（分析化学专业论文）微晶三苯甲烷分离富集环境中痕量金属离子新技术研究.pdf

摘要 随着化学工业的发展和农药的大量使用导致自然环境中某些水体、土壤、大 气和生物体中污染物超过法定限量，面对日益复杂的样品，要求进行g l g m l 、 n g m l 甚至是p g m l 数量级的痕量分析，而且分析对象的不断增加，对复杂基体 中极微量物质的分离和检测成为突出问题，从而对分析化学中的分离技术的要求 越来越高。另一方面随着人们环境意识的提高对环境中有机污染物的控制越来越 严格，要求检测技术更加快速方便、灵敏可靠。在分析化学中，样品预处理的好 坏是影响分析灵敏度、准确度和分析速度的重要因素。为了提高富集的效率，人 们探索出新的分离富集技术固相萃取方法。 本论文首先总结了固相萃取技术的发展、原理、优点、装置以及近年来的应 用，指出用改进的传统材料作填充剂基质，提高柱效、重现性和改进自动化装置 是固相萃取进一步发展的一种方向。其次总结了微晶三苯甲烷试剂首次作为固相 萃取剂在痕量分析中的应用，从而建立微晶三苯甲烷作为固相萃取试剂分离富 集环境样品中痕量重金属离子的新型萃取体系。整个正文部分共包括五章。 第一章内容为负载有结晶紫的微晶三苯甲炕分离富集环境水样中痕量钼( v 1 ) 后用光度法进行测定钼( v i ) 含量。本文首次使用微晶三苯甲烷对环境水样中痕量 m o ( v i ) 进行分离与富集，探讨了微晶三苯甲烷对m o ( v i ) 的富集机理，优化了实 验条件。在s a f 存在时，m 0 0 2 2 + 可以与s a f 生成电中性螯合物m 0 0 2 s a f ，通 过分子间作用力吸附于微晶t p m 表面而被富集。方法具有回收率高、选择性好、 富集倍数高、准确度和精密度好、环境友好等特点。 第二章内容为负载有孔雀石绿的微晶三苯甲烷分离富集z n ( 1 1 ) 。通过研究建 立了微晶三苯甲烷富集测定环境水中痕量z n ( i i ) 的新方法。z n ( 1 1 ) 的络阴离子 z n ( s c n ) 4 。可以与m g 形成电中性离子缔合物【z n ( s c n ) 4 。】( m g + ) 2 而被吸附在 微晶t p m 表面上。该方法已经成功用于测定自来水、河水、湖水中痕量金属离 子含量。 第三章内容为负载有结晶紫的微晶三苯甲烷分离富集v ( v ) 。报道了微晶三 苯甲烷作为吸附载体，固相萃取分离富集后光度法测定环境水中痕量v ( v ) 的新 方法。通过控制酸度( p h = 4 o ) ，v ( v ) 能与负载在微晶三苯甲烷上的结晶紫发生缔 合反应，生成的缔合物v ( v ) c v 被定量吸附在微晶三苯甲烷上，而常见阳离子 c a ( n ) 、p b ( n ) 、m n ( i i ) 、c 0 0 1 ) 、c u ( i i ) 、f e ( i i i ) 、n i ( i i ) 、a l ( n i ) 、z n ( t i ) 、h g ( 1 1 ) 等根本不被吸附，从而能够实现v ( v ) 与这些金属离子的分离而被富集。该方法 已成功用于环境水样中痕量v ( v ) 的测定。 第四章内容为结晶紫修饰的微晶三苯甲烷预富集水样中痕量铜的研究。本文 首次采用结晶紫修饰的微晶三苯甲烷作为固相萃取剂分离富集环境水样中痕量 铜。探讨了微晶三苯甲烷富集c u o i ) 的机理。优化了实验条件。在s c n 存在下， c u ( i i ) 被抗坏血酸还原为c u ( i ) ，c u ( i ) 和s c n 形成络阴离子c u ( s c n h 。后与m o + 缔合形成【c u ( s c n h ( m g + ) 而被吸附在微晶t p m 表面。经解吸后，用f a a s 法 测定环境水样中铜含量。 第五章内容为负载有b ( 2 吡啶偶氮) 2 一萘酚( p a n ) 的微晶酚酞作为固相萃取 剂分离富集环境水样中痕量c u ( h ) 的研究。控制一定的酸度o h l o ) ，能够实现 c u ( i i ) 与c d ( i i ) 、p b ( i i ) 、m n ( i i ) 、c o ( h ) ，f e ( i i i ) 、n i ( 1 i ) 、a i ( i i i ) 、z n ( n ) 、h g ( i i ) 等常见阳离子完全分离。c u ( i d 与1 ( 2 毗啶偶氮) - 2 萘酚( p a n ) 形成螯合物而被 富集在微晶酚酞表面上，解吸后可用光度法直接测定铜含量。该方法已成功用于 环境水样中痕量c u ( i i ) 的测定，结果满意。 