环境样品前处理2

键合硅胶固定相萃取实例
C18键合硅胶是最常用的固定相 萃取水中的多环芳烃（PAHs）: 一、分别用5ml甲醇和蒸馏水对萃取柱进行预处理 二、再将已经用盐酸酸化为PH=2.0的800ml水样以 20ml/min的流速过柱 三、用空气将柱中的残留水分吹干 四、用甲苯将分析物洗脱后蒸发至1ml， 五、最后用气相色谱-离子捕获质谱法测定。
C18柱： O 硅烷）
(CH2)17CH3 R
（十八烷基
苯基柱：
R O Si R (CH2)3
氨基柱：
R O Si R (CH2)3 NH2
氰基柱：
R O Si R (CH2)3 CN
R
阳离子交换柱：
O
Si
(CH2)3SO3-H+ R
R
阴离子交换柱： O
Si
(CH2)3 R
CH3 N+ CH3ClCH3
键合硅胶类固定相的特点
缺点
一、不适用对极性很大的分析物 二、对强碱性及强酸性介质的敏感性
一方面会被碱溶解，另一方面会发生硅胶与烷基碳 链化学键的断裂，在强酸性中硅胶与烷基碳链之间的 化学键也会发生断裂。
其他氧化物及键合氧化物固定相萃取吸附剂
氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化钍 等，具有活性羟基，这些氧化物及其烷基键 合物也有可能作为固相萃取的吸附剂。 与硅胶相比的优点： 一、在酸碱溶液中稳定性高，在任意PH值中 使用。 二、独特的吸附表面，对酸性化合物具有较强 的吸附性能 三、适合于某些生物样品的分离和富集
操 作 步 骤 三 除 杂 质 中等强度溶剂洗脱 条 件 实 验 洗脱廓形 最 佳 浓 度 体 积
目的主要是为了去除吸附在柱子上的少量基体干扰组分。合适的洗涤液 应该能将基体干扰组分尽可能除净，又不会导致被吸附的分析物流失。
/
操 作 步 骤 四 高强度溶剂洗脱 洗 测 空白实验 测定空白值 脱 收 定 集 回 强 杂 收 体 收 度 质 积 集 率 大 多 小 / 最 佳 浓 度 体 积
第三节
固相萃取的吸附剂
固相萃取吸附剂 一 、最好为多孔的具有大的表面积的固体颗粒， 表面积越大，吸附能力越强。 二、应该降低固相萃取的空白值 尽可能地降 低固相萃取的空白值，从而最大限度地降低 测定的检测限。 三、萃取吸附过程必须可逆且有高的回收率 。 四、固相萃取吸附剂要有高的化学稳定性 五、必须与样品溶液有好的界面接触
/
将柱子（3ml或6ml）放在固定架上（自制），用 5ml玻璃移液管吸3ml的氯仿加到SPE-Si柱 （SPE-Si柱，500mg/3ml，Phenomenex， USA）上进行活化，之后，将吹干样品先用500ul 微量注射器取200ul的氯仿溶解，涡流15秒，洗入 柱子，再用200ul涡流15秒，洗入柱子。然后分别 用5ml的氯仿分离中性脂类，加10ml的丙酮分离 甘油脂，氯仿与丙酮的分离相收集于废液瓶中，并 用丙酮洗柱尖，以便清除不纯物。加5ml的甲醇,并 使甲醇在柱中停留1min，最后洗脱的极性磷脂用 10ml尖头离心管收集（上述按生产商指令进行）， 得到的甲醇分离物在40℃水浴下用N2吹干（气流 不要过大）。放在-20℃冰箱保存，待分析。
7. 免疫萃取技术
原理： 将抗体固定在固相载体材料上，制成免疫亲和吸附 剂，将样品溶液通过吸附剂，样品中的目标化合物因 与抗体发生免疫亲和作用而被保留在固相吸附剂上，
然后用酸性缓冲液或有机溶剂作为洗脱剂洗脱固定相，
使目标化合物从抗体上解离，从而使目标化合物被萃 取和净化。 优点： 操作简单、选择性强 缺点：使用范围窄（分子质量小于1000）
固相萃取的分类
正相固相萃取所用的吸附剂都是极性
的．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。
固相萃取的分类
反相固相萃取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。
固相萃取的局限性：
柱径较窄，限制了流速，通常1-10ml/min 填料粒径40um左右，若增加流速会产生动力学 效应 对较脏样品容易堵塞 容易产生缝隙 为了克服阻力大、流速低、易产生缝隙等问题， 近年来出现了厚度为1mm左右的膜过滤片形成的 盘状结构
操 作 步 骤
一 柱 预 处 理
使用的高纯有毒有机溶剂溶剂量很少，减少 了对环境污染，环境友好。 无相分离操作，易于收集分析物组分，能处 理小体积试样。 操作简单、快速、易于实现自动化。
。
固相萃取的优点
快速，特别是膜状萃取柱 与液-液萃取相比，减少了人力和溶剂 可用于野外采集样品的处理，方便运输、保 存 应用范围广，水、固甚至大气 容易与其它技术联用
5. 微波消解和微波辅助萃取技术
原理: 利用微波加热的特性来对物料中目标成分
进行选择性萃取的方法。通过调节微波加热的
参数，可有效加热目标成分，以利于目标成分的萃取与分离。源自优点： 节能，省时，环境友好
