環(huán)境樣品前處理新技術(shù)課件

環(huán)境樣品前處理新技術(shù)

環(huán)境樣品前處理新技術(shù)1環(huán)境樣品前處理占整個分析過程所用的時間6.0%61.0%6.0%27.0%樣品采集樣品處理分析測定數(shù)據(jù)處理報告結(jié)果環(huán)境樣品前處理占整個分析過程所用的時間6.0%61.0%6.2環(huán)境樣品前處理的重要性為什么要進(jìn)行樣品前處理？*環(huán)境樣品欲測成分含量低，必須濃縮*干擾*復(fù)雜樣品不能直接進(jìn)樣，污染損害測試系統(tǒng)*有些樣品無響應(yīng)樣品前處理的目的*使樣品的待測組分狀態(tài)和濃度適應(yīng)所選擇的分析技術(shù)，濃縮待測組分，提高靈敏度*消除基質(zhì)干擾，改善分析方法靈敏度*防止待測組分的損失或降解，減少體積或質(zhì)量便于樣品的儲存和運輸*減少對儀器的損傷，延長儀器的使用壽命分離（Separation）：分離是將欲測組分從試樣中單獨析出，或?qū)讉€組分一個一個地分開，或者根據(jù)各組分的共同性質(zhì)分成若干組。富集（Preconcentration）：富集被認(rèn)為是分離的一種，即從大量試樣中收集欲測定的痕量物質(zhì)至一較小體積之中，從而提高其濃度至測定下限之上。衍生化(Derivatization)是指通過化學(xué)反應(yīng)將目標(biāo)化合物連接上某一特定基團(tuán)，使其轉(zhuǎn)化為具有新的物化特性（如光譜特性、沸點、聚集態(tài)或離子化效率）的化合物，然后對衍生物進(jìn)行色譜分離和定量分析，從而達(dá)到對目標(biāo)化合物間接定性定量分析的技術(shù)。環(huán)境樣品前處理的重要性為什么要進(jìn)行樣品前處理？分離（Sepa3樣品前處理方法的評價準(zhǔn)則能否最大限度的去除影響測定的干擾物；待測組分的回收率、準(zhǔn)確率、重復(fù)性、精確性等操作是否簡單成本低是否對人體或環(huán)境構(gòu)成危害樣品前處理方法的評價準(zhǔn)則能否最大限度的去除影響測定的干擾物；4傳統(tǒng)前處理方法的缺點勞動強度大時間周期長手工操作較多，容易引入誤差，重復(fù)性差對復(fù)雜樣品需多種方法結(jié)合，步驟繁瑣，樣品損失多使用大量有機(jī)溶劑傳統(tǒng)前處理方法的缺點勞動強度大5新型的樣品前處理技術(shù)固相萃取固相微萃取超臨界流體萃取加速溶劑萃取微波萃取液體樣品固體樣品新型的樣品前處理技術(shù)固相萃取液體樣品固體樣品6

固相萃取技術(shù)（SolidPhase

Extraction，SPE)一、SPE的概念與原理二、裝置及操作程序三、四、溶劑的選擇固相萃取的分離模式五、SPE展望固相萃取技術(shù)（SolidPhaseExtraction7一固相萃取(SPE)的概念與原理SPE是一種基于液-固萃取分離原理，結(jié)合柱色譜分離原理的前處理技術(shù)。固相萃取柱

通過顆粒細(xì)小的多孔固相吸附劑選擇性地吸附溶液中被測物質(zhì)，雜質(zhì)被洗脫，被測物質(zhì)被定量吸附，然后再換用另一種溶劑解吸附或熱解析被測物質(zhì)，從而達(dá)到分離富集被測物質(zhì)的目的。慢中等快淋洗液一固相萃取(SPE)的概念與原理SPE是一種基于液-固萃取8？SPE與柱層析、HPLC的比較固相萃取微處理小柱通常由粒徑為40m，各種不同吸附特性的填料（活性炭、硅藻土、氧化鋁、硅膠、反相C-18、離子交換等）壓縮于聚丙烯塑料管。HPLCSPE硬件（柱子）不銹鋼柱塑料柱顆粒度(um)540顆粒形狀球型(均勻）球型（不均勻）塔板數(shù)20～25，000＜100

