微量样品前处理技术.ppt

8 微量样品前处理技术,针头过滤器、超速离心是除去固体颗粒的微量样品前处理技术。而固相萃取(Solid-phase extraction，SPE)和固相微萃取(Solid-phase microextraction，SPME)是两种从各类复杂样品中提取净化微量待测组分的新技术，它们具有分离速度快、操作简单、萃取效率高、无乳化等特点，在环境分析、药物分析、形态分析等方面有广泛应用，尤其适用色谱分析样品前处理。,分析样品前处理技术,采样技术 分析样品制备技术：将采集样品转化为适合（色谱）分析测定的形态 过滤 萃取 蒸馏 膜分离,一、固相萃取张海霞、朱彭龄，分析化学2000，28（9）：1172,固相萃取(SPE)，又称固液微处理小柱技术。它是利用选择性吸附与选择性洗脱 的液相色谱分离原理，使液体样品通过一吸附剂小柱，保留其中某些组分，再选用适当的溶剂冲洗杂质，然后用少量溶剂迅速洗脱，从而达到快速分离净化与浓缩的目的。固相萃取微处理小柱通常由粒径为40m的各种不同的填料（活性炭、硅藻土、氧化铝、硅胶、反相、离子交换等）压缩于聚丙烯塑料管。它的优点是：节省时间，交叉污染机会小，重现性好，回收率高。特别适用微量试液处理。,固相萃取的关键是根据样品的性质正确选择固相萃取小柱及洗脱条件。,活化（再生） 加样 洗涤 洗脱,二、固相微萃取,固相微萃取(SPME)是近年来国际上兴起的一种简便、快速、无溶剂的样品分析前处理新技术。 1990年由加拿大 Waterloo大学的Arhturhe和 Pawliszyn首创 ,1993年由美国 Supelco公司推出商品化固相微萃取装置 ,1994年获美国匹兹堡分析仪器会议大奖。 固相微萃取集“采样、萃取、浓缩、进样”于一体，能够与气相色谱或高效液相色谱仪联用样品前处理技术。,与SPE 相比SPME具有以下优点： (1 ) 不使用有机溶剂萃取，降低了成本，避免了二次污染； (2) 操作时间短，从萃取进样到分析结束不足1； (3) 样品用量少，几L几十L； (4) 操作简便，可减少待测组分的挥发损失 ； (5) 检测限达 /水平； (6) 适于挥发性有机物、半挥发性有机物及不具挥发性的有机物。,最初的SPME是将高分子材料均匀涂渍在硅纤维上 ，形成圆柱形的涂层,根据相似相溶原理进行萃取的。,利用特殊的固相对分析组分的吸附作用,将组分从试样基质中萃取出来,并逐渐富集,完成试样前处理过程。,当萃取体系处于动态平衡状态时，待测物的富集量： n = kvfvsc0/(kvf+vs) 由于芯片上固定液的总体积(Vf)仅几十微升，远远地小于水相的体积(Vs)，而多数有机待测物的k值并不大，容易满足Vf Vs的条件，因此简化为 n = kvfc0,萃取模式的选择 直接SPME模式 顶空SPME模式,通过装在注射器内石英纤维萃取头表面的高分子涂层，对样品中的有机物进行选择性萃取和预富集，然后将富集了分析物的涂层立即插入气相色谱进样口热解吸进样。,固相微萃取装置由手柄和萃取头或纤维头两部分组成。萃取头为一根1cm 长，涂上不同色谱固定相或吸附剂的熔融石英纤维，可在不锈钢套管内伸缩。 固相微萃取的使用，关键在于“纤维头的选择”。这种情况类似于色谱柱的选择，主要根据分析对象的分子量和极性。固相微处理技术适用于气体、水样、生物样品（如血、尿、体液等）的萃取提取。,固相微萃取技术条件的选择,纤维表面固定相 表1 常用固定相和适用范围,常用萃取头类型, 聚二甲规氧烷类厚膜（100um）适用于分析水样中低沸点、低极性的物质，如苯类、有机合成农药等；薄膜（7um）适用于分析中等沸点高沸点的物质，如苯甲酸酯、多环芳烃等 聚丙酸酯类适用于分析强极性化合物如苯酚等 活性炭适用于分析极低沸点的强亲脂性物质,样品量、容器体积 萃取时间 使用无机盐 pH值 衍生化 加热 磁力转子搅拌、高速匀浆、超声波,固相微萃取法在农药残留分析中的应用,SPME法在农药残留分析中的应用,管内固相微萃取(in-tube-SPME),将萃取涂层涂在毛细管的内表面，可采用气相色谱毛细管 优点：毛细管柱方便易得，使用寿命长，内径小涂层薄，样品扩散快，平衡时间短。,In-tube-SPMEGC联用方式,热解析：用注射器将样品溶液注入毛细管柱，萃取平衡后将水吹出，然后用石英压接头将萃取柱与分析柱连接，放入气相色谱仪炉箱中热解吸。