ASE快速溶剂萃取—解决固体半固体样品前处理的新技术

ASE快速溶剂萃取—解决固体、半固体样品前处理的新技术

戴安中国有限公司市场部刘静

随着现代化学分析技术的飞速发展，分析手段越来越向着快速、微量、准确、自动的方向发展，样品的分析时间基本在20-30分钟，痕量样品的检测可达ppb-ppt，但在样品的前处理方面，仍存在很大的问题，数小时数十小时的处理时间，大量的溶剂消耗和废液的处理，其结果造成萃取效率低、人为误差大，萃取成本高。有数据表明，完成一个实验70-80%甚至更多时间用在样品的前处理上，而给实验带来的误差有60%以上出自样品的前处理。样品前处理越来越成为现代分析方法发展的制约，已越来越引起人们的重视。美国戴安公司自1996年推出了快速溶剂萃取仪ASE (Accelerated Solvent Extraction)是对化学分析样品前处理的革命性贡献。

ASE方法可以完全取代人们所熟知的传统萃取方法：索氏提取、自动索氏提取、超声萃取，微波萃取等。与传统的萃取方式相比，ASE 快速溶剂萃取技术具有如下的显著特点：时间短（仅用15分钟）、溶剂少（萃取10克样品仅用15毫升溶剂）、萃取效率高。由于ASE的特点显著，极大地提高了萃取的工作效率，在它推出的很短时间内就被美国国家环保局批准为EPA3545号标准方法。ASE的应用涉及环境、食品、制药和聚合物领域。

一、快速溶剂萃取的基本原理

快速溶剂萃取是在一定的温度（50℃-200℃）和压力(1000-3000psi 或10.3-20.6 MPa)下用溶剂对固体或半固体样品进行萃取的方法。使用常规的溶剂、通过提高温度和增加压力来提高萃取的效率，其结果大大加快了萃取的时间并明显降低萃取溶剂的使用量。

提高温度和增加压力对溶剂萃取的作用：

z提高被分析物的溶解能力

z降低样品基质对被分析物的作用或减弱基质与被分析物间的作用力

z加快被分析物从基质中解析并快速进入溶剂

z降低溶剂粘度有利于溶剂分子向基质中扩散

z增加压力使溶剂的沸点升高，确保溶剂在萃取过程中一直保持液态

二、快速溶剂萃取的工作流程

ASE快速溶剂萃取仪由溶剂瓶、泵、气路、加热炉腔、不锈钢萃取池和收集瓶等构成，工作流程如图所示：

ASE的工作流程：手工将样品装入萃取池，放到圆盘式传送装置上，将萃取的条件（温度，压力，时间，溶剂选择，循环萃取次数等）输入面板，以下步骤将完全自动先后进行：圆盘传送装置将萃取池送入加热炉腔并与相对编号的收集瓶联接，泵将溶剂输送入萃取池（20-60秒），萃取池在加热炉被加温和加压（5-8分钟），在设定的温度和压力下静态萃取（5分钟），多次少量向萃取池加入清洗溶剂（20-60秒），萃取液自动经过滤膜进入收集瓶，用N2吹洗萃取池和管道（60-100秒），萃取液全部进入收集瓶待分析。自动完成全过程仅需13-17min。选择溶剂控制器可有4个溶剂瓶，每个瓶可装入不同极性的溶剂，可选用不同溶剂先后萃取相同的样品，也可用同一溶剂萃取不同的样品。可同时装入12或24个萃取池连续萃取。ASE200型萃取仪萃取池的体积为1，5，11，22，33mL。 ASE300型萃取仪的萃取池体积可选用34，66和100mL。

三、快速溶剂萃取的突出优点

与索氏提取、超声、微波、超临界和经典的分液漏斗振摇等传统方法相比，快速溶剂萃取有如下突出优点：有机溶剂用量少，10g样品仅需15mL溶剂（表一），减少了废液的处理；快速，完成一次萃取全过程的时间一般仅需15分钟（表二）；基体影响小，可进行固体半固体的萃取（样品含水75%以下），对不同基体可用相同的萃取条件；由于萃取过程为垂直静态萃取，可在充填样

品时预先在底部加入过滤层或吸附介质；方法发展方便，已成熟的用溶剂萃取的方法都可用快速溶剂萃取法作；自动化程度高，可根据需要对同一种样品进行多次萃取，或改变溶剂萃取，所有这些可由用户自己编程，全自动控制；萃取效率高，选择性好；使用方便、

安全性好，已被确认为美国EPA标准方法，标准方法编号3545。

表一与现有的萃取技术相比ASE使用的溶剂量最少

表二与现有的萃取技术相比ASE技术通常所用时间仅为12到20分钟

四、快速溶剂萃取的应用

尽管快速溶剂萃取是近几年才发展的新技术，但由于其突出的优点，已受到分析化学界的极大关注。快速溶剂萃取已在环境、药物、食品、农业和聚合物工业等领域得到广泛应用。

1、环境领域的应用ASE在环境方面用来监测土壤、大气和河流的有毒有害物质的污染情况，可从土壤、河泥、污泥、沉积物、大气颗粒物、粉尘、动植物组织、蔬菜和水果等样品中萃取《资源保护回收法》中的所有目标物质，包括氯化物和有机磷、有机氯杀虫剂、半挥发物质、除草剂、柴油、石油总烃、二恶英、呋喃、炸药（TNT、RDX、HMX）和多环芳烃、多氯联苯等物质（可参看EPA3545标准方法）（表三），还可用于土壤普查，污水处理以及从空气过滤器中的聚胺酯滤膜和XAD树脂中萃取空气过滤截留的有毒有害物质和城市飞尘中的二恶英。

表三用ASE和传统萃取方法从环境样品中萃取有毒有害物质的比较

分析物（EPA方法号）最低检出限a

μg/kg

精度%（CRM的

回收率）

回收率%（与索

氏提取对比）

精度（%RSD）

有机氯杀虫剂

（8081）（20个

组分的平均数）

0.5-3.2 66-84 75-105 3.2

多氯联苯

（Aroclor1254，

8082）

57-70 99 96.3 3.5

石油总烃（DRO，

8015）

5.1 104.1 NA 9.7

有机磷杀虫剂（8141）（24个组分的平均数）18.9-171 56-72 90-111 16.3

技术名称平均溶剂使用量（萃取10克样品）索氏提取 200至500毫升

自动索氏提取 50至100毫升

超声萃取 150至200毫升

微波萃取 25至50毫升

ASE快速溶剂萃取 15至45毫升

技术名称平均萃取时间

索氏提取4至48小时

自动索氏提取1至4小时

超声萃取 30分钟至1小时

微波萃取 30分钟至1小时

ASE快速溶剂萃取 12至20分钟