柱接頭

螺帽柱管

過濾片型號：C18柱管篩板固定相尖端柱層析？SPE與柱層析、HPLC的比較固相萃取微處理小柱通常由粒9固相萃取的特點優(yōu)點：1它們具有分離速度快、操作簡單，容易自動化；2富集倍數(shù)大，回收率高，重現(xiàn)性好；3有機(jī)溶劑消耗少，無乳化現(xiàn)象固相萃取的特點優(yōu)點：10二、固相萃取的裝置及操作程序篩板篩板篩板二、固相萃取的裝置及操作程序篩板篩板篩板11(1)預(yù)處理活化吸附劑

萃取之前要用適當(dāng)?shù)娜軇┝芟葱≈?，活化預(yù)處理，使吸附劑溶劑化，與樣品溶液更好的接觸，保持濕潤，以利于萃取和穿透。反相C-18填料的預(yù)處理。二、固相萃取的裝置及操作程序(1)預(yù)處理活化吸附劑二、固相萃取的裝置及操作程序12(2)上樣（吸附）

溶液樣品加入活化后的固相萃取小柱中，然后常壓下，或者利用抽真空或正壓的方法使樣品進(jìn)入吸附劑。二、固相萃取的裝置及操作程序注意事項：提高吸附率，防止流失(2)上樣（吸附）二、固相萃取的裝置及操作程序注意事項：13(3)洗滌（去除雜質(zhì)）

在樣品進(jìn)入吸附劑，目標(biāo)化合物被吸附后，可先用合適的溶劑將弱保留干擾化合物洗掉。二、固相萃取的裝置及操作程序什么是合適的溶劑?(3)洗滌（去除雜質(zhì)）二、固相萃取的裝置及操作程序什么是合適14(4)洗脫和收集

再用僅可能少的合適溶劑將目標(biāo)化合物洗脫下來，加以收集。二、固相萃取的裝置及操作程序合適溶劑:溶劑的強度與體積(4)洗脫和收集二、固相萃取的裝置及操作程序合適溶劑:溶劑的15活化吸附劑上

樣洗滌洗脫二、固相萃取的裝置及操作程序活化吸附劑上樣洗滌洗脫二、固相萃取的裝置及操作16三固相萃取的模式及原理正相固相萃取反相固相萃取離子交換固相萃取①陰離子交換②陽離子交換根據(jù)萃取原理可以分成以下三種模式三固相萃取的模式及原理正相固相萃?、訇庪x子交換根據(jù)萃取原171正相固相萃取

洗脫液為中等至弱極性的有機(jī)溶劑，洗脫液極性小于吸附劑極性。洗脫的色譜順序是極性依次增大的一系列組分。用途：很少用于直接萃取非極性溶液中的極性化合物，多用于水溶液樣品中的有機(jī)提取物的去雜凈化。

從非極性溶液中萃取極性化合物，其固定相是極性較大的吸附劑如硅膠、氧化鋁、硅鎂型吸附劑等，目標(biāo)化合物的極性官能團(tuán)與吸附劑表面的極性官能團(tuán)之間是親水性的極性-極性相互作用，其中包括氫鍵，π-π鍵，偶極-偶極相互作用和偶極-誘導(dǎo)偶極相互作用。1正相固相萃取洗脫液為中等至弱極性的有機(jī)溶劑，18①極性官能團(tuán)修飾的鍵合硅膠

LC-CN（氰基），LC-NH2（氨基），

LC-Diol（二醇基）②極性吸附物質(zhì)

LC-Si（硅膠），LC-Florisil（硅鎂型），ENVI-Florisil，LC-Alumina（氧化鋁）常用正相固相萃取柱①極性官能團(tuán)修飾的鍵合硅膠常用正相固相萃取柱192反相固相萃取