关键词：固相萃取，有机试剂，微晶三苯甲烷，钼( v i ) ；铜( i i ) ，锌( i i ) ，钒( v ) i i a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc h e m i c a li n d u s t r i e sa n dt h ew i d er i s eo fp e s t i c i d e s ，t h ec o n t e n to f p o l l u t a n t si nn 甜l l m iw a t t , r , s o i l a t m o s p h e r ea n db i o l o g i c a ls a m p l e si sh i g h e rt h a nt h a tw a s l a w f u l l ya l l o w e d w i t hs a m p l e sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ec o m p l i c a t e d ，t h ea n a l y s i so f w a c el e v e l o fp g m l 、n g m l , e v e np g m li sn e e d e d a n dw i t ht h en u m b e ro fa n a l y 把si nt h e s es a m p l e s i n c r e a s e s ，t h es e p a r a t i o na n dd e t e r m i n a t i o no fu l t r a - 位a c ee l e m e n t sf r o mc o m p l i c a t e dm a t r i x e sh a s b e c o m et h ei m p o r t a n tp r o b l e mt ob es o l v e d t h es e p a r a t i o nt e c h n i q u e ，t h e r e f o r e ，m u s tb es o e f f e c t i v ea n ds e l e c t i v ea st om e e tt h ea l 协i ”i c a lr e q u i r e m e n t s o nt h eo t h e rh a n d ，w i t hp e o p l e s a w a r e f l e s so f p r o t e c t i n ge n v i r o n m e n t , t h ec o n t e n to f p o l l u t a n t si nt h ee n v i r o n m e n th a sb e e ns t r i c t l y c o n t r o l l e d , w h i c hm a k ei tn e c e s s a r yt od e v e l o ps o m es e p a r a t i o nt e c h n i q u ew i t hr a p i d i t y , s i m p l i c i t y , s e o s i t i v i t ya n dp r e c i s i o n i na n a l y t i c ac h e m i s t r y , t h ed e g r e eo f s a m p l ep r e t r e a t i o nh a s 觚i m p o r t a n t e f f e c to nt h es e n s i t i v i t y a c c u r a c ya n dt h ea n a l y t i c a l s p e e d i no r d e r t oi n c r e a s et h e w e c o n c e n t r a t i o ne f f i c i e n c y , an e wt e c h n i q u eo fs e p a r a t i o na n dp r e c o n c e n t r a t i o n - - s o l i d p h a s e e x t r a c t i o n ( s p e ) h a sb e e ni n v e n t e d i nt h i sp i p e r t h ed e v e l o p m e n t ，p r i n c i p l e ，a d v a n t a g e , e q u i p m e n ta n da p p l i c a t i o no fs p ei n r e c e n ty e a r sf i r es u m m a r i z e d ，a n daw a yo ff u n h e td e v e l o p m e n ti ns p ei sp o i n t e do u tb yu s i n g t r a d i t i o n a lm a t e r i a lm o d i f i e db yo r g a n i cr e a g e n t sa st h es t u f f i n g , i n c r e a s i n gt h es e p a r a t i o nc a p a c i t y , r o p r o d u e t i v i t y a n d i m p r o v i n gt h e a u t o m a t i ce q u i p m e n t m o r e o v e r , t h e a p p l i