第三章 固相微萃取

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容 SPME簡介簡介 固相微萃取裝置固相微萃取裝置 固相微萃取操作流程固相微萃取操作流程 常用萃取頭類型及選擇原則常用萃取頭類型及選擇原則 固相微萃取聯(lián)用技術(shù)固相微萃取聯(lián)用技術(shù) 影響萃取效率的因素影響萃取效率的因素 SPME應(yīng)用應(yīng)用 固相微萃取固相微萃取(SPME)(SPME)是近年來國際上興起的一種簡便、是近年來國際上興起的一種簡便、快速、無溶劑的樣品分析前處理新技術(shù)?？焖?、無溶劑的樣品分析前處理新技術(shù)。19901990年由加年由加拿大拿大 WaterlooWaterloo大學(xué)的大學(xué)的ArhturheArhturhe和和 PawliszynPawliszyn首首創(chuàng)創(chuàng),1993,

2、1993年由美國年由美國 SupelcoSupelco公司推出商品化固相微萃取公司推出商品化固相微萃取裝置裝置,1994,1994年獲美國匹茲堡分析儀器會(huì)議大獎(jiǎng)。年獲美國匹茲堡分析儀器會(huì)議大獎(jiǎng)。 固相微萃取集固相微萃取集“采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣”于一體，于一體，能夠與氣相色譜或高效液相色譜儀聯(lián)用樣品前處理技能夠與氣相色譜或高效液相色譜儀聯(lián)用樣品前處理技術(shù)。術(shù)。1 1 固相微萃取簡介固相微萃取簡介 與與SPE 相比相比SPME具有以下優(yōu)點(diǎn)：具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 不使用有機(jī)溶劑萃取，降低了成本，避免了二次污染；不使用有機(jī)溶劑萃取，降低了成本，避免了二次污染；(2) 操作時(shí)間短

3、，從萃取進(jìn)樣到分析結(jié)束不足操作時(shí)間短，從萃取進(jìn)樣到分析結(jié)束不足1；(3) 樣品用量少，幾樣品用量少，幾L幾十幾十L； (4) 操作簡便，可減少待測組分的揮發(fā)損失操作簡便，可減少待測組分的揮發(fā)損失 ； (5) 檢測限達(dá)檢測限達(dá) /水平；水平； (6) 適于揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物及不具揮發(fā)性的有機(jī)物。適于揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物及不具揮發(fā)性的有機(jī)物。 最初的最初的SPMESPME是將高分子材料均勻涂漬在硅纖維上，是將高分子材料均勻涂漬在硅纖維上，形成圓柱形的涂層形成圓柱形的涂層, ,根據(jù)相似相溶原理進(jìn)行萃取根據(jù)相似相溶原理進(jìn)行萃取。 固相微萃取裝置由手柄和萃取頭或纖維頭兩部分固相微萃取裝

4、置由手柄和萃取頭或纖維頭兩部分組成。萃取頭為一根組成。萃取頭為一根1cm 1cm 長，涂上不同色譜固定相或長，涂上不同色譜固定相或吸附劑的熔融石英纖維，可在不銹鋼套管內(nèi)伸縮。吸附劑的熔融石英纖維，可在不銹鋼套管內(nèi)伸縮。 固相微萃取的使用，關(guān)鍵在于固相微萃取的使用，關(guān)鍵在于“纖維頭的選擇纖維頭的選擇”。這種情況類似于色譜柱的選擇，主要根據(jù)分析對(duì)象的這種情況類似于色譜柱的選擇，主要根據(jù)分析對(duì)象的分子量和極性。固相微處理技術(shù)適用于氣體、水樣、分子量和極性。固相微處理技術(shù)適用于氣體、水樣、生物樣品（如血、尿、體液等）的萃取提取。生物樣品（如血、尿、體液等）的萃取提取。2 2 固相微萃取裝置固相微萃取裝

5、置萃取模式的選擇萃取模式的選擇n 直接直接SPMESPME模式模式n 頂空頂空SPMESPME模式模式 通過裝在注射器內(nèi)石英纖維萃取頭表面的高分子通過裝在注射器內(nèi)石英纖維萃取頭表面的高分子涂層，對(duì)樣品中的有機(jī)物進(jìn)行選擇性萃取和預(yù)富涂層，對(duì)樣品中的有機(jī)物進(jìn)行選擇性萃取和預(yù)富集，然后將富集了分析物的涂層立即插入氣相色集，然后將富集了分析物的涂層立即插入氣相色譜進(jìn)樣口熱解吸進(jìn)樣。譜進(jìn)樣口熱解吸進(jìn)樣。固相微萃取組成固相微萃取組成手柄手柄萃取頭萃取頭手動(dòng)固相微萃取輔助設(shè)備手動(dòng)固相微萃取輔助設(shè)備3 3 固相微萃取操作過程固相微萃取操作過程固相微萃取操作過程固相微萃取操作過程4 4 常用萃取頭類型及選擇原則