使用非極性的疏水性固定相，如C18鍵合硅膠、C8鍵合硅膠、聚苯乙烯-聚二乙烯苯共聚物、碳分子篩、石墨化炭黑等，從極性溶液中（如水）吸附萃取非極性或弱極性化合物，目標(biāo)化合物與吸附劑表面之間是疏水性的極性-極性相互作用，包括范德華力或色散力。再用有機(jī)溶劑從固定相中洗脫下來。洗脫液極性大于吸附劑極性。最為常用。2反相固相萃取使用非極性的疏水性固定相，如C1820常用反相固相萃取柱LC-18、LC-8：標(biāo)準(zhǔn)的單鍵合硅膠ENVI-18、ENVI-8：聚合鍵合類填料ENVI-ChromP：苯乙烯ENVI-Carb：碳分子篩常用反相固相萃取柱LC-18、LC-8：標(biāo)準(zhǔn)的單鍵合硅膠213離子交換固相萃取適用于帶有電荷的化合物原理：靜電吸引，化合物上的帶電荷基團(tuán)與鍵合硅膠上的帶電荷基團(tuán)之間的吸引。分為：陰離子交換和陽離子交換。3離子交換固相萃取適用于帶有電荷的化合物22（1）陰離子（負(fù)電荷）交換LC-SAX（三甲基銨丙基）（強）、LC-NH2：脂肪族季銨類鹽（弱）（1）陰離子（負(fù)電荷）交換LC-SAX（三甲基銨丙基）（強23（2）陽離子交換LC-SCX：磺酸基（強）；LC-WCX：羧酸基團(tuán)（弱）（2）陽離子交換LC-SCX：磺酸基（強）；LC-WCX：羧24SPE柱的選擇被測組分的極性與吸附劑的極性越相似越好，兩者作用力越強，萃取越完全。樣品溶液的溶劑強度盡可能弱于吸附劑SPE柱的選擇被測組分的極性與吸附劑的極性越相似越好，兩者作25四溶劑極性的影響與選擇①目標(biāo)化合物在極性/非極性溶劑中的溶解度差異。②目標(biāo)化合物有無可能離子化（可用調(diào)節(jié)pH值實現(xiàn)離子化）。四溶劑極性的影響與選擇①目標(biāo)化合物在極性/非極性溶劑中的26四溶劑極性的影響與選擇活化溶劑：初溶劑，凈化固定相終溶劑，使固定相溶劑化上樣溶劑：樣品溶液的溶劑強度盡可能弱于吸附劑盡可能強度弱，達(dá)到最大保留和穿透體積。淋洗除雜質(zhì)溶劑：強于上樣溶劑，弱于洗脫液洗脫溶劑：盡可能強度大慢中等快淋洗液四溶劑極性的影響與選擇活化溶劑：初溶劑，凈化固定相上樣溶劑27分離機(jī)制典型的弱溶劑（保留條件）典型的強溶劑（洗脫條件）反相SPE緩沖液或低濃度的甲醇或乙腈乙腈、甲醇或溶劑與水的混合物正相SPE正己烷、甲苯等二氯甲烷、甲醇等陽離子交換SPE低離子強度緩沖液(<0.1mol/L)高離子強度緩沖液（＞0.1mol/L)陰離子交換SPE低離子強度緩沖液（<0.1mol/L)高離子強度緩沖液(>0.1mol/L)四溶劑極性的影響與選擇分離機(jī)制典型的弱溶劑典型的強溶劑反相SPE緩沖液或低濃度的甲28SPE前處理實例：PFOA水樣使用CleanertPEP柱（500mg/6mL，AgelaTechnologies）進(jìn)行固相萃取：先后用10mL甲醇和10mL水對PEP柱進(jìn)行清洗和活化。取1L水樣以1-2mL/min的速度通過PEP柱進(jìn)行萃取，用5mL含20%甲醇的水溶液進(jìn)行淋洗，以去除雜質(zhì)。用真空泵將水抽干后，用10mL甲醇對目標(biāo)物進(jìn)行洗脫，洗脫液氮吹至1mL后轉(zhuǎn)移到進(jìn)樣瓶中，測定。CleanertPEP的吸附劑？SPE前處理實例：PFOA水樣使用CleanertPE29SPE的發(fā)展趨勢新型固定相：免疫親和固定相，分子印跡固定相，廣譜通用性的固定相，整體萃取材料，磁性納米高通量：微型化：在線儀器聯(lián)用：與其他前處理技術(shù)聯(lián)用：SPE的發(fā)展趨勢新型固定相：免疫親和固定相，分子印跡固高30樣品前處理的分類Off-linepretreatment脫機(jī)處理（單元處理）：每個處理過程獨立完成，與下一步處理或樣品測定分開。A：靈活、方便；D：容易引入誤差；On-linepretreatment聯(lián)機(jī)處理：將處理好的樣品直接引入到分析測試系統(tǒng)，最大的優(yōu)點是避免人工轉(zhuǎn)移樣品，降低分析誤差，可自動操作。樣品前處理的分類Off-linepretreatment31復(fù)習(xí)自測1、固相萃取概念、原理2、HPLC與SPE的比較3、固相萃取的裝置及操作程序

