液相微萃取

固相微萃取方式而研究的，其前身是2001年Jeannot小组
研究的顶空溶剂微萃取技术（Headspace Solvent
Microextraction, HS-SME）。
左 -HS-SME装置
右 - HS-LPME装置

该方法适用于待分析对象容易进入样品上方空间的挥发性或半挥发性有机化合物，由 于是萃取溶剂暴露在样品上空，所以该法抗干扰性强，可用于复杂基体样品分析中。
转运原理
在样品溶液中加入一种相对疏水的离子对试剂 (如辛
酸盐 )，使其与分析物形成离子对。离子对被萃取进入中 空纤维壁孔中的有机相，在有机相与接收相接触时，分析 物被释放进入接收相 ,接收相中的反离子 (如 H+)与载体 形成新的离子对后被反萃取进入样品溶液，载体释放出反 离子，再与新的分析物分子形成新的离子对，如此循环往 复。

2003年江桂斌等人用离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 ([C8MIM][PF6])采用直接浸入式和顶空式成功在溶液样品中萃取出 多环芳烃。
LPME的改良
2002 年开始，新加坡Hou和Lee等人采用微量注射泵，实现了动 态萃取的自动化，解决了重现性不好的问题，使该技术很快地发 展起来； 此外，液相微萃取技术还有新的发展，如超声辅助乳化液相微 萃取，是建立在分散液相微基础上的一个新的技术，用超声波辅 助乳化，离心后加入水相使低密度的萃取剂聚集在毛细管管口， 再用微量针取出进样； 将样品溶液量减少至μL级；LPME衍生化技术的研究--包括萃取 前衍生、针尖衍生、萃取后衍生（进样口衍生）； LPME与其他 萃取技术的联用
3.
液相微萃取的理论基础
液相微萃取是一个基于分析物在样品及 小体积的有机溶剂 (或受体) 之间平衡分配 的过程。
液相微萃取技术
1 . 概述

液相微萃取（Liquid-Phase Microextraction, LPME）又称溶剂微萃取（ Solvent Microextraction, SME），是1996年发展起来的一种新型的样品前处理 技术,最初由Jeannot和Cantwell开始研究的。 该技术是在液-液萃取(Liquid-Liquid Extraction，LLE)的基础上发展起来的, 克服了传 统液-液萃取技术的诸多不足， 仅使用微升级甚至 纳升级的有机溶剂进行萃取，适应了现代分析科学 微型化发展的要求， 属于绿色分析技术。
LPME/BE装置
2.2.1 液-液-液萃取
1999年挪威学者Bjergaard和Rasmussen提 出液-液-液微萃取（Liquid-Liquid-Liquid Microextraction, LLLME）的概念。
分析对象是甲基苯丙胺 —弱碱性 分析物，在溶液中会水解呈离子 化状态。
用NaOH将样品溶液的PH值调至13
室温离子液体较低的蒸汽压 相当大的粘度 可回收利用 可以通过改变阴离子而改变 其在水中的溶解度
是一种理想的顶空液相微萃取溶剂
室温离子液体的应用

2004年迟玉广等人用与水不互溶的离子液体1-丁基-甲基咪唑 的六氟 磷酸盐作为顶空液相微萃取的萃取剂，从水溶液中萃取苯系物，萃取 3 0 m i n 左右，富集倍数可达1 9-5 0。用[C4MIm]PF6 ,[C6MIm]PF6 ， [C8MIm]PF6富集分离环境中多环芳烃、壬基酚和辛基酚等污染物， 同传统的萃取剂相比， 可分别得到42~166 , 163和 130倍的富集倍数。
两相微萃取具体操作为：

