第三章 固相萃取技术

b.上样 b.上样
将样品倒入活化后的SPE 小柱，然后利用加压、抽 真空或离心的方法使样品进入吸附剂。采取手动或 泵以正压推动或负压抽吸方式，使液体样品以适当 流速通过固相萃取柱，此时，样品中的目标萃取物 被吸附在固相萃取柱填料上。
b.上样 b.上样
c.洗去干扰物质 c.洗去干扰物质
目的是为了除去吸附在固相萃取柱上的少量 基体干扰组分。 基体干扰组分。 一般选择中等强度的混合溶剂，尽可能除去 基体中的干扰组分，又不会导致目标萃取物 流失。 反相萃取体系常选用一定比例组成的有机溶 剂-水混合液，有机溶剂比例应大于样品溶液 而小于洗脱剂溶液。
吸附剂：极性键合相，如硅胶键合－NH2、－CN 吸附剂：极性键合相，如硅胶键合－NH2、－CN
作用机理： 1）极性-极性相互作用 ）极性2）表面硅羟基、铝羟基与极性化合物的极性官 能团之间相互作用，包括氢键，π-π键等。 能团之间相互作用，包括氢键，π 3）偶极-偶极相互作用 ）偶极4）偶极-诱导偶极相互作用 偶极应用：从非极性溶剂样品中萃取极性化合物 应用：从非极性溶剂样品中萃取极性化合物
一、概述
与液液萃取相比，固相萃取具有如下优点： 与液液萃取相比，固相萃取具有如下优点： ①回收率和富集倍数高②有机溶剂消耗量低，可 回收率和富集倍数高②有机溶剂消耗量低， 减少对环境的污染③采用高效、高选择性的吸附 减少对环境的污染③采用高效、 剂，能更有效的将分析物与干扰组分分离④无相 能更有效的将分析物与干扰组分分离④ 分离操作过程，容易收集分析物⑤ 分离操作过程，容易收集分析物⑤能处理小体积 试样⑥操作简便、快速，费用低， 试样⑥操作简便、快速，费用低，易于实现自动 化及与其他分析仪器连用。 化及与其他分析仪器连用。
1.固相萃取吸附剂的选择 1.固相萃取吸附剂的选择-常用固 固相萃取吸附剂的选择相萃取吸附剂
键和硅胶吸附剂 石墨碳 离子交换树脂 金属配合物吸附剂 聚合物吸附剂 免疫亲和吸附剂 分子嵌入聚合物
键和硅胶吸附剂
常用的键合硅胶 吸附剂表面积在 50～ 之间， 50～500m2/g 之间， 孔径为5 孔径为5～50nm ， 粒径大于40μm 粒径大于40μm 。 一般应选择粒径 小、比表面积大 的吸附剂， 的吸附剂，以获 得更好的萃取效 果。但要注意若 粒径过细， 粒径过细，萃取 时阻力增加， 时阻力增加，萃 取速度下降。 取速度下降。
固相萃取（SPE） 固相萃取（SPE）是利用固体吸附剂将液体样品中 的目标化合物吸附， 的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分 离，然后再用洗脱液洗脱，达到分离和和富集的目 然后再用洗脱液洗脱， 的。先使液体样品通过一装有吸附剂（固相）小柱 先使液体样品通过一装有吸附剂（固相） ，保留其中某些组分，再选用适当的溶剂冲洗杂质 保留其中某些组分， ，然后用少量溶剂迅速洗脱，从而达到快速分离净 然后用少量溶剂迅速洗脱， 化与浓缩的目的。 化与浓缩的目的。
2.固相萃取的分离模式 2.固相萃取的分离模式
ห้องสมุดไป่ตู้反相固相萃取 正相固相萃取 离子交换萃取 免疫亲和
有机溶剂非极性顺序
正己烷>环己烷>四氯化碳>甲苯>苯 己烷>环己烷>四氯化碳>甲苯> >无水乙醚>氯仿>二氯甲烷>四氢呋 无水乙醚>氯仿>二氯甲烷> 喃>乙酸乙酯>丙酮>乙腈>异丙醇> 乙酸乙酯>丙酮>乙腈>异丙醇> 甲醇> 甲醇>水>乙酸
1.固相萃取的基本原理 1.固相萃取的基本原理
固相萃取的基本原理是样品在两相之间的分配，即在固相 固相萃取的基本原理是样品在两相之间的分配， 吸附剂）和液相（溶剂）之间的分配。 （吸附剂）和液相（溶剂）之间的分配。 固相萃取保留或洗脱的机制取决于被分析物与吸附剂表面 的活性基团，以及被分析物与液相之间的分子作用力。 的活性基团，以及被分析物与液相之间的分子作用力。 洗脱模式有两种：一种是目标化合物比干扰物与吸附剂之 洗脱模式有两种： 间的亲和力更强，因而被保留， 间的亲和力更强，因而被保留，洗脱时采用对目标化合物 亲和力更强的溶剂； 亲和力更强的溶剂；另一种是干扰物比目标化合物与吸附 剂之间的亲和力更强，则目标化合物被直接的洗脱。 剂之间的亲和力更强，则目标化合物被直接的洗脱。通常 采用前一种洗脱方式。 采用前一种洗脱方式。