1、活化吸附劑2、進(jìn)樣3、洗滌4、洗脫復(fù)習(xí)自測1、固相萃取概念、原理32環(huán)境樣品前處理新技術(shù)

環(huán)境樣品前處理新技術(shù)33環(huán)境樣品前處理占整個分析過程所用的時間6.0%61.0%6.0%27.0%樣品采集樣品處理分析測定數(shù)據(jù)處理報告結(jié)果環(huán)境樣品前處理占整個分析過程所用的時間6.0%61.0%6.34環(huán)境樣品前處理的重要性為什么要進(jìn)行樣品前處理？*環(huán)境樣品欲測成分含量低，必須濃縮*干擾*復(fù)雜樣品不能直接進(jìn)樣，污染損害測試系統(tǒng)*有些樣品無響應(yīng)樣品前處理的目的*使樣品的待測組分狀態(tài)和濃度適應(yīng)所選擇的分析技術(shù)，濃縮待測組分，提高靈敏度*消除基質(zhì)干擾，改善分析方法靈敏度*防止待測組分的損失或降解，減少體積或質(zhì)量便于樣品的儲存和運輸*減少對儀器的損傷，延長儀器的使用壽命分離（Separation）：分離是將欲測組分從試樣中單獨析出，或?qū)讉€組分一個一個地分開，或者根據(jù)各組分的共同性質(zhì)分成若干組。富集（Preconcentration）：富集被認(rèn)為是分離的一種，即從大量試樣中收集欲測定的痕量物質(zhì)至一較小體積之中，從而提高其濃度至測定下限之上。衍生化(Derivatization)是指通過化學(xué)反應(yīng)將目標(biāo)化合物連接上某一特定基團(tuán)，使其轉(zhuǎn)化為具有新的物化特性（如光譜特性、沸點、聚集態(tài)或離子化效率）的化合物，然后對衍生物進(jìn)行色譜分離和定量分析，從而達(dá)到對目標(biāo)化合物間接定性定量分析的技術(shù)。環(huán)境樣品前處理的重要性為什么要進(jìn)行樣品前處理？分離（Sepa35樣品前處理方法的評價準(zhǔn)則能否最大限度的去除影響測定的干擾物；待測組分的回收率、準(zhǔn)確率、重復(fù)性、精確性等操作是否簡單成本低是否對人體或環(huán)境構(gòu)成危害樣品前處理方法的評價準(zhǔn)則能否最大限度的去除影響測定的干擾物；36傳統(tǒng)前處理方法的缺點勞動強度大時間周期長手工操作較多，容易引入誤差，重復(fù)性差對復(fù)雜樣品需多種方法結(jié)合，步驟繁瑣，樣品損失多使用大量有機(jī)溶劑傳統(tǒng)前處理方法的缺點勞動強度大37新型的樣品前處理技術(shù)固相萃取固相微萃取超臨界流體萃取加速溶劑萃取微波萃取液體樣品固體樣品新型的樣品前處理技術(shù)固相萃取液體樣品固體樣品38

