液相微萃取的概念及应用

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液相微萃取的概念及应用

淡美俊　赵　怡

(国家知识产权局专利审查协作北京中心,北京　100000)

摘　要:液相微萃取是近十几年发展起来的一种新型的样品前处理技术,集采样㊁萃取和浓缩几个步骤于一体,具有快速㊁简便㊁绿色环保等优势,已被广泛应用于各个领域化学分析检测的样品前处理过程㊂文章对液相微萃取的概念㊁特点㊁技术分支及应用进行了介绍㊂

关键词:液相微萃取,样品前处理中图分类号:N04;O6　

文献标识码:A　文章编号:1673-8578(2015)01-0057-03

Concept and Technology of Liquid⁃Phase Microextraction

DAN Meijun　ZHAO Yi

Abstract :Liquid⁃phase microextraction (LPME )is a kind of novel sample pretreatment technique that in⁃tegrates sampling ,extraction and concentration into a single step.LPME has many advantages ,such as rapid ,simple ,convenient ,environment⁃friendly ,and is widely used in various fields.This paper introduced LPME in the aspects of conception ,features ,technology and application.

Keywords :liquid⁃phase microextraction ,sample preparation

收稿日期:2014-10-21

作者简介:淡美俊(1984 ),女,汉族,硕士,助理研究员,主要从事色谱领域专利审查㊂通信方式:danmeijun@㊂

引　言

在任何化学分析检测过程中,特别是对于复杂样品中微量/痕量有机成分的分析检测,样品前处理是整个过程中十分重要的一个环节㊂有报告显示,在一次完整的分析检测过程中,超过80%的时间都被用于样品前处理㊂迄今为止,各种传统的样品前处理技术多达几十种,最常用的有液液萃取㊁索氏萃取㊁超声萃取㊁蒸馏及固相萃取等㊂传统的样品前处理技术,样品萃取后还需要进行净化㊁浓缩富集等多个步骤才能进行分析检测㊂这些技术往往操作步骤烦琐,过程复杂,处理时间长,而且还

需要使用大量对人体和环境有毒害的有机溶剂,难以实现自动化和分析仪器联用化㊂因此,开发快速㊁简便㊁有机溶剂消耗少㊁环境污染小的样品前处理技术一直都是分析检测研究领域中的热点㊂

一　液相微萃取的概念及特点

液相微萃取(liquid⁃phase microextraction,LPME)是1996年首次开发出的一种新型绿色环保的样品前处理技术㊂液相微萃取的基本原理是利用分析物和微量萃取溶剂(微升级甚至是纳升级)之间不同的分配系数,实现目标物的萃取富集,整个过程集采样㊁萃取和浓缩几大步骤于一体㊂

中国科技术语/2015年第1期

与传统的样品前处理相比,液相微萃取具有以下特点[1-2]:(1)该技术集采样㊁萃取和浓缩于一体,操作简单快捷;(2)萃取效率高,富集效果好,灵敏度高,有时富集效果甚至可达1000倍以上;

(3)所需的有机溶剂非常少(几到几十微升),是一项环境友好的样品前处理新技术,且所需样品溶液的量较少,因此特别适合于环境样品中痕量㊁超痕量污染物和生物样品等复杂基质中低浓度分析物的测定;(4)便于实现仪器联用化和自动化㊂

二　液相微萃取的技术分支

液相微萃取按照萃取模式可以分为直接液相微萃取㊁顶空液相微萃取㊁分散液相微萃取㊁中空纤维液相微萃取㊁气流吹扫微注射器萃取㊂

1.直接液相微萃取(direct liquid⁃phase micro⁃extraction,Direct⁃LPME)

利用悬挂在微量进样器的顶端的有机溶剂微滴直接浸入到样品中萃取分析物的技术,称作直接液相微萃取㊂1996年首次提到的液相微萃取就属于直接液相微萃取技术,利用悬挂在特氟龙(teflon)棒末端的有机溶剂微滴直接浸入一个水溶液中对目标分析物进行萃取,萃取结束后,取出萃取液,直接用于气相色谱分析㊂1997年用微量注射器取代了特氟龙棒作为有机溶剂微滴的载体,对水溶液中分析物进行萃取㊂随后的直接液相微萃取技术都是基于微量注射器进行开发的㊂

该技术已被广泛应用于水样㊁环境㊁固体蔬菜水果等样品中目标分析物的萃取㊂研究发现,该技术适合萃取较为洁净的气体或液体样品,对于固体样品通常要先将目标分析物通过一定的方式转移到液体中才行,不适合复杂基质样品的萃取㊂该技术的优点是装置简单㊁易于操作㊁有机溶剂用量少,但存在有机溶剂微滴在操作中容易脱落㊁可选用的萃取溶剂有限㊁重复性差等缺点㊂

2.顶空液微萃取(headspace liquid⁃phase micro⁃extraction,HS⁃LPME)

利用悬挂在微量注射器针尖的有机溶剂悬于样品上部空间进行萃取的技术,称作顶空液相微萃取㊂它的操作步骤和直接液相微萃取基本一致,只是有机溶剂微滴不是浸入样品中,而是悬于顶空样

品瓶上部空间,不与样品直接接触,这种技术适用

于分析物容易进入样品上方空间的挥发性或半挥

发性有机化合物㊂2009年提出一种新的顶空液相

微萃取模式 气流式顶空液相微萃取(GF⁃HS⁃HPME),通常的HS⁃HPME为封闭式,该技术是一个半开放的萃取体系,有机溶剂与微注射器针尖部

分处在一个进气流管中,插入顶空样品瓶的上部空

间,注射器上部用冷凝水冷却,分析物从样品中挥

发出来,在气流的吹扫下被带走,从进气流管向外

输出时一部分被有机溶剂捕获㊂利用该技术对16

种PAHs进行了萃取,结果表明,与通常的HS⁃LPME相比,萃取效率提高了3~4倍[3]㊂

与Direct⁃LPME相比,HS⁃LPME由于分析物在

气相中具有较大的扩散系数,因此分析物在液上空

间的传质速度非常快,且由于萃取溶剂不与样品直

接接触,不会在有机溶剂微滴外形成稳定的扩散

层,因此大大缩短了萃取时间,同时可以消除样品

基质干扰㊂因此,在一般情况下HS⁃LPME相对于Direct⁃LPME会被优先采用㊂但其由于使用有机溶剂微滴,可选用的萃取溶剂有限,在操作过程中容易造成液滴脱落,重现性差等缺点㊂

3.中空纤维液相微萃取(Hollow fiber based liquid⁃phase microextraction,HF⁃HPME)

萃取溶剂以中空纤维为载气进行液相微萃取的

技术,称作中空纤维液相微萃取㊂1999年出现了一

种自动化的HF⁃HPME装置㊂该装置将棒状接口接

于中空纤维的一端,使微量进样器进入纤维腔底注

入或移出受体溶液㊂HF⁃HPME包括三种模式:两

相HF⁃HPME㊁三相HF⁃HPME和载体转运[4]㊂与Direct⁃LPME和HS⁃LPME相比,HF⁃HPME 以中空纤维为有机溶剂的载体,能有效防止有机溶剂的脱落并降低了挥发损失,中空纤维价格低廉,易于实现自动化㊂因此,近年来已被广泛应用于血样㊁尿样㊁唾液㊁水样㊁土壤㊁食品等样品中痕量有机污染物的样品前处理㊂

4.分散液相微萃取(Dispersive liquid⁃phase mi⁃croextraction,DLLME)

将数十微升的萃取溶剂和一定体积分散溶剂