环境样品前处理新技术

（1） 阴离子（负电荷）交换
LC-SAX（三甲基铵丙基）（强）、LC-NH2：脂肪族季
铵类盐（弱）
（2）阳离子交换
LC-SCX：磺酸基（强）；LC-WCX：羧酸基团（弱）
SPE柱பைடு நூலகம்选择
被测组分的极性与吸附剂的极性越相似越好，两者 作用力越强，萃取越完全。
样品溶液的溶剂强度尽可能弱于吸附剂
四 溶剂极性的影响与选择
洗脱溶剂：尽可能强度大
慢 中
淋 洗 液
等
快
四 溶剂极性的影响与选择
分离机制 反相SPE
正相SPE 阳离子交换SPE 阴离子交换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 低离子强度缓冲液 (<0.1mol/L) 低离子强度缓冲液 （<0.1mol/L)
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) 高离子强度缓冲液 (>0.1mol/L)
SPE 前处理实例： PFOA
水样使用Cleanert PEP柱（500 mg/6 mL， Agela Technologies）进行固相萃取：先 后用10 mL甲醇和10 mL水对PEP柱进行清 洗和活化。取1L水样以1-2 mL/min的速度 通过PEP柱进行萃取，用5 mL含20%甲醇 的水溶液进行淋洗，以去除杂质。用真空 泵将水抽干后，用10 mL甲醇对目标物进行 洗脱，洗脱液氮吹至1 mL后转移到进样瓶 中，测定。 Cleanert PEP的吸附剂？
最为常用。
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 ENVI-Carb：碳分子筛
3
离子交换固相萃取
适用于带有电荷的化合物
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。

传统前处理方法的缺点
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

新型的样品前处理技术
固相萃取 固相微萃取

液体样品
超临界流体萃取 加速溶剂萃取 微波萃取

固体样品
固相萃取技术（Solid
二、固相萃取的装置及操作程序
(3)洗涤（去除杂质）
在样品进入吸附剂，目标化合物
被吸附后，可先用合适的溶剂将弱 保留干扰化合物洗掉。
什么是合适的溶剂?
二、固相萃取的装置及操作程序
(4)洗脱和收集
再用仅可能少的合适溶剂
将目标化合物洗脱下来，加以
收集。 合适溶剂:溶剂的强度与体积
二、固相萃取的装置及操作程序
一、SPE的概念与原理 二、装置及操作程序
Phase Extraction，SPE)
三、固相萃取的分离模式 四、溶剂的选择 五、SPE展望
一 固相萃取(SPE)的概念与原理
SPE是一种基于液-固萃取分离原理，结合柱色谱分离原理的
前处理技术。
通过颗粒细小的多孔固相吸附剂选择性地吸附溶 液中被测物质，杂质被洗脱，被测物质被定量吸附， 然后再换用另一种溶剂解吸附或热解析被测物质，从 而达到分离富集被测物质的目的。
常用正相固相萃取柱
① 极性官能团修饰的键合硅胶
LC-CN（氰基），LC-NH2（氨基），
LC-Diol（二醇基）
② 极性吸附物质
LC-Si（硅胶），LC-Florisil（硅镁型）， ENVI-Florisil，LC-Alumina（氧化铝）
2 反相固相萃取
使用非极性的疏水性固定相，如C18键合硅胶、 C8键合硅胶、 聚苯乙烯-聚二乙烯苯共聚物、碳分子筛、石墨化炭黑等，从极 性溶液中（如水）吸附萃取非极性或弱极性化合物，目标化合 物与吸附剂表面之间是疏水性的极性-极性相互作用，包括范德 华力或色散力。再用有机溶剂从固定相中洗脱下来。洗脱液极 性大于吸附剂极性。
(Derivatization) 是指 通过化学反应将目标化合物连 接上某一特定基团，使其转化 为具有新的物化特性（如光谱 特性、沸点、聚集态或离子化 效率）的化合物，然后对衍生 物进行色谱分离和定量分析， 从而达到对目标化合物间接定 性定量分析的技术。
样品前处理方法的评价准则
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、准确率、重复性、精 确性等 操作是否简单 成本低 是否对人体或环境构成危害
① 目标化合物在极性/非极性溶剂中的溶解度
差异。 ② 目标化合物有无可能离子化（可用调节pH值 实现离子化）。
四 溶剂极性的影响与选择
活化溶剂：初溶剂，净化固定相 终溶剂，使固定相溶剂化 上样溶剂：样品溶液的溶剂强度尽可能弱于吸附剂 尽可能强度弱，达到最大保留和穿透体积。
淋洗除杂质溶剂：强于上样溶剂，弱于洗脱液

