃取以及衍生化技 术等色谱分析用样品的前处理方法，了解有关样品前 处理仪器的一些相关知识。 学习要点 溶剂萃取技术；蒸馏及精馏技术；固相萃 取技术；气体萃取技术；超临界流体萃取技术； 微波 萃取技术；衍生化技术 技能要点 溶剂萃取技术；蒸馏及精馏技术；固相萃 取技术；超临界流体萃取技术；波萃取技术
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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
② 极性吸附物质 LC-Si， LC-Florisil， LC-Alumina
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ENVI-Florisil，
①
流 动
②
相
（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
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。 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
5 球型(均匀） 20～25，000
塑料柱
40 球型（不均匀） ＜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
？
柱管
筛板
2、塔板数的比较
N = L/H
六、固相微萃取 SPME
不是将待测物质全部分离出来，通过在样 品与固相涂层间的平衡来达到分离。 方法：玻璃纤维浸入样品中→残留农药→ 扩散→吸附→平衡→取出玻璃纤维→洗脱
取样品基质（液体和固体）上方的气相 部分进行色谱分析。 用途：痕量高挥发性物质的分析测定， 气体是挥发性物质的最理想的溶剂。
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1、特 点
① 操作简单 ② 可自动化 ③ 可变因素多 ④ 灵敏度高：检出限可达10-12水平。
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2、分 类
静态顶空：在一个密闭的容器中，样 品与样品上方气体（1/2）达到平衡。 动态顶空： “连续气体萃取”方法， 不必两相达到平衡。经捕集浓缩后进
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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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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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
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1、正相固相萃取原理
保留取决于分析物的极性官能团与吸附剂 表面的极性官能团之间的相互作用。 用比样品本身更极性的溶剂洗脱吸附的分 析物质。
（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。 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 筛板
筛板
固相萃取的装置
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1、固相萃取的装置
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1、固相萃取的装置
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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、操作程序
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
二 、固相萃取的模式及原理
反相固相萃取 正相固相萃取
① 阴离子交换
离子交换固相萃取
② 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。
→分析。
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固相微萃取装置
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固相微萃取装置
关键：石英纤维上涂吸附剂 原则：目标化合物是非极性 时选择非极性涂层；目标化 合物是极性时选择极性涂层。
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使用方法
七、气体萃取（顶空技术）
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七、气体萃取（顶空技术）
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七、气体萃取（顶空技术）
行测定。
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3、静态顶空过程
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4、动态顶空过程
捕集阱中捕集浓缩。
“烘烤”：载气的 流动方向与热解吸 时的流动方向相反。
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复习思考题
1、固相萃取概念、原理
2、HPLC与SPE的比较
3、固相萃取的装置及操作程序
1、活化吸附剂2、进样3、洗涤4、洗脱
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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 高离子强度缓冲液 (>0.1mol/L)
阴性离子交换 SPE
低离子强度缓冲液 （<0.1mol/L)
五、 HPLC与SPE的比较
HPLC
SPE
硬件（柱子）
颗粒度(um) 颗粒形状 塔板数
源自文库
不锈钢柱
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 典型的弱溶剂 （保留条件） 典型的强溶剂 （洗脱条件）
反相SPE
正相SPE 阳离子交换SPE
缓冲液或低浓度的甲醇 或乙腈
正己烷、甲苯等 低离子强度缓冲液 (<0.1mol/L) 低反离子强度
第三节 固相萃取技术
一、固相萃取概念 三、装置及操作程序 五、 HPLC与SPE的比较 七、气体萃取（顶空技术）
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二、固相萃取原理 四、溶剂的选择 六、固相微萃取
一 、固相萃取(SPE)概念
SPE ：Solid Phase Extraction
是一种液相色谱分离，利用
（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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2、操作程序
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。