使中空纤维壁孔中充满萃取溶剂形成液膜，再将适量的有机溶剂注入到一定长度的多 孔中空纤维空腔中，然后将中空纤维置于样品溶液 (一般为 1～ 4 mL)中。

在磁子搅拌下，样品中的分析物经多孔中空纤维的壁孔中的有机相进入纤维腔内的接 收相中，分析物在两相中进行分配，这与一般萃取的原理相同。
2.4 中空纤维载体转运LPME
液-液两相微萃取和液-液 -液三相微萃取均是依据扩 散原理，萃取效率的高低取决于分配系数。对于分配系数低 又难以离子化的分析物，很难被有效萃取，而基于载体转运
（Carrier-Mediated Transport ）的中空纤维液相微萃取可
解决这一问题。
2003年挪威学者Ho、Bjergaard和 Rasmussen等人首次报道了基于载体转运的三相 微萃取模式萃取血样、尿样中的亲酯性药物苯 丙胺、吗啡和心得宁。在PH值为7.0的样品溶液 中加入离子对试剂辛酸钠，辛酸钠与药物形成 的亲酯性配合物被萃取到纤维孔中的有机相— —正辛醇中，在与纤维腔中0.05mol/LHCl接触 时，分析物被释放，并直接用于CE分析。
液 -液两相微萃取可用于在有机相中有较高溶解度样品的萃取。萃取完成 后接收相可直接用于气相和液相色谱分析，若用于反相高效液相色谱（RPHPLC）和毛细管电泳（CE）分析，则需将接收相中的溶剂蒸发，把萃取物 溶于适当的水溶液中。
中空纤维液相微萃取
三相（ HF-LPME）萃取模式与两相（HF-LPME）

LPME特点

有机溶剂用量小，一般几到几十微升，污染少； 集目标物的萃取、纯化、浓缩于一步，操作简单，劳动强 度小； 无需特殊设备，成本低； 通过调节萃取用溶剂的极性或者酸碱性，可实现选择性萃 取，可减少基质干扰。 灵敏度好，富集效率高，而且对于微量或痕量目标物的富 集作用是液-液萃取(LLE)不能比拟的。
中空纤维载体转运萃取式过程
2.5 分散LPME
2006年伊朗人Assadi等首次报道了分散液相微萃取，该技术是一个三 相溶剂体系。
用微量进样针将萃取剂 （一般只和分散剂的混合液 快速注入到样品溶液中 用微量进样器吸取微升量的萃取 物可直接进样分析 轻轻振荡，形成一个乳浊液 微量的萃取相在离心管底 部沉积下来
R+
X-
离子液体的优点
与目前应用较广的有机溶剂相比，离子液体的突出优点是: 热容量大、 热稳定性好、 离子电导率高、 分解电压高(电化学窗口宽达4V) 、 液程宽 ( 可以达到400℃) ; 几乎没有蒸汽压，不会因蒸发对环境造成污染; 具有较大的极性可调控性，可以形成二相或多相体系，适合作分 离溶剂或构成反应-分离耦合新体系。

在顶空液相微萃取（ HS-LPME）中，为了避免溶剂的大量损失，必须考虑所选有机溶剂
的蒸气压 (不能太大 )。然而大部分适合直接进入GC分析的有机溶剂的蒸气压都很大， 曝露在空气中时会迅速挥发，这给溶剂的选取工作增加了难度。

2001年 Jeannot等人是利用拥有较低蒸气压的正辛醇作萃取溶剂，用 GC和 GC-MS进行检 测，成功分析了水样中的苯系物。 2003年新加坡大学 Lee教授等人则是选取甲苯作为萃 取溶剂，分析了泥土中的氯苯 (由于正辛醇溶剂峰会掩盖待分析物的色谱峰，影响分 析结果而未被选用 )。
早期的LPME装置
直接浸入式又可以分为静态LPME和动态LPME
静态LPME
(1)用微量注射器吸入若干微升的有机溶剂;
(2)将此注射器穿透样品瓶隔膜 ,使针头浸入待测溶液中; (3)推动注射器针栓使有机溶剂悬挂于针尖 ,暴露在待测 样品中 ,保持若干分钟; (4)将有机溶剂抽回注射器 ,并将注射器从样品瓶中取出;
分散混匀后离心分层
分散液相微萃取
2.6
基于离子液体的LPME
室温离子液体( Room Temperature Ionic Liquids , RTIIs ) 简称离子液 体 ( ILs )是指在室温或室温附近呈液态且完全由离子构成的材料，又称室温 熔盐，通常是由体积相对较大、不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机 阴离子组合而成。
液相微萃取 后萃取
分散 LPME
LPME的模式
中空纤维 载体转运LPME
顶空 LPME
2.1 直接浸入式
1997年加拿大Jeannot和Cantwell小组研究 了溶剂萃取在针尖的萃取传质特性，偏重理论探 索。He和Lee小组则首次提出了液相微萃取 （Liquid Phase Microextraction, LPME）的概 念，用进样针推出1μL甲苯液滴直接浸入溶液样 品中萃取出1,2,3-三氯苯，1,2,3,4,5-五氯苯， 后来称这种直接将萃取溶剂浸入到样品中的方式 为直接浸入式。