c a t i o n o f 研p h e n y l m e t h a n e 邪a na d s o r b e n ti nt r a c ea n a l y s i si ss u m m a r i z e d ，d e v e l o p i n ga f l e ws e p a r a t i o n a n dp r e c o n c a n t r a t i o nm e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no f t r a c eh e a v ym e t a li o n sw i t hm i c r e c r y s t a l l i n e t r i p h e n y l m e t h a n e t h ef u l lt e x tc o n s i s t so ff i v ec h a p t e r s t h ef i r s tc h a p t e rc o n c e r n san e wm e t h o df o rm o ( v i ) s e p a r a t i o na n dp r e c o n c c n t r a t i o nw i t h i i l m i c r o c r y s t a l l i n e 们p h e n y l m e t l l a n e l o a d e dw i t hs a l i c y lf l u o r o n ep r i o ft od e t e r m i n a t i o nb y 印e c t r o p h o t o m e t r y i ti s t h ef i r s tt i m et h a tt r i p b e n y l m e t h a n ew a su s e d 醛a na d s o r b e n tt o 聊c f r l u a t ea n ds e p a r a t et r a c ea m m m to fm o l y b d e n u mi nw a t e rs a m p l e s t h ee f f e c t s o f d i f f e r e n tp a r a m e t e r s , s u c ha sa c i d i t y ，s t i r r i n gt i m ea n dv a r i o u sm e t a li o n s ，t h ea m o u n t so f 州p h e n y l m e t h a n ea n ds a l i c y lf l u o r o n ee t c ，o nt h ee n r i c h m e n ty i e l do fm o l y b d e n u mh a v eb e e n s t u d i e dt oo p t i m i z et h ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s i nt h ep r e s e n c eo fs a l i c y lf l u o r o n e ( s a f ) ， m 0 0 2 2 + c mr e a c tw i t hs a ft of o r me l e c t r i c a l l yn e u t r a lc h e l a t ec o m p l e xm 0 0 2 s a f , a n dt h e r e s u l t i n gm 0 0 2 s a fc 鲫h ea d s o r b e d a n d e r , r i c h e do nt h es u r f a c eo fm i c r o c r y s t a l l i n e t r i p h e n y l m e t h a n eb yt h ei n t e r m o l e e u l a ra c t i o ns t r e n g t h t h i sm e t h o dh a st h ea d v a n t a g e so fh i g h i o v e r y , g o o ds e l e c t i v i t y , h i g he n r i c h m e n tf a c t o r , e n v i r o n m e n tf r i e n d l y a n ds oo n t h es e c o n dc ) a a p t e rc o n c e m sz n ( 1 1 1s e p a r a t i o na n dp r 鼬t i o nw i t hm i c r o c r y s t a l l i n e t r i p h e n y l m e t h a n el o a d e dw i t hm a l a c h i t eg m ( m g ) au c wm e t h o df o rt h es e p a r a t i o n a n