SPE的发展趋势
新型固定相：免疫亲和固定相，分子印迹固 定相，广谱通用性的固定相，整 体萃取材料，磁性纳米 高通量：
微型化： 在线仪器联用： 与其他前处理技术联用：
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。
慢 中
淋 洗 液
等
快
固相萃取柱
？ SPE与柱层析、HPLC的比较
固定相尖 端
柱管
筛板
HPLC
硬件（柱子） 颗粒度(um) 颗粒形状 不锈钢柱 5
SPE
塑料柱 40
柱层析
固相萃取微处理小 柱通常由粒径为40 m，各种不同吸附 特性的填料（活性 炭、硅藻土、氧化 铝、硅胶、反相C18、离子交换等） 压缩于聚丙烯塑料 管。
衍生化
* 复杂样品不能直接进样，污染损害测试系统
* 有些样品无响应
样品前处理的目的
* 使样品的待测组分状态和浓度适应所选择的 分析技术，浓缩待测组分，提高灵敏度 * 消除基质干扰，改善分析方法灵敏度
* 防止待测组分的损失或降解，减少体积或质量便
于样品的储存和运输 * 减少对仪器的损伤，延长仪器的使用寿命
活化吸附剂
上
样
洗
涤
洗
脱
三 固相萃取的模式及原理
根据萃取原理可以分成以下三种模式
正相固相萃取 反相固相萃取
① 阴离子交换
离子交换固相萃取
② 阳离子交换
1 正相固相萃取
从非极性溶液中萃取极性化合物，其固定相是极性较大的吸附 剂如硅胶、氧化铝、硅镁型吸附剂等，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是亲水性的极性-极性相互作用， 其中包括氢键，π-π键，偶极-偶极相互作用和偶极-诱导偶极相互 作用。 洗脱液为中等至弱极性的有机溶剂，洗脱液极性小于吸附剂 极性。洗脱的色谱顺序是极性依次增大的一系列组分。 用途：很少用于直接萃取非极性溶液中的极性化合物，多用于水 溶液样品中的有机提取物的去杂净化。
(1) 预处理活化吸附剂
萃取之前要用适当的溶剂淋洗小柱，
活化预处理，使吸附剂溶剂化，与样品
溶液更好的接触，保持湿润，以利于萃 取和穿透。
反相C-18填料的预处理。
二、固相萃取的装置及操作程序
(2) 上样（吸附）
溶液样品加入活化后的固相 萃取小柱中，然后常压下，或者 利用抽真空或正压的方法使样品 进入吸附剂。 注意事项： 提高吸附率，防止流失
环境样品前处理新技术
环境样品前处理
样品采集 6.0%
样品处理 分析测定
61.0%
6.0% 数据处理
报告结果
27.0%
占整个分析过程所用 的时间
环境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，必须浓缩 * 干扰
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 从大量试样中收集欲测定的痕 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。
球型(均匀） 球型（不均匀）
塔板数
20～25，000
＜100
型号： C18 螺帽 柱管 柱接头
过滤片
固相萃取的特点
优点： 1 它们具有分离速度快、操作简单， 容易自动化； 2 富集倍数大，回收率高，重现性 好；
3 有机溶剂消耗少，无乳化现象
二、固相萃取的装置及操作程序
筛板
筛板 筛板
二、固相萃取的装置及操作程序

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