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2、操作程序
4、洗脱和收集
再用较强的溶剂将
辽农职院 工程系 质检中心
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第三章 样品制备
本章目录 学习指南 演示文稿 复习自测
学习目标
目的要求 样品前处理在色谱分析过程中是一个既耗时 又极易引进误差的步骤，样品处理的好坏直接影响色 谱分析的最终结果，因此，为了提高分析测定效率， 改善和优化色谱分析样品制备方法和技术是一个重要 问题。 通过本章的学习，目的是使学生掌握溶剂萃取、 固相萃取、超临界流体萃取、微波萃取以及衍生化技 术等色谱分析用样品的前处理方法，了解有关样品前 处理仪器的一些相关知识。 学习要点 溶剂萃取技术；蒸馏及精馏技术；固相萃 取技术；气体萃取技术；超临界流体萃取技术； 微波 萃取技术；衍生化技术 技能要点 溶剂萃取技术；蒸馏及精馏技术；固相萃 取技术；超临界流体萃取技术；波萃取技术
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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
② 极性吸附物质 LC-Si， LC-Florisil， LC-Alumina
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ENVI-Florisil，
①
流 动
②
相
（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
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。 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
5 球型(均匀） 20～25，000
塑料柱
40 球型（不均匀） ＜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
？
柱管
筛板
2、塔板数的比较
N = L/H
六、固相微萃取 SPME
不是将待测物质全部分离出来，通过在样 品与固相涂层间的平衡来达到分离。 方法：玻璃纤维浸入样品中→残留农药→ 扩散→吸附→平衡→取出玻璃纤维→洗脱
取样品基质（液体和固体）上方的气相 部分进行色谱分析。 用途：痕量高挥发性物质的分析测定， 气体是挥发性物质的最理想的溶剂。
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1、特 点
① 操作简单 ② 可自动化 ③ 可变因素多 ④ 灵敏度高：检出限可达10-12水平。
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2、分 类
静态顶空：在一个密闭的容器中，样 品与样品上方气体（1/2）达到平衡。 动态顶空： “连续气体萃取”方法， 不必两相达到平衡。经捕集浓缩后进
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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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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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
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1、正相固相萃取原理
保留取决于分析物的极性官能团与吸附剂 表面的极性官能团之间的相互作用。 用比样品本身更极性的溶剂洗脱吸附的分 析物质。
（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。 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 筛板
筛板
固相萃取的装置
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1、固相萃取的装置
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1、固相萃取的装置
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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、操作程序
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
二 、固相萃取的模式及原理
反相固相萃取 正相固相萃取
① 阴离子交换
离子交换固相萃取
② 阳离子交换
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流动相：极性（水溶液）或中等极性 固定相：非极性。
→分析。
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固相微萃取装置
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固相微萃取装置
关键：石英纤维上涂吸附剂 原则：目标化合物是非极性 时选择非极性涂层；目标化 合物是极性时选择极性涂层。
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使用方法
七、气体萃取（顶空技术）
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七、气体萃取（顶空技术）
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七、气体萃取（顶空技术）
行测定。
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3、静态顶空过程
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4、动态顶空过程
捕集阱中捕集浓缩。
“烘烤”：载气的 流动方向与热解吸 时的流动方向相反。
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复习思考题
1、固相萃取概念、原理
2、HPLC与SPE的比较
3、固相萃取的装置及操作程序
1、活化吸附剂2、进样3、洗涤4、洗脱
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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 高离子强度缓冲液 (>0.1mol/L)
阴性离子交换 SPE
低离子强度缓冲液 （<0.1mol/L)
五、 HPLC与SPE的比较
HPLC
SPE
硬件（柱子）
颗粒度(um) 颗粒形状 塔板数
源自文库
不锈钢柱
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 典型的弱溶剂 （保留条件） 典型的强溶剂 （洗脱条件）
反相SPE
正相SPE 阳离子交换SPE
缓冲液或低浓度的甲醇 或乙腈
正己烷、甲苯等 低离子强度缓冲液 (<0.1mol/L) 低反离子强度