d p r e c o n e e n t r a t i o uo f z i n cu s i n gm i c r o e r y s t a l l i n et r i p b e n y l m 舳l o a d e dw i t hm a l a c h i t eg r e e nw a s d e v e l o p e dp r i o rt ot h ed e t e r m i n a t i o nb yf a a s t h ec o m p l e xa n i o nz n ( s c n ) ( 2 a n dc a t i o nm g + c a l lf o r me l e c t r i c a l l yn e u t r a li o n a s s o c i a t i o nc o m p l e x z n ( s c n ) , 2 1 ( m g + ) 2 ，a n dt h er e s u l t i n g i o n - a s s o c i a t i o nc o m p l e xc a nb ea d s o r b e do nt h es u r f a c eo fm i c r o c r y s t a l l i n et p m t h ep r o p o s e d m e t h o dw a ss u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no ft r a c ez i n ci nt a pw a t e r , f i v e rw a t e ra n d l a k ew a t e r t h et h i r dc h a p t e r r e p o r t s t h e p r e c o n c e n t r a t i o ua n ds e p a r a t i o n o ft r a c ea m o u n t so f v a n a d i u m ( v ) t h ep r e s e n tp a p e rd e s c r i b e san o v e lm e t h o df o rv a n a d i u m ( v ) p r e c o n c e n t r a t i o n u s i n gm i c r o c r y s t a l l i n et r i p h e n y l m e t l u m el o a d e dw i t hc r y s m lv i o l e t ( c v ) 州o rt ot h ed e t e r m i n a t i o n b ys p e c t r o p h o t o m e t r y b yc o n t r o l l i n gp h4 o v ( v ) c m a c w i t hc vl o a d e do nm i c r o c r y s t a l l i n e i v r p mt of o r mi o n - a s s o c i a t i o nc o m p l e xv ( v ) - c v , t h er e s u l t i n gv ( v ) - c vc a nb ea d s o r b e do i lt h e s u r 妇o f m i c r o c r y s t a l l i n et r i p h e n y l m e t h a n e w h i l e ，c d o i ) , p b ( i i m n ( 1 1 ) , c o o i ) c u 0 0 , f i i i x n i ( i i ) , a l ( i i i ) z a ( t da i l dh g ( 1 1 ) a 他n o ta d s o r b e da ta 1 1 v ( v ) c a nb ec o m p l e t e l y 衅a 自。df r o m c d 0 1 ) p b ( 1 d ，m i l ( n ) c 0 0 d , c u ( t t ) ，f i l i ) ，n j ( i i ) ，a t o i d , z n ( n ) a n dh g ( 1 1 ) 1 h ep r o p o s e d m e t h o dh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no ft r a c ev a n a d i u mi nv a r i o u sw a t e r 鲫p f 8w i t i is a t i s f a c t o r yr e s u l t s t h ef o u r t hc h a p t e rc o n c e r n sc o p p e rp r e c o n c e n t r a t i o na n dt * p a r a t i o nu s i n gt r i p h e n y l m e ：【h a n e m o d i f