固相萃取技術(shù)（SolidPhase

Extraction，SPE)一、SPE的概念與原理二、裝置及操作程序三、四、溶劑的選擇固相萃取的分離模式五、SPE展望固相萃取技術(shù)（SolidPhaseExtraction39一固相萃取(SPE)的概念與原理SPE是一種基于液-固萃取分離原理，結(jié)合柱色譜分離原理的前處理技術(shù)。固相萃取柱

通過顆粒細(xì)小的多孔固相吸附劑選擇性地吸附溶液中被測物質(zhì)，雜質(zhì)被洗脫，被測物質(zhì)被定量吸附，然后再換用另一種溶劑解吸附或熱解析被測物質(zhì)，從而達(dá)到分離富集被測物質(zhì)的目的。慢中等快淋洗液一固相萃取(SPE)的概念與原理SPE是一種基于液-固萃取40？SPE與柱層析、HPLC的比較固相萃取微處理小柱通常由粒徑為40m，各種不同吸附特性的填料（活性炭、硅藻土、氧化鋁、硅膠、反相C-18、離子交換等）壓縮于聚丙烯塑料管。HPLCSPE硬件（柱子）不銹鋼柱塑料柱顆粒度(um)540顆粒形狀球型(均勻）球型（不均勻）塔板數(shù)20～25，000＜100

柱接頭

螺帽柱管

過濾片型號：C18柱管篩板固定相尖端柱層析？SPE與柱層析、HPLC的比較固相萃取微處理小柱通常由粒41固相萃取的特點優(yōu)點：1它們具有分離速度快、操作簡單，容易自動化；2富集倍數(shù)大，回收率高，重現(xiàn)性好；3有機(jī)溶劑消耗少，無乳化現(xiàn)象固相萃取的特點優(yōu)點：42二、固相萃取的裝置及操作程序篩板篩板篩板二、固相萃取的裝置及操作程序篩板篩板篩板43(1)預(yù)處理活化吸附劑

萃取之前要用適當(dāng)?shù)娜軇┝芟葱≈?，活化預(yù)處理，使吸附劑溶劑化，與樣品溶液更好的接觸，保持濕潤，以利于萃取和穿透。反相C-18填料的預(yù)處理。二、固相萃取的裝置及操作程序(1)預(yù)處理活化吸附劑二、固相萃取的裝置及操作程序44(2)上樣（吸附）

溶液樣品加入活化后的固相萃取小柱中，然后常壓下，或者利用抽真空或正壓的方法使樣品進(jìn)入吸附劑。二、固相萃取的裝置及操作程序注意事項：提高吸附率，防止流失(2)上樣（吸附）二、固相萃取的裝置及操作程序注意事項：45(3)洗滌（去除雜質(zhì)）

在樣品進(jìn)入吸附劑，目標(biāo)化合物被吸附后，可先用合適的溶劑將弱保留干擾化合物洗掉。二、固相萃取的裝置及操作程序什么是合適的溶劑?(3)洗滌（去除雜質(zhì)）二、固相萃取的裝置及操作程序什么是合適46(4)洗脫和收集

再用僅可能少的合適溶劑將目標(biāo)化合物洗脫下來，加以收集。二、固相萃取的裝置及操作程序合適溶劑:溶劑的強度與體積(4)洗脫和收集二、固相萃取的裝置及操作程序合適溶劑:溶劑的47活化吸附劑上

樣洗滌洗脫二、固相萃取的裝置及操作程序活化吸附劑上樣洗滌洗脫二、固相萃取的裝置及操作48三固相萃取的模式及原理正相固相萃取反相固相萃取離子交換固相萃?、訇庪x子交換②陽離子交換根據(jù)萃取原理可以分成以下三種模式三固相萃取的模式及原理正相固相萃?、訇庪x子交換根據(jù)萃取原491正相固相萃取

