环境样品前处理新技术分析解析

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。
（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柱的选择
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
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
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

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

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
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。
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 百度文库NVI-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。

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。
(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
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
环境样品前处理新技术
环境样品前处理
样品采集 6.0% 61.0%
样品处理 分析测定
6.0% 数据处理 27.0%
占整个分析过程所用 的时间
报告结果
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。
(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
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。
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。