i e dw i t hm a l a c h i t eg r e e n ( m g + ) 船a d s o r b e n t ，i ti st h ef i s tt i m et h a tt r i p h e n y l m e t h a n ei s u s e da s 锄a d s o r b e n tt oe n r i c ht r a c ec o p p e ri nv a r i o u sw a t e rs a m p l e s t h ee f f e c t so fd i f f e r e n t p a r a m e t e r s ，s u c h 粘t h ea m o u n t so f n h , s c n ，n m l a c h i t cg r s e n , a s c o r b i ca c i da n dt r i p h o n y l m e t h a n e a c i d i t y , s i i f r i n gt i m ea n dv a r i o u sm e t a li o n se r eo nt h ee n r i c h m e n ty i e l do fc u ( 1 1 ) h a v eb e e n d i s c m s o dt os e l e c tt h ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s i nt h ep r e s e n c * o f s c n , c u ( i f ) c a l lb er e d u c e dt o c u 0 ) b ya s c o r b i ca c i di nt h es o l u t i o n ；a n dt h e nc i l ( 1 ) r c a c t sw i t hs c n t of o r mc o m p l e xa n i o n c 喊s c n k ，a n dt h er e s u l t i n gc u ( s c n ) ir e a c tw i t hm g + t of o r m c u ( s c n ) f ( m g + ) w h i c hc 锄b e r e t a i n e do nt h es u r f a c eo fm i c r o c r y s t a l l i n et p m a l t e rd e s o r p t i o n ，t h ea m o u n to fc u ( 1 1 ) i n e n v i r o n m e n t a lw a t e rs a m p l e sw a sd e t e r m i n e db yf l a m ea t o m i ca b s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y ( f a a s ) t h ef i f t h c h a p t e r c o n c e r n s c o p p e rp r e c o n c e n t r a t i o n a n d s e p a r a t i o nu s i n gu s j n g p h e n o l p h t h a l e i nl o a d e dw i t hl - ( 2 - p y r i d y l a z o ) - 2 - n a p h t h o l ( p a n ) 够s o l i dp h a s ee x t r a c t a n t u n d e r t h eo p t i m u mc o n d i t i o n s ，c u ( i i ) e b j ib et o t a l l ya d s o r b e do i lt h es u r f a c eo fm i c r o c r y s t a l l i n c p h e n o l p h t h a l e i n b yc o n t r o l l i n ga p p r o p r i a t ea c i d i t y ( p h = 1 o ) ，c u ( i di sc o m p l e t e l ys e p a r a t e df r o m c d 0 1 ) ，p b ( i i ) m n ( 1 1 ) , c o ( 1 1 ) ，f “i i i ) ，n i ( i d , a l ( i 1 1 ) , z n ( 1 1 ) a n dh g ( 1 1 ) i nt h es o l u t i o n 1 - ( 2 - p # d y l a z o ) - 2 - n a p h t h o lr e t a i n e do nm i c r o c r y s t a l l i n ep h e n o l p h t h a l e i nr e a c t sw i t hc u ( 1 1 ) t o v f o r mc h e