缺点： 局部过热
6. 超临界流体萃取技术
原理：超临界流体萃取技术本质上就是利用压力和温
度对超临界流体溶解能力的影响而达到萃取分离 的目的。一般以二氧化碳作为萃取溶剂。 优点： 理想的，清洁的样品前处理技术 缺点：提取装臵复杂，高压下操作有危险性，成本高 适用范围： 杀虫剂、多氯联苯、多环芳烃等
特点
有毒溶剂用量少
无 相 分 离
操作简单、易自动化
问题 柱效低 柱径小，流速慢 1-10mL/min
柱 填 料 粒 径 〉
40μm
在污染体系中，易堵塞
是目前从水样品中萃取有机化合物时应用最多的分离富集技术
2.固相微萃取技术
由于无需使用有机溶剂，极大地改善了操作 人员的工作环境，使实验室排出的有毒溶剂 降至最低。操作简便 成熟的商品化技术，应用于大气、水和土壤 等各种环境样品中的挥发性、半挥发性、不 挥发性化合物的采集、分离和富集。 缺点：固体吸附剂容易堵塞，灵敏度不高
缺点：提取装臵复杂，高压下操作有危险性，成本高
4.吹扫-捕集技术
原理：用氮气、氦气或其他惰性气体将被测物从样品中抽 提出来 优点： 对环境不造成污染，取样量少、富集效率高、受基
体干扰小及容易实现在线检测
缺点： 易形成泡沫，给非极性气相色谱柱的分离也带来困
难，并且水对火焰类检测器也具有淬火作用。
适用范围：从液体或固体样品中萃取沸点低于200oC，溶 解度小于2%的挥发性或半挥发性有机物。
键合硅胶固定相的极性取决于：碳链的种类、 长度、固定相的含碳量、硅烷化试剂是单功 能团试剂还是三功能团试剂以及固定相是否 经过封端处理等。 一般碳链长，固定相含碳量大，固定相的极 性小；碳链短，固定相含碳量小，固定相的 极性大。
R
C8柱： O 硅烷）
Si R
R Si
(CH2)7CH3
（辛烷基
现有样品前处理技术的评价和展望
主动采样 —— 膜萃取+各种检测器 环境样品的采集 被动采样 —— 固相微萃取技术
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
固相萃取技术 固相微萃取技术 压力液体萃取和亚临界水萃取 吹扫-捕集技术 微波消解和微波辅助萃取技术 超临界流体萃取技术 免疫萃取技术
1. 固相萃取技术
键合硅胶固定相
残留在硅胶表面的硅醇基会对极性较大的组 分产生吸附，对萃取不利， 消除：采用三功能团硅烷化试剂与硅胶反应， 减少表面的硅醇基，键合完成后，再进行 “封端”处理。目的是使残留的硅醇基被封 闭或惰性化，采用更加活波且较短的硅烷化 试剂如三甲基硅烷等与固定相上残留的硅醇 基发生反应。
有机聚合物吸附剂
1 普通有机聚合物吸附剂 优点：一、在强酸和强碱中具有较高的稳定性 二、聚合物表面没有活性羟基，消除了由此 引起的次级作用。 三、吸附更加完全、回收率更高 四、被吸附的有机溶剂很容易被洗脱。 基体材料大多是苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，少数 为聚甲基丙乙烯酸甲酯、苯乙烯-二乙烯基苯-乙烯 基乙苯共聚物及苯乙烯-二乙烯基苯-乙烯吡咯烷酮 适用于极性较大的有机分析物：酚类、杀虫剂等。
环境样品前处理
授课人： 刘文莉
样品前处理
为什么要进行样品前处理？
浓缩被测痕量组分（ppm，ppb， ppt 级）的作用，提 高方法的灵敏度，降低最小检测限。 消除基体对测定的干扰，提高方法的选择性 通过衍生化的前处理方法，可以使一些在正常检测器 上没有响应或响应值较低的化合物转化为具有很高效 应值的化合物。 样品经前处理后就变得容易保存和运输 可以除去对仪器或分析系统有害的物质，如强酸或强 碱性物质，如生物大分子等，延长仪器使用寿命，使 分析测定能长期保持在稳定、可靠的状态下进行。
固相萃取是一种基于液固分离萃取的试样预处理技术，
由液固萃取和柱液色谱技术相结合发展而来的。通过 颗粒细小的多孔固相吸附剂选择性地吸附溶液中的被 测物质，被测物质被定量吸附后，用体积较小的另一 种溶剂洗脱或用热解析的方法解析被测物质，在次过 程中达到分离富集被侧物质的目的。
固相萃取技术
回收率、富集倍数高 SPE
正 己 烷
甲 醇
水 缓 冲 液
除去杂质
/
使填料溶剂化
提高重现性
操 作 步 骤
二 加 样
注意事项：
一、用合适的溶剂稀释试样，使样品溶液的溶剂强度调节到 合适的范围内。
二、适当减少试样体积或适当增加固相萃取柱的填料 三、加样萃取的流速应该适当。加样时采用的合理流速取决 于萃取柱或盘的几何性状和萃取填料粒径的大小。
C18键合硅胶对大多数非极性及中等极性的分 析物具有很好的萃取能力。
键合硅胶类固定相的特点
优点： 一、采用了表面积大的硅胶作为基体制备的， 故保证了其具有较大的吸附容量。 二、具有良好的机械强度，常见的有机溶剂及 洗脱剂对其没有不良影响，一般也不会引起 膨胀或收缩。 三、商品化程度高，易于获得，适用化合物种 类范围广泛。