这种方法不适于日常分析。 溶剂解吸：水样用氮气以极缓慢的流速吹入毛细管萃取柱中，再将水吹出萃取柱，将适当溶剂注入萃取柱中解吸，收集解吸溶液注入气相色谱中分析。,说明：1）萃取毛细管柱为长33cm，内径0.53mm，膜厚3.5m的OV-1毛细管柱； 2）在11处与GC冷柱头进样器相连，实现柱上进样。 将管内固相微萃取与GC法结合，采用溶剂解吸，通过两个六通阀的切换及气相色谱柱内进样技术，实现水中痕量有机物的在线分析。,三 种不同涂层的毛细管柱：OV-1、SE-54、FFAP对5种芳烃的萃取效率比较。 结果表明， OV-1、SE-54萃取效率高于FFAP，符合相似相溶原则。,应用,1）固相萃取测定生物检材中安眠酮（导数紫外） 2）双柱富集固相萃取测定钯、锶（FAAS） 3）固相萃取富集水中多环芳烃（HPLC) 4）固相微萃取富集多环芳烃GC-MS,三、微透析（Microdialysis）,微透析：利用膜透析原理，微量地对细胞液进行流动性连续采样。 微透析系统的关键部件是微透析探针，它是由膜、导管及套官等组成，探针的长度一般在0.5-10mm，膜材料常用纤维素膜、聚丙烯腈膜等组成。,四、分析样品制备中液膜萃取技术,在分析样品制备中广泛应用浸渍型液膜（又称支撑液膜），包括： 支撑液膜（Supported Liquid Membranes, SLM）萃取 微孔膜液液萃取（Microporous membrane liquid-liquid extraction, MMLLE),1）支撑液膜萃取,通道的体积在10-1000ul的范围。液膜的基体多孔聚四氟塑料，浸泡在合适的低水溶性的有机溶剂。常见的膜溶剂有正-十一烷（n-undecane），二-正己基醚（di-n-hexyl ether）和三正辛基磷酸酯（tri-n-octyl phosphate）。,支撑液膜萃取的基本原理,碱性化合物（如胺）的萃取过程：调高样品液的pH值，使得的试液中被分离物质胺不带电荷。当样品液流过液膜分离器时，中性胺被萃取进入并通过液膜到达另一界面。接受通道是充满酸性缓冲液的静态水溶液，中性胺分子接受质子形成带电物质进入接受通道。,RNH2 + H+ = RNH3+,2）微孔膜液液萃取,微孔膜液液萃取装置与液膜萃取装置基本一样。它采用疏水性的聚四氟膜。液膜和收集相均为同一种有机溶剂。这样就形成水溶液-有机溶剂两相系统。而且收集相可采用静止或流动两种方式。如果收集相是静止的，在水相和有机相之间分配平衡是唯一的传质推动力。这时，分析物的分配系数越大或疏水性越大，则萃取率越高。如果连续或间歇泵入收集相的有机溶剂，可以进一步改善传质过程。,Two-Step Liquid-Liquid-Liquid Microextraction,Conventional liquid-liquid extraction (LLE) requires large amounts of toxic organic solvents and is tedious and time-consuming. Solid-phase extraction (SPE) is relatively expensive and the enrichment factors obtained are relatively low without solvent evaporation,liquid-liquid-liquid microextraction (LLLME),Experimental conditions pH values vdonor/vacceptor ratio Effect of Extraction Time,Conclusion,High enrichment factor :up to 1.50 x 104 fold Detection limits two-step LLLME:100 ng/L for IBP 15 ng/L for MPA SPE :50 g/L for IBP SPME :200 ng/L for IBP single-step LLLME :1 g/L for IBP Advantage: simple, fast, inexpe