固相微萃取(SPME)技术

3、固相萃取的装置 固相萃取的装置主要分柱型和盘型两种
★体材料通常是用医用级聚丙烯，在两片聚丙烯 筛板之间填装吸附剂。也可选用玻璃、纯聚四氟乙烯 （PTFE）作为柱体材料。 ★吸附剂最多使用的是C18相，该吸附剂疏水性 强，在水相中对大多数有机物显示保留。此外，也使 用其他具有不同选择性和保留性质的吸附剂，如： C8、氰基、苯基、双纯基填料、活性碳、硅胶、 氧化铝、硅酸镁、高分子聚合物、离子交换树脂、排 阻色谱吸附剂、亲和色谱吸附剂等。 ★常用洗脱溶剂有：甲醇、水、乙酸、丙醇、异 丁醇、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、乙醚、苯、甲苯、 四氯化碳、环己烷、正己烷等。
农药 有机磷类、氨基甲酸酯类和拟除虫菊 酯类农药是目前国内常用的三大类农药， 在生产、运输和使用过程中可能引起中毒 或环境污染、中毒事件也屡有发生。建立 多类农药同时通过固相萃取和气相色谱进 行分析，对于毒物分析、临床急救都具有 实际意义，为系统分析有机农药提供一种 简便、快速的固相提取方法。
例2. 固相萃取法提取净化生物检材中三类农药的实验研 究（孙静等，环境化学，1995，14（3）：221-225） 1、固相萃取柱：GDX-403（PT系列小柱，500mg）， C18固相柱（MT型样品净化富集柱，250mg） 2、样品：四种氨基甲酸酯类农药、六种有机磷类农药、 五种拟除虫菊酯类农药分别在水样和血清样中。
5、 SPE的应用： （1） SPE在环境样品中的主要应用是对环境水样的 预处理，如： 盘式SPE的使用，可使1L水的处理时间缩短到10min， 与通常的液-液萃取相比，减少了大量的时间和劳动强度， 减少使用大量的有机溶剂，降低了对人体和环境的影响。 环境水样从野外采集后，由于条件限制不能马上分 析，需存放在冰箱内送往实验室，造成运输、保存的极 大困难。而固相萃取技术可以在野外直接萃取水样，将 萃取后的介质送往实验室，这样，不但极大地缩小了样 品体积，方便运输，而且污染物吸附在固相介质上比存 放在冰箱的水样中更为稳定。 （2）除环境水样外，SPE也被用于大气样品的前处 理，用于萃取大气污染物。
二、固相微萃取（SPME）和固相萃取（SPE） 固相微萃取（Solid Phase Microextraction，SPME）是在 固相萃取（Solid Phase Extraction，SPE） 基础上发展起来的 一种新型萃取分离技术。 ★固相微萃取（SPME）是由加拿大Waterloo大学Pawliszyn 于1990年提出（Arthur C l, Pawliszyn J. Anal. Chem. , 1990, 62: 1990 Arthur 2145）。 ★美国Supelco公司于1993年推出了商品化的固相微萃取装 置。 由于该法既不使用溶剂，也不需要复杂的仪器设备，它 一经出现就得到迅速的发展。
固相微萃取技术
前言
试样的预处理是样品分析中至关重 要的一环，传统的样品预处理方法往 往手续复杂、耗时。具有溶剂消耗量 少、对样品污染少、预处理时间短等 优点的固相萃取技术已广泛地应用于 环境的监测与分析中，成为一种常规 分析方法。
固相萃取（SPE）及固相微萃取 固相萃取（SPE）及固相微萃取 （SPME）技术简介 SPME）技术简介
2、色谱条件：在室温下, 以1mL/min 的甲醇-水(90：10) 作流动相进行等度淋洗, 荧光检测器使用各组分的最佳激 发/发射波长(nm ) : 菲( 280/3 80)、荧蒽( 365/462)、苯并 [ a ]芘(297/405)、茚并[ 1, 2, 3, 2cd ] 芘(300/500)。 3、结果与讨论：本文主要研究了不同强度和不同用量的 淋洗剂及在水样中加入有机改性剂对固相萃取水中多环 芳烃回收率的影响。研究发现, 二氯甲烷和苯作淋洗剂时 回收效果较好, 淋洗剂用量超过1.5mL 时, 对多环芳烃的回 收率没有明显的影响。向自来水样品中加入20% 的甲醇 或乙醇, 可明显改善大环结构的多环芳烃的回收率。