6、常用萃取頭類型及選擇原則 聚二甲硅氧烷類聚二甲硅氧烷類 厚膜（100m）適用于分析水樣中低沸點(diǎn)、低極性的物質(zhì)，如苯類、有機(jī)合成農(nóng)藥等；薄膜（7m）適用于分析中等沸點(diǎn)高沸點(diǎn)的物質(zhì)，如苯甲酸酯、多環(huán)芳烴等聚丙酸酯類聚丙酸酯類適用于分析強(qiáng)極性化合物如苯酚等活性炭活性炭適用于分析極低沸點(diǎn)的強(qiáng)親脂性物質(zhì)萃取頭的選擇原則萃取頭的選擇原則 5 5 固相微萃取聯(lián)用技術(shù)固相微萃取聯(lián)用技術(shù)SPME聯(lián)用情況聯(lián)用情況: : GC, HPLC, CE（毛細(xì)管電泳）, MSSPME與與HPLC聯(lián)用聯(lián)用手動(dòng)式手動(dòng)式SPME/HPLC聯(lián)用操作方式聯(lián)用操作方式自動(dòng)進(jìn)樣自動(dòng)進(jìn)樣SPME/HPLC聯(lián)用操作方式聯(lián)用操作方式-管內(nèi)固相

7、管內(nèi)固相微萃取微萃取(in tube SPME) 手動(dòng)式手動(dòng)式SPME/HPLC聯(lián)用操作方式聯(lián)用操作方式自動(dòng)進(jìn)樣自動(dòng)進(jìn)樣SPME/HPLC聯(lián)用操作方式聯(lián)用操作方式-管內(nèi)固相微萃取管內(nèi)固相微萃取(in tube SPME) u萃取頭的選擇萃取頭的選擇, ,即纖維表面涂層及其厚度即纖維表面涂層及其厚度u試樣量試樣量, ,容器體積容器體積u萃取時(shí)間萃取時(shí)間u無機(jī)鹽無機(jī)鹽upH值值u衍生化反應(yīng)衍生化反應(yīng)u溫度以及外力的作用溫度以及外力的作用 6 6 影響萃取效率的因素影響萃取效率的因素（1）液膜厚度及其性質(zhì)的影響）液膜厚度及其性質(zhì)的影響 石英纖維表面的石英纖維表面的固相液膜厚度固相液膜厚度對(duì)對(duì)于分析物

8、的固相于分析物的固相吸附量和平衡時(shí)間吸附量和平衡時(shí)間都有都有影響。液膜越影響。液膜越厚厚，固相，固相吸附量越大吸附量越大有利有利于提高方法靈敏度；但所需達(dá)到平衡的于提高方法靈敏度；但所需達(dá)到平衡的時(shí)間越長。時(shí)間越長。（2 2）石英纖維表面固相涂層的性質(zhì)）石英纖維表面固相涂層的性質(zhì) 固相涂層的性質(zhì)對(duì)固相涂層的性質(zhì)對(duì)分析靈敏度分析靈敏度影響很影響很大。根據(jù)相似相溶原理，大。根據(jù)相似相溶原理，非極性固相涂非極性固相涂層（如聚二甲基硅氧烷）有利于對(duì)非極層（如聚二甲基硅氧烷）有利于對(duì)非極性或極性小的有機(jī)物的分離；極性固相性或極性小的有機(jī)物的分離；極性固相涂層（如聚丙烯酸酯）對(duì)極性有機(jī)物分涂層（如聚丙烯酸

9、酯）對(duì)極性有機(jī)物分離效果較好。離效果較好。（3）攪拌效率的影響）攪拌效率的影響 攪拌效率是影響攪拌效率是影響分離萃取速度分離萃取速度的重要因素。的重要因素。在理想攪拌狀態(tài)下，平衡時(shí)間主要由分析物在理想攪拌狀態(tài)下，平衡時(shí)間主要由分析物在固相中的擴(kuò)散速度決定。在固相中的擴(kuò)散速度決定。 在不攪拌或攪拌不足的情況下，被分離物質(zhì)在不攪拌或攪拌不足的情況下，被分離物質(zhì)在液相擴(kuò)散速度較慢，更主要是固相表面附在液相擴(kuò)散速度較慢，更主要是固相表面附有一層靜止水膜，難以破壞，被分離物質(zhì)通有一層靜止水膜，難以破壞，被分離物質(zhì)通過該水膜進(jìn)入固相的速度很慢，使得萃取時(shí)過該水膜進(jìn)入固相的速度很慢，使得萃取時(shí)間很長。間很長

