液相微萃取研究与应用

液相微萃取研究与应用

摘要液相微萃取是近年来新兴的一种微型化样品前处理技术。该技术集萃取、净化、浓缩于一体,具有溶剂耗量少、成本低廉、操作便捷、精确和灵敏度高的特点。本文全面深入地综述了液相微萃取的各种工作模式及其原理和特点,阐述了相关的联用分析技术和方法的适用性,归纳和分析了影响萃取的主要影响因素及优化的方法,突出了上述几方面中具有发展潜力的新进展,包括各种动态

萃取模式与装置、与其他技术联用的新策略、离子液体作为萃取溶剂等,详细总结了近年来液相微萃取技术在环境、药物和食品等分析领域中的应用情况。

关键词液相微萃取样品前处理萃取技术

Advances in Liquid2Phase Microextraction

Abstract Liquid2phase microextraction (LPME) is a newly developed miniaturized sample pretreatment technique. It integrates extraction , clean2up and concentration and has many advantages , such as , using less solvent , low cost , convenience , good accuracy and high sensitivity. In this paper the operation patterns of LPME , as well as their principles and features are comprehensively reviewed. The hyphenated methods related to LPME and their applicabilities are discussed. The main factors influencing LPME and the optimization methods are summarized. And the research advances with further potentials in above aspects are emphasized , including the new dynamic LPME modes and apparatus , new strategies of combination with other techniques , and using ionic liquids as solvents , etc. The recent applications of LPME in environment , medicine and food analysis are described in detail .

Key words liquid2phase microextraction ; sample pretreatment ; extraction techniques

Contents

1 Introduction

2 Basic extraction patterns and principles

2. 1 Single2drop microextraction (SDME)

2. 2 Hollow fiber liquid2phase microextraction ( HF2LPME)

2. 3 Continuous2flow microextraction (CFME)

2. 4 Dispersive liquid2liquid microextraction (DLLME)

3 LPME coupled with other techniques

3. 1 Coupled with derivatization

3. 2 Coupled with pressured hot water extraction

3. 3 Coupled with analytical instruments

4 Parameters affecting LPME

4. 1 Effect of extraction solvent

4. 2 Effect of extraction temperature

4. 3 Effect of salt and pH

4. 4 Effect of stirring speed

5 Application of LPME

5. 1 Environmental analysis

5. 2 Medicine analysis

5. 3 Food analysis

6 Conclusion

1 引言

随着分析化学研究的发展,对样品前处理技术的要求越来越高。传统的样品前处理技术主要为液2液萃取,操作繁琐费时,且需耗用大量有毒性的有机溶剂,难以实现自动化。为了弥补这些缺点,近年来又发展了若干种少溶剂或无溶剂的萃取技术,如固相微萃取技术( solid2phase microextraction , SPME) [1] ,膜萃取(membrane extraction , ME) [2] , 液相微萃取技术 (liquid2phase microextraction , LPME) [3] 等。

液相微萃取技术由Jeannot 等[3 ] 在1996 年提出,它在液2液萃取(LLE) 基础上发展起来,结合了LLE和SPME 的优点,溶剂用量少、快速、廉价,且萃取与进样都只需一个极简单的装置———微量进样器。其基本原理与LLE 相似,是有机物在不同相之间进行分配富集的过程。它是微型化了的液2液萃取,但对微量待测物的富集作用是传统LLE 不能及的,不需要进一步浓缩过程,灵敏度与LLE 相当。因为液相微萃取的优点显著,它的发展非常迅速,目前越来越多的人开始研究LPME ,已经开发出多种不同萃取模式并在环境、药物和食品等复杂基质的样品分析领域中体现出优异的应用效果。液相微萃取技术,将成为一种有极大应用潜力的样品前处理技术。本文就LPME 的整体发展情况以及最新的研究进展作了全面的总结和评述。

2 主要萃取模式及原理

2. 1 单滴微萃取(single2drop microextraction , SDME)

SDME 是将萃取用的有机溶剂液滴悬挂在微量进样器的针端,同液2液萃取一样,SDME 的萃取也是基于分析物在不同相中分配系数不同而达到萃取的目的。有机相液滴体积一般为1 —5μl ,远远小于样品体积,所以可以达到对待测物的富集。根据悬挂液滴的位置不同分为直接液相微萃取(direct

liquid2

phase microextraction , direct LPME) [4 ] 和顶空液相微萃取

( headspace liquid2phase microextraction , HS2LPME) [5 ] 。前者将萃取溶剂液滴直接浸渍于样品中,对分离富集洁净样品中的低浓度分析物效果较好,但对含固体颗粒或含有能乳化有机溶剂的复杂基质样品的萃取效果较差;后者液滴与样品基质不直接接触, 适用于复杂基质中微量挥发性或半挥发性成分的萃取分析[6 ] 。

SDME 的具体工作过程又可分为静态( staticLPME) 和动态(dynamic LPME) [4 ] 两种。早期使用静态模式是将有机溶剂液滴悬挂于微量进样器的针头上,萃取一定时间后将溶剂抽回针头中,直接进样分析。这种方式操作简单,但易受溶剂的溶解或挥发损失以及脱落的影响,同时富集效果相对较差。最新的研究报道在增加液滴的稳定性方面SDME 有了重要进展[7 , 8 ] 。Ye 等[7 ] 自行设计了一种喇叭状的小型器件,将其安装在注射器针尖处,可有效地增加液滴稳定性,并通过增大微液滴体积提高了萃取的灵敏度。Yao 等[8 ] 则用氯丁橡胶管代替注射器负载溶剂,同时将其与样品水平放置,增加了液滴的稳定性并使得溶剂的选择不受其密度影响。我们[9 ] 尝试用动态萃取模式萃取,用微量进样器抽取一定量溶剂,置于萃取位置后抽取空气或水样进入针头,停留一定时间,萃取被吸入微进样器的试样中的目标分析物,而后推出空气或水样但不推出溶剂,如此反复数次,最后将有机溶剂相直接进样分析。这种动态萃取形式通过变溶剂微滴为溶剂