2、仪器条件：GC/ECD 条件: 色谱柱:HP - 5 毛细管色谱柱(30m ×0. 25mm) ; 温度: 气化室温度为220 ℃, 检测器温度为280 ℃, 柱温开始为60 ℃,然后以12 ℃/min 升 至140 ℃,再以8 ℃/min 升温至280 ℃,并 保持5min ; 无分流进样; 载气为He ,补偿 气体为N2 ,流速2.0ml/min ; 柱:10Pasi ; 进 样量:1μl 。
4、主要结论 A 在对水样中的三类农药的处理过程中， 从回收率看，GDX-403柱和C18柱比较并无 差异，可任意选择。 B 在GDX-403柱的情况下，水样中对有机 磷类农药，比较了6种洗脱剂，苯最差，其 余5种均可以，但以氯仿效果最好。 C 方法适合于水样和血样中上述三类农药 的检测
多氯有机化物 以往分析环境水样中微量有机物时，根据 污染物的极性、挥发性和高温稳定性等选择GC 或HPLC进行分析，但水样必须经过分离、富集、 纯化等前处理。例如，常采用液-液萃取、蒸馏、 结晶、过滤、预沉淀、离心等方法。这些步骤 烦琐、耗时，约占整个分析过程的三分之二时 间，也是不同实验室间误差的主要来源。使用 固相萃取技术则克服了上述前处理的缺点，该 技术设备简单、价廉、使用溶剂少，可高效率、 有选择性地分离和富集不同的样品。
酚类 酚类不仅是医药、染料、化工的中间 体，而且还可作杀虫剂和农药，如五氯酚 是木材的防腐剂，饮用水氯化处理产生卤 代酚等。由于酚类化合物毒性较大，美国 EPA已将11种酚类化合物列入优先监测的 有机污染物。采用固相萃取（SPE）水中 ng级的酚类化合物，结合HPLC/紫外检测 器分析，无需衍生化即可使苯酚等11种酚 类化合物获得良好的分离。
一、背景 环境样品分析中所涉及的环境和生物等样品基体复杂， 且待测元素和物质在样品中的含Βιβλιοθήκη Baidu一般都很低，所以往往 需要对样品进行分离预富集，其要求一般为： ★高的富集效率 ★分离富集过程中需保持真实样品中各物质之间的平 衡 ★尽可能消除杂质或溶剂的影响，减小基体效应
• 传统溶剂法的问题： • ★有机溶剂用量大 • ★富集倍数低 • ★操作繁琐、费时 • ★分析物的损失和污染
• 例1. 用固相萃取技术富集水中的多环芳烃（贾瑞 宝等，色谱，1997，15（6）：524-526） • 1、固相萃取条件：将填料为C18的富集小柱 (500mg, 天津开发区色谱技术公司) 先用2mL 二 ) 2mL 氯甲烷清洗柱床, 抽空流出液, 再依次通过5mL 甲 醇和5mL 水, 在柱子被抽空前接上盛有100mL 水 样的碘量瓶, 以5mL/min的抽速上样。待水样全部 抽完后, 用5mL 蒸馏水清洗柱体, 并维持真空 10min, 最后用合适的溶剂洗脱被分析组分。
例3. 固相萃取技术在水体有机物分析中的应用 （董玉瑛等，环境科学进展，1999，7（4）： 84-90）分析。 1、实验方法：用甲醇活化了的SPE(C18 ) 柱富 集1L 水样中PCOCs (控制流速在1L/h) ,提取结束 时将柱用氮气吹干后,分别以二氯甲烷、二氯甲 烷：正己烷(1：1) 各5ml 进行洗脱(控制流速 (1 1) 5ml ( 2ml/min) ,洗脱液经无水硫酸钠脱水后,进行旋转 蒸发,浓缩约至0. 5ml 时,加入150μl 壬烷,再继续 旋转蒸发浓缩约至200μl ,改用N2 缓慢吹至 100μl 左右。加入含有五氯甲苯(PCT) 和十氯 联苯(DCB) 两种内标物的混合液10μl (浓度 为:10ng/μl) ,充分均匀后,转入小样品瓶中,进行 GC 分析。
• 例4. 固相分离衍生剂气相色谱法高灵敏度 测定酚类化合物（陶钢等，现代科学仪器， 1999，1-2：77-78） • 1、固相萃取柱：C18，500mg。 • 2、采样制样方法：取水样100ml（如有大 量沉淀或悬浮物，则过滤），仔细加入固 体NaOH使水样pH=12，以10ml二氯甲烷洗 涤两次后备用。