这种萃取方法可以用于环境水样，生物样品,也可以用于土壤、酒、 新鲜茶叶等样品的预处理。
2.3 顶空LPME
2003 年，新加坡Hian Kee Lee 等人发展了一种新的液
相微萃取方式—顶空液相微萃取（Headspace LiquidPhase Microextraction, HS-LPME），该技术是对照顶空
为碱性分析物去离子化，降低分析物在样品中的溶解度，增大其在有机溶剂 中的溶解度 这样目标分析物就被萃取到多空渗水性中空纤维孔中的有机相（正辛醇）中， 目标分析物被完全质子化后，更易溶于酸性接受相，最终实现了选择性地被 萃取到中空纤维中的酸性接受相（ HCl）中。
这是中空纤维三相微萃取早期应用的例子，萃取后的接收相可直接用于反相高效液 相色谱 (RP-HPLC)和 CE分析，这种模式仅限于能离子化的样品。
20世纪90年代，在微型萃取技术-SPME 大力发展的大背景下，一种利用LLE原理的 更微小型液相萃取技术应运而生。1996年， Jeannot和Cantwell 所用的SME已将其萃取 溶剂体积减少到8μL，并且采用了更简单 易用的Teflon探头装置进行萃取。
Teflon探头装置
萃取溶剂如果未直接挂在色谱进样针尖端，就给分析带 来不便。接下来的装置更简单，研究真正进入到 LPME方法研 究和应用阶段，主要模式有以下几种 直接浸入式


2. 液相微萃取模式的发展
随着社会的进步，人们越来越有保护环境的
意识，化学的发展也越来越朝着环境污染少的方
向发展。20世纪40年代，就已经有研究微型索氏 萃取、半微型索氏萃取、微萃取器。到20世纪80
年代，已有研究溶剂微萃取方式，需要10μL以上
的萃取溶剂，萃取溶剂放在热解析仪器的阱中，
无固定萃取器。
ห้องสมุดไป่ตู้.2 液相微萃取/后萃取
有机液滴能够直接进样到气相色谱系统，但是液相 微萃取在与高效液相色谱（HPLC）和毛细管电泳（CE）联 用时存在有机液滴和流动相兼容性问题，使它的应用受到 限制。 基于两相液相微萃取的原理，1998年，Ma和 Cantwell 提出了液相微萃取/ 后萃取（Liquid-Phase Microextraction with Back Extraction, LPME/BE ）， 解决了兼容性问题，实现了萃取与 HPLC和CE的联用，这标 志着LPME已经进入三相微萃取领域。
不同的是，在中空纤维膜里面的接收相不是有机
相，而是水相，待测物质通过固定在膜小孔中的
有机相，进入到内部的水相。后来称这种在实验
中用到中空纤维的方式统称为中空纤维液相微萃 取（Hollow Fiber Liquid Phase
Microextraction,HF-LPME）。

与悬滴液相微萃取相比,由于中空纤维的使用, 增加了萃取过程中萃取液滴 的稳定性,避免了有机溶剂损失造成的不利影响 ;样品中的大分子物质、杂质 不能进入有机溶剂, 使该方法具有很好的样品净化能力,同时也具备了强的抗 基体干扰的能力。 与固相微萃取相比 ,中空纤维的使用是一次性的,可以避免分析组分的交叉 污染; 而且价格低廉 ,降低了实验成本。
HF-LPME装置
1999 年 Jeannot和 Cantwell小组改良了静态 LPME，将接受相直接挂在
进样针针尖萃取，原理同 三相微萃取，具体装置如 图所示：
2.2.2 中空纤维LPME
2000年，挪威学者Bjergaard和 Rasmussen等已在中空纤维LPME两相微 萃取方面开始应用，并讨论了两相微萃取与GC相联和三相微萃取与CE、 HPLC相联的结果。
(5)将注射器中有机溶剂注入色谱仪。
动态 LPME
1997年He和H.K. Lee等提出了一种动态的微滴萃取，即 在数秒内将样品溶液吸入含有微升级有机溶剂的微量进样 器中停置数秒，再将其推出，反复进行，从而实现微滴溶 剂的动态萃取，与静态微萃取相比，动态微萃取所需时间 短，富集倍数大但精密度相对较差.