l a t ec u ( i d - p a n ，a n dt h er e s u l t i n gc u ( 1 d - p a nc 锄b eq u a n t i t a t i v e l yr e t a i n o do nt h e 瓤i r | 溉o fm i e r u c r y s t a l l i n ep h e n o l p h t h a l e i n a f t e rd e s o r p t i o n , t h ea m o t m to fc u ( n ) c a l lb e d e t e r m i n e db ys p e c h - o p h o t o m e t r y t h ep m p o s e dm e t h o dh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h e d e t e r m i n a t i o no f t r a c ec o p p e ri ne n c i r o n m e n l a lw a t e rs a m p l e sw i t hs a t i s f a c t m yr e s u l t s k e yw o r d s ：s o l i d - p h ce x t r a c t i o n , o r g a n i cr e a g e n t , m i c r o c r y s t a l l i n em i c r o c r y s t a l l i n e , m “v i ) c u ( 1 1 ) , z l i ( i 耽v ( v ) 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的 研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不 包含为获得河南师范大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 签名：叁d ! 终日期：2 翌：型 关于论文使用授权的说明 本人完全了解河南师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论 文被查阅和借阅。本人授权河南师范大学可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 签名：邀碰竹燧氢型釜蝤期：趔臼z 第一章绪论 第一章绪论 1 1 固相萃取技术概述 近十几年来，随着生命科学、生物工程、合成药物、环境科学的迅速发展， 分析对象不断增加，对复杂基体中极微量物质的分离和检测成为突出问题i ”，面 对日益复杂的样品，要求进行i l g m l ，n g ，m l 甚至是p g m l 数量级的痕量分析， 从而对分析化学中的分离技术的要求越来越高。一种理想的样品处理技术应是少 用或不用溶剂、低成本、易操作、高效率、有选择性和适合于宽范围样品的分离。 传统的样品处理技术。包括液液萃取( l l e ) 、蒸馏、结晶、过滤、预沉淀、离心 等，大多操作复杂费时，有时甚至会使待分析物质分解或受到破坏，所以都不是 非常理想的方法。因此，经典分离技术在不断完善的同时，新的分离技术应运而 生，以满足生命科学、生物工程、合成药物、环境科学、材料科学等领域发展的 要求。近年来迅速发展起来的超临界流体萃取( s u p e r c r i t i c af l u i d e x t r a c t i o n ，s f e ) 是一种较理想的样品处理技术1 2 捌，但萃取设备要求甚高，需使用贵重的高压输 送系统及大量高纯度c t h ，这使它的应用受到了限制，特别是难以用于现场分析。 在分柝化学中，样品预处理的好坏是影响分析灵敏度、准确度和分析速度的 重要因素。为了提高富集的效率，人们探索出新的分离富集技术- 固相萃取方法。 固相萃取( s o l i d - p h a s ee x t r a c t i o n ，s p e ) 技术自7 0 年代后期问世以来，由于其高 效、可靠及耗用溶剂量少等优点，在环境等许多领域得到了快速发展。在国外已 逐渐取代传统的液液萃取而成为样品预处理的可靠而有效的方法【4 】。如美国国 家环保局( e p a ) 将其作为水中农药含量的测定方法。8 0 年代出现的s p e 在线联用 技术克服了离线萃取的许多缺点，使得分析数据更可靠、重现性更好、操作更方 便，为科学研究和分析监测提供了便捷的手段。为克服有机物在s p e 传统吸附 剂上的共吸附问题，9 0 年代初生物免疫技术开始引入高选择性的免疫抗体吸附 剂( i m m u n o s o r b e n t s - i s ) 的研制与开发领域，以单克隆抗体或多克隆抗体为核心的 抗体键合吸附剂层出不穷，使得固相萃取技术本身更成熟，应用更广泛。s p e 技 术在我国的应用也已经起步，并显示出良好的发展前烈 1 2 l 。该技术设备简单， 能将分离和浓缩合为一步，是目前样品处理最简捷、商效、灵活的一种手段。 