10、。（4）溫度的影響）溫度的影響 溫度升高，被分析物溫度升高，被分析物擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)增大，增大，擴(kuò)散擴(kuò)散速度速度隨之增大，同時(shí)升溫隨之增大，同時(shí)升溫加強(qiáng)了對(duì)加強(qiáng)了對(duì)流流過程，因此過程，因此升溫有利于縮短平衡時(shí)間，升溫有利于縮短平衡時(shí)間，加快分析速度加快分析速度。 但是升溫會(huì)但是升溫會(huì)使被分離物質(zhì)的分配系數(shù)使被分離物質(zhì)的分配系數(shù)減小，在固相的吸附量減小減小，在固相的吸附量減小。因此在使。因此在使用此方法時(shí)應(yīng)該用此方法時(shí)應(yīng)該尋找最佳的工作溫度。尋找最佳的工作溫度。（5）鹽的作用和溶液酸度的影響）鹽的作用和溶液酸度的影響 由于被分離物質(zhì)在固相和液相之間的分配系由于被分離物質(zhì)在固相和液相之間的分配系數(shù)

11、受數(shù)受基體性質(zhì)的影響，當(dāng)基體變化時(shí)基體性質(zhì)的影響，當(dāng)基體變化時(shí)分配系數(shù)分配系數(shù)也會(huì)改變也會(huì)改變。 在水溶液中在水溶液中加入加入NaCl，Na2SO4等可增強(qiáng)水等可增強(qiáng)水溶液的離子強(qiáng)度，減少被分離有機(jī)物的溶解度，溶液的離子強(qiáng)度，減少被分離有機(jī)物的溶解度，使分配系數(shù)增大提高分析靈敏度使分配系數(shù)增大提高分析靈敏度。 控制溶液的酸度控制溶液的酸度也可改變被分離物在水中的也可改變被分離物在水中的溶解度。溶解度。 液相微萃取液相微萃取(LPME)兩相兩相LPME三相三相LPMEacceptorOrganicSampleAA_acceptorAqueousphaseOrganicSampleAAA_ 液相微

12、萃取技術(shù)液相微萃取技術(shù)直接液相微萃取直接液相微萃取(Direct LPME)液相微萃取液相微萃取/ 后萃取后萃取(LPME/BE)頂空液相微萃取頂空液相微萃取(HS LPME)（室溫離子液體是一種理想的頂空液相微萃取劑）（室溫離子液體是一種理想的頂空液相微萃取劑） 液相微萃取的方式液相微萃取的方式:中空纖維中空纖維有機(jī)溶劑與液滴大小有機(jī)溶劑與液滴大小攪拌速率攪拌速率鹽效應(yīng)與鹽效應(yīng)與pH值值萃取溫度萃取溫度萃取時(shí)間萃取時(shí)間影響萃取效率的因素影響萃取效率的因素 液相微萃取技術(shù)液相微萃取技術(shù)7 固相微萃取典型應(yīng)用固相微萃取典型應(yīng)用 表面活性劑表面活性劑 環(huán)境水樣環(huán)境水樣 食品、香精、香料食品、香精、

13、香料 法庭樣品法庭樣品 血、尿和體液中毒品或藥物血、尿和體液中毒品或藥物 聚合物和固樣中痕量雜質(zhì)（頂空聚合物和固樣中痕量雜質(zhì)（頂空方式）方式） 藥物中殘留溶劑藥物中殘留溶劑 氣體硫化物及揮發(fā)物（氣體硫化物及揮發(fā)物（VOC）新增方法介紹新增方法介紹 固相微萃取固相微萃取GC SPME采用一種略似進(jìn)樣器的裝置，用一根涂布多采用一種略似進(jìn)樣器的裝置，用一根涂布多聚物固定相的熔融石英纖維從液、氣態(tài)基質(zhì)中萃聚物固定相的熔融石英纖維從液、氣態(tài)基質(zhì)中萃取待測物；然后將富集了待測物的纖維直接轉(zhuǎn)移取待測物；然后將富集了待測物的纖維直接轉(zhuǎn)移到儀器到儀器(一般是一般是GC，或，或HPLC)中，通過一定的方式中，通過一定的方式解吸附解吸附(一般是熱解吸，或溶劑解吸一般是熱解吸，或溶劑解吸)，然后進(jìn)行分，然后進(jìn)行分離分析。離分析。 直接直接SPME：適合于氣體基質(zhì)或干凈的水基質(zhì)：適合于氣體基質(zhì)或干凈的水基質(zhì) 頂空頂空SPME：適合于任何基質(zhì)，尤其是直接：適合于任何基質(zhì)，尤其是直接SPME無法處理的臟水、油脂、血液、污泥、土壤無法處理的臟水、油脂、血液、污泥、土壤 等等生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)方法（GB/T5750-2006）固相微萃取技術(shù)小結(jié)固相微萃取技