洗脫液為中等至弱極性的有機(jī)溶劑，洗脫液極性小于吸附劑極性。洗脫的色譜順序是極性依次增大的一系列組分。用途：很少用于直接萃取非極性溶液中的極性化合物，多用于水溶液樣品中的有機(jī)提取物的去雜凈化。

從非極性溶液中萃取極性化合物，其固定相是極性較大的吸附劑如硅膠、氧化鋁、硅鎂型吸附劑等，目標(biāo)化合物的極性官能團(tuán)與吸附劑表面的極性官能團(tuán)之間是親水性的極性-極性相互作用，其中包括氫鍵，π-π鍵，偶極-偶極相互作用和偶極-誘導(dǎo)偶極相互作用。1正相固相萃取洗脫液為中等至弱極性的有機(jī)溶劑，50①極性官能團(tuán)修飾的鍵合硅膠

LC-CN（氰基），LC-NH2（氨基），

LC-Diol（二醇基）②極性吸附物質(zhì)

LC-Si（硅膠），LC-Florisil（硅鎂型），ENVI-Florisil，LC-Alumina（氧化鋁）常用正相固相萃取柱①極性官能團(tuán)修飾的鍵合硅膠常用正相固相萃取柱512反相固相萃取

使用非極性的疏水性固定相，如C18鍵合硅膠、C8鍵合硅膠、聚苯乙烯-聚二乙烯苯共聚物、碳分子篩、石墨化炭黑等，從極性溶液中（如水）吸附萃取非極性或弱極性化合物，目標(biāo)化合物與吸附劑表面之間是疏水性的極性-極性相互作用，包括范德華力或色散力。再用有機(jī)溶劑從固定相中洗脫下來。洗脫液極性大于吸附劑極性。最為常用。2反相固相萃取使用非極性的疏水性固定相，如C1852常用反相固相萃取柱LC-18、LC-8：標(biāo)準(zhǔn)的單鍵合硅膠ENVI-18、ENVI-8：聚合鍵合類填料ENVI-ChromP：苯乙烯ENVI-Carb：碳分子篩常用反相固相萃取柱LC-18、LC-8：標(biāo)準(zhǔn)的單鍵合硅膠533離子交換固相萃取適用于帶有電荷的化合物原理：靜電吸引，化合物上的帶電荷基團(tuán)與鍵合硅膠上的帶電荷基團(tuán)之間的吸引。分為：陰離子交換和陽離子交換。3離子交換固相萃取適用于帶有電荷的化合物54（1）陰離子（負(fù)電荷）交換LC-SAX（三甲基銨丙基）（強）、LC-NH2：脂肪族季銨類鹽（弱）（1）陰離子（負(fù)電荷）交換LC-SAX（三甲基銨丙基）（強55（2）陽離子交換LC-SCX：磺酸基（強）；LC-WCX：羧酸基團(tuán)（弱）（2）陽離子交換LC-SCX：磺酸基（強）；LC-WCX：羧56SPE柱的選擇被測組分的極性與吸附劑的極性越相似越好，兩者作用力越強，萃取越完全。樣品溶液的溶劑強度盡可能弱于吸附劑SPE柱的選擇被測組分的極性與吸附劑的極性越相似越好，兩者作57四溶劑極性的影響與選擇①目標(biāo)化合物在極性/非極性溶劑中的溶解度差異。②目標(biāo)化合物有無可能離子化（可用調(diào)節(jié)pH值實現(xiàn)離子化）。四溶劑極性的影響與選擇①目標(biāo)化合物在極性/非極性溶劑中的58四溶劑極性的影響與選擇活化溶劑：初溶劑，凈化固定相終溶劑，使固定相溶劑化上樣溶劑：樣品溶液的溶劑強度盡可能弱于吸附劑盡可能強度弱，達(dá)到最大保留和穿透體積。淋洗除雜質(zhì)溶劑：強于上樣溶劑，弱于洗脫液洗脫溶劑：盡可能強度大慢中等快淋洗液四溶劑極性的影響與選擇活化溶劑：初溶劑，凈化固定相上樣溶劑59分離機(jī)制典型的弱溶劑（保留條件）典型的強溶劑（