与液，液萃取( l l e ) 相比，s p e 具有如下优点1 1 3 _ 1 6 】： 第一章绪论 ( 1 ) 克服了乳化现象的发生，保证了样品中痕量目标物质的回收； ( 2 ) 萃取精度高、范围广固相萃取可应用于包括生物样本中的痕量物质检 测在内的多个领域中的痕量检验； ( 3 ) 操作条件温和，适应的p h 范围广； ( 4 ) 操作简单易行，周期短，节省试剂，回收率高； ( 5 ) 效率高。由于近年来固相萃取与g c m s 、h p l c m s 、c e 等技术联用，实 现了在线操作，自动化程度大大提高，可以进行大批量的物质测定。 正因为这些优势，s p e 已经日趋受到重视，现已用于c , c 、l c 、m s 、n m r 、 i _ t v - v i s 、a a s 等的样品预处理t 1 4 , t s l 近些年来，s p e 研究成为一个热点，s p e 技术正在进一步发展完善。该技术还适于实现自动化操作，所以被认为是分析化 学样品处理的一场革命【l l 。 1 1 1s p e 基本原理 s p e 就是利用固体吸附剂吸附液体样品中的目标物，使目标物与样品的基体 和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱，达到分离和富集目标物的目的。s p e 技术基于液相色谱的原理，可近似看作一个简单的色谱过程1 1 7 j 。 固相萃取法通常采取柱分离，所用柱称为s p e 柱，它是由柱管、筛垫、固 定相三部分组成的，吸附剂作为固定相，而流动相是萃取过程中的水样。其中， 固定相是s p e 柱中起分离作用的部分，因而也是最主要的部分。s p e 是一种吸 附萃取剂，主要是用于水中组分的处理。当流动相与固定相接触时，若样品中的 待测组分( 目标物) 不超过吸附容量时则被全部保留下来，再被少量的选择性溶剂 洗脱，即可得到富集和纯化的目标物。因而，s p e 是同时进行萃取和浓缩的有效 方法。s p e 特别适合远距离采集样品的处理，采样后立即进行固相萃取，使待测 组分吸附在固相上，不但可缩小样品体积，减少了运输的麻烦，更主要的是吸附 在固相上的组分往往比存放在冰箱内的样品更稳定，不易受光、热、微生物的作 用发生各种化学、物理的变化。 保留和洗脱【l s j 在固相萃取中最通常的方法是将固体吸附剂装在一个针筒 状柱子里，使样品溶液通过吸附剂床，样品中的化合物或通过吸附剂或保留在吸 附剂上( 依靠吸附剂对溶剂的相对吸附) 。“保留”是一种存在于吸附剂和分离物 2 第一章绪论 分子间吸引的现象，造成当样品溶液通过吸附剂床时，分离物在吸附剂上不移动 保留是三个因素的作用：分离物、溶剂和吸附剂。所以，一个给定的分离物的保 留行为在不同溶剂和吸附剂存在下是变化的。“洗脱”是一种保留在吸附剂上的 分离物从吸附剂上去除的过程，这通过加入一种对分离物的吸引比吸附剂更强的 溶剂来完成。 容量和选择性吸附剂的容量是在最优条件下，单位吸附剂的量能够保留一 个强保留分离物的总量，不同键合硅胶吸附荆的容量变化范围很大。选择性是吸 附剂区别分离物和其他样品基质化合物的能力，也就是说，保留分离物去除其他 样品化合物。一个高选择性吸附剂是从样品基质中仅保留分离物的吸附剂。吸附 剂选择性是三个参数的作用：分离物的化学结构、吸附剂的性质和样品基质的组 成。 固相萃取的简要过程周相萃取可分为在线萃取和离线萃取。前者萃取与色 谱分析同步完成；而后者萃取与色谱分析分步完成，两者在原理上是一致的。典 型的离线s p e 一般分为5 个步骤，整个过程如图1 1 所示。 吸附柱选择 黍妻8 ；努萨 水样 吸附柱选择 菊葚崔 ：为秽 水样 a 洗脱剂 ，矗幺 a 吸附柱选择lb - 柱条件化t c - 过水样；d 柱纯化； c - 目标物解吸附 图1 1 固相萃取的基本步骤 1 1 2s p e 的萃取装置1 9 1 s p e 小柱s p e 小柱应用最广泛，材科为高纯度医用聚丙烯，出口为l u c r 氏接口，可接针头，将流出液引入接收管中。小柱中支持固相床的筛板材料多为 3 剂 黼击g 遥 南m罾q。 击睁o b 第一章绪论 孔径1 0 - - - 2 0 “m 的四氟乙烯、聚丙烯或不锈钢。一般储液体积为o 5 0 - 6 0m l ，填 料量3 5m g 1 0g 。样品量较少时，可选用填科量小的s p e 小柱 圆片滤头该滤头有截面积大、流速高、萃取快等优点，适于临床小样品( 血 清或血浆) 的预处理。 涂布纤维用于固相徽萃取为在细小的固体融溶硅胶纤维上涂布聚合物圊 定相。纤维浸入溶液中，待测物在涂层中扩散、分配取出纤维，用强溶剂洗脱 待测物后测定。 s p e 萃取仅液体样品上s p e 小往后，在加压下以一定流速通过固定相。 用注射器给液体样品加压，较黏稠样品用真空抽滤。抽滤装置分为单管与多管两 种。体内药物分析样品数较多，可选用多管系统。多管系统由玻璃缸、活动支架、 真空减压阀、流量控制阀、真空表和真空泵组成。流出液由活动支架上的试管收 集。 1 1 ，3 分离模式 s p e 的分离模式主要取决于填充剂类型和溶剂性质。