多环芳烃 多环芳烃是在自然界中广泛存在的一类 有机污染物，其中某些化合物具有相当强的 致畸、致癌或致突变作用。它们现在水体中 都广泛存在，而且含量低、种类多。对其进 行快速、准确的定性定量一直是分析化学及 环境分析化学的前沿研究领域。与经典的液 -液萃取（LLE）相比，固相萃取具有节省时 间、溶剂用量少，不易乳化等特点。
3、结果：根据条件实验建立了同时分析22 种PCOCs 的方法。测定的PCOCs 包括6 种被认为具有强致癌活性的多氯联苯化合 物，16 种有机氯农药(OCPs :HCH , DDT , DDE , DDD , OCS , HE等) , 其浓度变化范 围在0. 1～6. 0ng/L 之间,组分的回收率大多 在60 %以上。本方法具有简便、快速、精 确和灵敏等优点。
三、固相萃取（SPE） 固相萃取（Solid Phase Extraction，SPE）是由液 固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来的。 ★其广泛应用起始于1978年美国Waters公司首先 将商品sep-pak投放市场。它是一种填充固定相的短色 谱柱，用于浓缩被测组分或除去干扰物质。 ★SPE是一个柱色谱分离过程，分离机理、固定 相和溶剂的选择等方面与高效液相色谱（HPLC）有许 多相似之处。 ★不同之处是：SPE柱的填料粒径（>40µm）要比 HPLC（3-10 µm ）大，由于短的柱床和大的填料粒径， 因此其柱效很低，一般为10-50塔板。
4、 SPE的操作步骤及方法的建立：
SPE操作步骤包括有柱预处理、加样、洗去干扰物和 回收分析物四个步骤。 （1）柱预处理 以反相C18SPE柱的预处理为例。先使数毫升的甲醇通 过萃取柱，再用水或缓冲溶液顶替滞留在柱中的甲醇。柱 预处理有两个目的： ★除去填料中可能存在的杂质； ★使填料溶剂化，提高固相萃取的重现性。 填料未经预处理或未被溶剂润湿，能引起溶质过早穿 透，影响回收率。 （2）加样 预处理后，试样溶液被加至并通过SPE柱，在该步骤， 分析物被保留在吸附剂上。
1、用途： 分离效率低的SPE技术主要用于处理试样，其目的 为： （1）从试样中除去对以后分析有干扰的物质； （2）富集痕量组分，提高分析灵敏度； （3）变换试样溶剂，使之与分析方法相适应； （4）原位衍生； （5）试样脱盐； （6）便于试样的储存和运送。
2、固相萃取的基本原理： 固相萃取的原理与液相色谱分离过程相仿，是一种吸 附剂萃取，主要用于液体样品的处理。 A：当试样通过装有合适的固定相时，被测组分由于 与固定相作用力较强而被吸附留在柱上，并因吸附作用力 的不同而彼此分离，样品基质及其他成分与固定相作用力 较弱而随水流出萃取柱。 B：被萃取组分用少量的选择性溶剂洗脱。 因此，SPE技术不仅用于“清洗”样品，除去干扰成 分，而且可以使组分分离，达到浓缩或纯化的目的。
美国EPA使用SPE技术净化和富集的部分方法
EPA方法 506 550.1 549.1 553 1658 1656 1657 8440 T013 分析物 邻苯二甲酸酯和己酸酯 多环芳烃 卤代乙酸和茅草枯 联苯胺和含氮杀虫剂 苯氧基酸除草剂 有机卤化物杀虫剂 有机磷杀虫剂 石油烃总量 苯并芘及其它多环芳烃 试样 饮用水 饮用水 饮用水 饮用水 废水 废水 废水 沉积物、土壤、淤泥 空气 SPE固定相 C18 C18 阴离子交换剂 C18或PS-DVB C18 C18 C18 硅胶 XAD-2树脂
加到萃取柱上的试样量取决于萃取柱尺寸（填料量）和类 型、在试样溶剂中试样组分的保留性质和试样中分析物及基质 组分的浓度。 （3）除去干扰杂质 用中等强度的溶剂，将干扰组分洗脱下来，同时保持分析 物仍留在柱上。对反相萃取柱，清洗溶剂是合适浓度有机溶剂 的水或缓冲溶液，通过调节清洗溶剂的强度和体积，尽可能地 除去能被洗脱的杂质。 （4）分析物的洗脱和收集 这一步骤的目的是将分析物完全洗脱并收集在最小体积的 馏分中，同时使比分析物更强保留的杂质尽可能多地留在SPE 柱上。