d.洗脱及收集分析物 d.洗脱及收集分析物
选择适当的洗脱溶剂洗脱被分析物，收集洗脱 液，挥干溶剂以备后用或直接进行在线分析。 为了尽可能将分析物洗脱，使比分析物吸附更 强的杂质留在SPE 强的杂质留在SPE 柱上，需要选择强度合适的 洗脱溶剂。
四、固相萃取基本装置
固相萃取的基本装置包括固相萃取柱和 固相萃取过滤装置。固相萃取柱是整个 固相萃取装置的核心。
一、概述
样品类型 样品类型
SPE可以用于所有类型样品的处理，但是液 SPE可以用于所有类型样品的处理，但是液 体样品是最容易处理的。
Survey response %
Liquids Solids Goos and creams Gaseous Other
二、固相萃取的基本原理、分离 固相萃取的基本原理、 模式及操作步骤
a.固相萃取过滤-加压操作
固相萃取加压操作可通过 在液体样品储液槽上方用 高压空气或氮气施加一定 压力来实现的。如果样品 较少，可以用手动加压的 方式实现。
美国Supelco公司提供的 给单个固相萃取小柱加 压的单管处理塞。
b. 固相萃取过滤-负压抽吸
负压抽吸是在固相萃 取柱的出口用注射器 手动抽负压，或与水 泵或真空泵相连，用 泵施加适当真空度， 从而使样品溶液抽吸 通过固相萃取柱。最 常用的是用抽滤瓶实 现负压抽吸。
三、固相萃取的操作步骤
一个完整的固相萃取步骤包括固相萃取柱的预处 上样、洗去干扰物质、 理、上样、洗去干扰物质、洗脱及收集分析物四 个步骤。 个步骤。
a.固相萃取柱的预处理 a.固相萃取柱的预处理
一是为了润湿和活化固相萃取填料，二是为了除去填料中可 一是为了润湿和活化固相萃取填料， 能存在的杂质，减少污染。 能存在的杂质，减少污染。 采取的方法是用一定量溶剂冲洗萃取柱。 采取的方法是用一定量溶剂冲洗萃取柱。 反相类型的固相萃取硅胶和非极性吸附剂介质， 反相类型的固相萃取硅胶和非极性吸附剂介质，通常用水溶 性有机溶剂如甲醇预处理， 性有机溶剂如甲醇预处理，然后用水或缓冲溶液替换滞留在 柱中的甲醇。 柱中的甲醇。 正相类型的固相萃取硅胶和极性吸附剂介质， 正相类型的固相萃取硅胶和极性吸附剂介质，通常用样品所 在的有机溶剂来预处理。 在的有机溶剂来预处理。 离子交换填料一般用3 离子交换填料一般用3～5mL 去离子水或低浓度的离子缓冲 溶液来预处理。 溶液来预处理。 固相萃取填料从预处理到样品加人都应保持湿润， 固相萃取填料从预处理到样品加人都应保持湿润，如果在样 品加人之前，萃取柱中的填料干了，需要重复预处理过程。 品加人之前，萃取柱中的填料干了，需要重复预处理过程。
离子交换固相萃取
离子交换固相萃取用于萃取分离带有电荷的分 析物 固定相为带电荷的离子交换树脂，流动相为中 固定相为带电荷的离子交换树脂， 等极性到非极性样品基质。 等极性到非极性样品基质。 分析物与吸附剂间的作用是静电吸引力。 分析物与吸附剂间的作用是静电吸引力。 离子交换固相萃取分为阴离子交换固相萃取和 阳离子交换固相萃取。 阳离子交换固相萃取。
硅胶柱(silica) 硅胶柱(silica)
表面－SiOH,中等强度的吸附剂，适用于从非极性基体中吸附极性化合 表面－SiOH,中等强度的吸附剂， 物。 硅胶是一种酸性吸附剂，可以吸附酸性（有机酸类）或中性的极性化 硅胶是一种酸性吸附剂，可以吸附酸性（有机酸类） 合物，由于表面的硅醇基可以释放出弱酸性的氢离子， 合物，由于表面的硅醇基可以释放出弱酸性的氢离子，又作为一种弱 酸性阳离子交换剂，吸附碱性化合物（生物碱类，胺类）。 酸性阳离子交换剂，吸附碱性化合物（生物碱类，胺类）。 活性（吸附性）与硅胶的含水量有关，根据其中含水量不同分为不同 活性（吸附性）与硅胶的含水量有关， 的活性等级。 的活性等级。 硅胶的活化：加热到100 110度 除去表面吸附的水份，当温度升到500 100硅胶的活化：加热到100-110度，除去表面吸附的水份，当温度升到500 表面的硅醇基脱水变成硅氧烷键，从而丧失吸附性。 度，表面的硅醇基脱水变成硅氧烷键，从而丧失吸附性。 硅胶极亲水：分析的样品溶液必须无水。 硅胶极亲水：分析的样品溶液必须无水。 备注：硅胶净化时，一般杂质保留在柱上， 物流出 备注：硅胶净化时，一般杂质保留在柱上，目标化合 物流出。