s p e 所用的填充剂和洗 脱溶剂分别列于表1 1 、表i 2 表l - 1s p e 使用的填充剂f l 4 第一章绪论 季胶基 - ( c h 2 ) a h + ( c 8 2 h无定形4 0 6 0 0 5 m e q g ” 羧基 - ( c h , h c o o h无定形4 0 6 0 0 5 m e q g ” 磺酸基- ( c 8 2 ) 3 s 0 3 h 无定形 4 0 6 0 0 a m e q g * * 芳香磺酸- ( c h 2 ) 3 母s 0 3 8 无定形4 0 6 0 1 0 m e q g * 基 空间 排斥 琼脂糖s 。p h 8 d 懿g 2 5 无定形5 1 5 0一 大孔a ( c h 2 ) a c h 3 无定形 4 02 7 5 反相c 3 - ( c h 2 h c h 3 无定形 4 02 7 5 5 7 c l i 7 c 基质材料上键舍官能团碳含量”离子交换剂交换容量 表1 2s p e 常用溶剂1 2 0 】 洗脱强度洗脱强度 名称极性”p 名称极性“p ( + )( e + ) 指在硅胶上溶剂的洗脱强度 5 第一章绪论 1 正相吸附 填充剂用硅藻土、硅胶、氧化铝、硅酸镁等强极性吸附剂，目标分析物为非 极性或弱极性化合物，如脂溶性维生素、农药等。填充剂以硅胶使用最广泛，硅 胶表面存在的大量硅醇基极性部位，可吸附溶解在非极性溶剂中的醇、醛、有机 卤化物等中等极性化合物，然后用大于0 6 的溶剂洗脱。近年来也有人采用分 子筛、玻璃珠、石墨碳以及极性比硅胶稍弱的带氨基、氰基的化学键合相作填充 剂，后者适用于醛、酮、硝基化合物等中等极性化合物的分离。 2 反相吸附 填充剂使用非极性烷烃类化学键合相( 如c l s 、c s 等) ，目标分析物是极性较 强的物质。以硅胶为基质的c i i 、c o 键合相具有孔径、表面积、键合量易控制、 机械强度高、价格便宜、适应性广等特点，可使用的溶剂种类多，价格便宜，毒 性较小，如乙醇、甲醇、异丙醇等，所以反相吸附分离模式使用最为普遍。当样 品中存在的杂质极性比目标分析物极性更强时一般都选用反相s p e 。样品溶液通 过萃取柱，杂质不被保留，直接通过柱子除去，只有分析物保留在柱上，只要选 用一种合适的洗脱溶剂即可将其从柱上洗下。当样品中杂质的极性比目标分析物 弱时，也可采用这种分离模式，不过要进行次序相反的分步洗脱，先用极性较强 的溶剂将强极性分析物洗下，再用极性较弱的溶剂处理柱子，去除杂质。例如， 对化妆品软膏中对羟基苯甲酸酯类防腐剂的分离就是采用这种方法 3 离子交换 填充剂使用离子交换剂。基质材料以聚苯乙烯二乙烯基苯类树脂为主，但 硅胶、纤维素等也可用作基质。分离对象是离子型化合物，对于酸性化合物，如 有机酸、无机阴离子、酸性蛋白等，一般采用阴离子交换s p e 柱；对于碱性化 合物，如有机胺、金属离子、儿萘酚胺和碱性蛋白等，采用阳离子交换s p e 柱。 影响离子交换的因素如下： ( 1 ) 样品溶液和冲洗剂p h 值离子化合物的保留与其离子化程度有关，对于 酸性分析物，样品溶液的p h 值要比其p k a 值高2 个整数位，以便使样品充分解 离，被阴离子交换s p e 柱保留，冲洗液p h 值则要控制在比其p k a 值低2 个整 数位；碱性分折物则相反。 ( 2 ) 键合相的反离子选择性在阳离子交换剂中，l i + n a + 、h 十和n h 4 + 容易 6 第一章绪论 被分析物的阳离子基替换，而c u 2 + 、c a 2 、b a 2 + 等则难以被替换。在阴离子交换 剂中，o h 一、f 一、c h 3 c o o 一、c 2 h 5 c o o 一容易被替换，h p 0 4 2 一、s 0 3 一，n 0 3 一、 c n 一和c l - 很难被替换，而r i c 0 3 一被替换的可能性为中等。 ( 3 ) 离子强度离子强度对离子交换s p e 也有重要影响 ( 4 ) 溶剂洗涤溶剂可能使酸、碱离子转变成中性，从而降低溶解度，使分 析物不能溶解。 ( 5 ) 流速由于离子交换过程进行得比较缓慢，因此应采用较低的流速 ( o 5 0 - 2 0m e r a i n ) 。 此外，空间排斥、粗孔反相吸附剂、粗孔离子交换剂以及一些特殊用途键合 固定相吸附剂也可以应用，从而更加丰富了s p e 分离模式的应用选择。 l 1 4 s p e 操作方法 不同类型的填料，s p e 操作方法略有不同以c l s 填料为例，基本实验步骤 如下： 第一步：柱预处理，使用3 巧m l 甲醇润湿小柱，活化填料，以使固相表面 易于和被分析物发生分子间相互作用。同时，可以除去填料中可能存在的杂质。 再用3 5m l 水或适当的缓冲溶液冲洗小柱，转移过多的甲醇，以便样本与固相 表面发生作用。填料未经预处理或未被溶剂润湿，会引起溶质过早穿透，影响回 收率。 第二步：加样，使样品经过小柱，弃去废液。 第三步：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，清洗溶剂是含适当浓度的洗脱液，挥干溶 剂以备后用或直接进行在线分析。 1 1 5 漏点容量【2 1 ，2 2 和保留体积 为了防止待测组分从吸附小柱中漏出，样品体积不能超过一定限度。s p e 柱 出口与入口处待测物浓度比称之为漏点，漏点一般不应超过5 ，漏点溶量是指 在一定漏点下样品通过的时问和流量的乘积，其值