正相萃取或反相萃取选择原则 正相萃取或反相萃取选择原则
总目的：杂质和待分析物分离 1、受样品基体提取溶剂，要分离的杂质和目标化 合物的性质制约 a)物质在柱上的保留（或洗脱）取决于其与吸附剂 a)物质在柱上的保留（或洗脱）取决于其与吸附剂 和样品基体溶剂（或洗脱溶剂）之间亲和力的相 对大小。 样品基体是强非极性溶剂，如正己烷，二氯甲烷 等，一般要选用正相柱分离。 样品基体是强极性溶剂，如水和甲醇，乙腈及丙 酮的混合液，要选用反相柱分离。
第三章 固相萃取
学 习 要 点
概 述
固相萃取的基本原理、分离模式及操 固相萃取的基本原理、 作步骤
固相萃取的操作步骤 固相萃取的装置
固相萃取方法的建立及应用
一、概述
所谓萃取法 ,就是从样品中提取组分 ,传统的方 法是液 法是液-液萃取法 ( LLE) ,即用液体作为提取剂。 ,即用液体作为提取 即用液体作为提取剂 固相萃取（ SPE） 19世纪 固相萃取（Solid Phase Extraction, SPE） 是19世纪 70年代后期发展起来的样品前处理技术。 70年代后期发展起来的样品前处理技术。它发展 年代后期发展起来的样品前处理技术 迅速，广泛应用于环境、制药、临床医学、食品 迅速，广泛应用于环境、制药、临床医学、 等领域 。
固相萃取吸附剂最好为多孔的、 固相萃取吸附剂最好为多孔的、具有大的表面积的 固体颗粒。 固体颗粒。 固相萃取吸附剂应有较低的空白值。 固相萃取吸附剂应有较低的空白值。 萃取吸附过程必须可逆且有高的回收率。 萃取吸附过程必须可逆且有高的回收率。 固相萃取吸附剂要有高的化学稳定性。 固相萃取吸附剂要有高的化学稳定性。 固相萃取吸附剂必须与样品溶液有好的界面接触。 固相萃取吸附剂必须与样品溶液有好的界面接触。
反相固相萃取
反相：吸附剂（固定相）是非极性或弱极性的，如 反相：吸附剂（固定相）是非极性或弱极性的，如 是非极性或弱极性 硅胶键合C18,C8, C4，C2,-苯基等。流动相为极 硅胶键合C18,C8, C4，C2,-苯基等。流动相为极 性（水溶液）或中等极性样品基质。 吸附剂的极性小于洗脱液的极性。 应用：可以从强极性的溶剂中（如水样）萃取是非 应用：可以从强极性的溶剂中（如水样）萃取是非 极性或弱极性的化合物。 极性或弱极性的化合物。 作用机理：非极性-非极性相互作用，如范德华力 作用机理：非极性-非极性相互作用，如范德华力 或色散力。
也可以采用固相萃取过滤装置同时处理多个样品
c. 固相萃取过滤-离心法
全自动固相萃取仪
全自动固 相萃取仪 能自动完 成固相萃 取的全部 步骤
固相萃取联用装置
四、固相萃取方法的建立及应用
固相萃取吸附剂的选择 固相萃取溶剂的选择 固相萃取的应用
1.固相萃取吸附剂的选择 1.固相萃取吸附剂的选择-固相萃 固相萃取吸附剂的选择取吸附剂的要求
正相固相萃取
，-Diol（二醇基）；极性吸附剂，如silica、florisil、(ADiol（二醇基）；极性吸附剂，如silica、florisil、(A,N-,B-)alumina、硅藻土等。流动相为中等极性到非极性 ,N-,B-)alumina、硅藻土等。流动相为中等极性到非极性 样品基质。
（1）固相萃取柱
商品化的固相萃取柱（cartridge）外形类似于一个 注射器针筒。还可自行填装固相萃取柱。
（2）固相萃取过滤装置
固相萃取加样过程中，需通过适当的方法使样品 溶液通过固相萃取柱，使待分析物吸附在填料上。 洗脱过程中，同样需要使溶剂通过固相萃取住， 使待分析物解析。以上步骤需借助于固相萃取过 滤装置完成，采用柱前加压或柱后加负压抽吸的 方式实现。